水利工程论文-生态水工学的理论框架.doc

水利工程论文-生态水工学的理论框架摘要：在健全的生态系统中水体与生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自净能力。水工学应吸收、融合生态学的理论，建立和发展生态水工学，在满足人们对水的各种不同需求的同时，还应满足水域生态系统完整性、依存性的要求，恢复与建设洁净的水环境，实现人与自然的和谐。关键词：理论框架生态水工学生态系统污染1引言1.1江河湖库水环境现状我国江河、湖泊和水库普遍受到污染，至今仍在迅速发展。水污染加剧了水资源短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物安全。据初步估计，水污染造成的经济损失约为国民生产总值的1.5%3%。水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。据2000年统计，我国河流水质在11.4万公里评价河长中，符合和优于类水的河长占评价河长的58.7%，比上年下降3.7%。关于湖泊水质，在评价的24个湖泊中，9个湖泊水质符合或优于类水，4个湖泊部分水体受到污染，11个湖泊水污染严重。在对93座水库进行营养化程度评价时，处干中营养化状态的水库65座，处于富营养化状态的水库14座。这些情况说明我国江河湖库水体污染状况严重，且有明显恶化趋势。最近20余年我国经济迅猛发展，由于工业结构不合理和粗放式的发展模式，工业废水造成的水污染占水污染负荷50%以上，未经处理的工业废水排放是最重要的点污染源。农田施用化肥、农药后形成的农田径流，畜禽养殖业排放的废水、废物，是我国水环境的重要面污染源。湖泊、水库、河流、海湾的底部沉积物蓄积着多年来排入的大量污染物，称为内污染源，目前已是水体富营养化和赤潮形成的重要因素之一。内源污染还会释放出蓄存的重金属、有毒有机化学品成为二次污染源，对生态和人体健康造成长期危害。解决水环境污染问题的根本方法是对污染源的控制和治理，特别是加强源头治理。从我国生态环境的总体状况看，生态环境恶化的趋势一直未得到遏制，主要表现在：森林覆盖率低，增长缓慢，部分地区覆盖率减少；草地生态破坏加重；水土流失仍然严重；荒漠化面积扩大。为了遏制这种恶化的趋势，近年来国家已将生态环境建设提到十分重要的地位，制定规划，加大投资。生态环境建设主要包括两类内容：一类是以封育保护和植树种草为主要手段的植被建设；另一类是生态环境的综合治理，包括水土保持和荒漠化防治。这些重大举措必然对我国江河湖库水环境的改善产生深远的影响。1.2运用水利工程改善生态环境的重要实践近几年来，为改善流域的水环境，恢复生态系统，水利部加强了流域的综合管理，通过统一调度，使黄河、塔里木河及黑河等流域的趋于恶化的生态系统得到了初步恢复。黄河全长5464公里，多年平均径流量580亿立方米，仅为长江的1/17，属资源性缺水。加之管理粗放，用水无序无度，自1972年到1999年间，有22个年份发生断流。2000年起实行统一调度管理，初步扭转黄河干流10年来持续断流的局面，使黄河三角洲地区生态系统得到明显改善。塔里木河是我国最大的内陆河，流域面积102万平方公里，全长1321公里，水资源总量429亿立方米。流域平均年降雨量仅40毫米，属于极端干旱区。加之水资源管理不善，用水无度，水资源利用效率低，导致下游大西海子以下363公里河道自70年代起断流。生态系统严重破坏，胡杨林面积减少，草场退化，沙漠化面积增加。为了抢救塔里木河下游日益恶化的生态系统，2O00年5月起，水利部组织4次向塔河下游应急输水，博斯腾湖累计输出13多亿立方米，大西海子水库下泄7亿立方米，重现台特玛湖，结束了塔河下游3O0多公里河道近30年的断流历史；挽救了濒临消亡的沙漠植被，胡杨柳复苏，天鹅返回，生态系统呈现恢复势头。塔里木河流域综合治理方案已经国务院批准。黑河起源于祁连山，全长821公里，跨青海、甘肃、内蒙古三省（区），处于严重干旱区。自80年代以来黑河下游河湖干涸、荒漠化趋势严重。胡杨林及下游地区林灌草甸草地面积大幅度减少，草地植物群落也由原来的草甸草地群落向荒漠草地群落演替。为了缓解生态系统恶化的局面，自2000年7月起对黑河水量实施统一调度。2002年7月第7次“全线关闭，集中下泄”调水，到达下游干涸十年之久的东居延海。随着湖区水面的形成和扩大，一群群鱼鸥和水鸭子迁徙湖区，成群的骆驼赶来饮水，生态系统出现复苏的趋势。为进一步对黑河进行综合治理，黑河近期治理规划要点已经批准。以上事实说明，水利工程不但在防洪、供水等方面作用巨大，而且在改善江河湖泊流域的生态系统方面也是大有作为的，流域生态系统的改善对流域的经济社会的可持续发展作用更大。生态建设已经成了水利工作的重要任务。在这样的大背景下，我们所关心的问题是：一个地区，一个流域生态系统的恢复与改善，反过来对于改善水质会产生什么影响；新建的水利工程如何避免或降低对原有生态系统的负面影响，进而使水利工程建设除了能满足人对水的多种需求的同时，还能维持生态系统的完整性。2在一个健全生态系统中的水讨论的问题是：考察水质状况与生态系统的关系，考察水在生态系统中扮演的角色，进而讨论在一个健全的生态系统中的水质问题。为说明问题，我们先分析两个案例和一项技术。2.1河北省两座水库对比引起的思考洋河水库位于秦皇岛市抚宁县，总库容3.586亿立方米，控制流域面积755平方公里。另从其以北的桃林口水库通过引青济秦渠道引水到洋河水库，但近年引水量减少。洋河水库的主要功能是通过管线为秦皇岛年供水5500万立方米。近年来，水库水质测验为-类，主要污染因子为COD、T-P、NH3-N，藻类（水华）浓度高，初步认为是铜绿微囊藻或是水华微囊藻，这种水对人体肝脏危害较大。洋河水库水质恶化，富营养化严重，已经引起秦皇岛市的不满，以至计划另辟供水水源。从污染源调查看，实际上水库周边并没有工矿企业，仅在秋季周边农民加工淀粉制作粉条，废水排入水库，另外就是农田面源污染及附近3个村镇的生活污水造成的轻度污染。与洋河水库形成鲜明对照的是与其相距几十公里的桃林口水库。桃林口水库水质为类，水体清澈透明，这在海河流域实为难得。原因何在，桃林口水库周围生长着华北地区罕见的茂密森林，已经被严格封山保护，水陆交错带水生植物、陆生灌木错落有致，库区内水鸟飞翔，鱼类潜泳。再看洋河水库的生态环境。水库周围山上林木覆盖率低，不少山峰近乎是秃山。水陆交界带裸露，近乎空白。库内几乎无大型水生植物。人们不禁要问：两座水库的降雨量(600700mm)、气温等自然条件几乎相同，为什么水质出现如此大的差异。2.2莱茵河“鲑鱼2000计划”的原由莱茵河是欧洲的大河，流域面积18.5万km2，河流总长1320km。流域内有瑞士、德国、法国、比利时和荷兰等9国。二次大战以后莱茵河沿岸国家工业急剧发展，环境管理工作滞后，造成污染不断蔓延，污染主要来源于工业污染和生活污染。到70年代污染风险加大，专家认为“莱茵河状态近于昏迷”。大量未经处理的有机废水倾入莱茵河，导致莱茵河水的氧气含量不断降低，生物物种减少，最具代表性的鱼类鲑鱼开始死亡。1986年，在莱茵河上游史威查豪尔（Schweizerhalle）发生了一场大火，有10吨杀虫剂随水流进入莱茵河，造成鲑鱼和小型动物大量死亡