张 薇,霍树义,李连伟,金坎辉
(1.河北省南运河河务管理处,河北 沧州 061001;2.河北工程技术高等专科学校,河北 沧州 061001;3.廊坊市水务局,河北 廊坊 065000)
生态水利工程建设是从生态环境保护的角度出发,在水利工程建设中采取相关措施应对生态系统的变化,维持水生态系统的功能,同时,在建设水利工程造福人类的同时要注重环境的保护,包括原始生态的保护,让新建设的水利工程能够融入自然,融入生态,从而达到人与自然的和谐共处,实现可持续发展。近年来环境问题越来越突出,对生态保护的意义越来越大,因此,研究生态水利工程建设意义重大。
水利工程的概念从开始的普通拦水筑坝等工程水利到现代的生态水利是一个质的飞跃,它从单一的、局部的水利工程进入到科学的、系统的、可持续的水利工程。传统水利工程主要是地质学、水力学、结构力学、水文学为主的工程力学体系。生态水利是在开发利用水的价值的同时还要注重人与自然的协调发展,遵循生态平衡的规律和满足良性循环和可持续利用的水利体系。
生态水利是把水利工程与国民经济和社会发展紧密联系起来,进行综合开发,科学管理。生态水利的基本特征可归纳为以下几个方面。
(1)水系中的生物多样性。一个地区的生态环境中物种繁多,各个物种在长期的大自然的进化与选择中形成了相互适应,而又彼此制约的生存机制。复杂的生物体系已经完全适应现有的生长空间与生存环境,建设大规模的水利工程势必会使现有的生态环境产生一定改变,所以在水利工程建设时一定要充分考虑建成以后对各物种的影响程度,尽可能的降低到最小,不破坏原有的生存模式。
(2)生态水利工程的系统性。生态水利的建立和管理应该在水利工程的整体性、长期性和可持续发展的基础上进行。而且水利工程建设不是一项简单的工程项目,它会影响到一定区域的河流、水域、环境、气候的变化,因此,在建设的时候应系统地考虑工程与生态的相互影响。
(3)生态水利工程效益的不确定性。生态水利工程规模较大,不是简单的拦河筑坝,而是跨地区、跨省市的庞大工程体系,比如大运河工程、南水北调工程等,它所涉及的地质、气候环境均不相同,建设难度大、资金需求多,建成之后的经济效益、环境效益能否达到预期的效果,事前很难准确预估,都有很多不确定性。
生态水利工程建设规模巨大,势必会对周边的环境产生一定影响,因此,在新的水利工程建设之前必须给予高度重视,进行科学分析、科学决策,不能得不偿失。
水利工程大多都是在天然河道上建设,而这些天然河流经过长期的自然演化形成了与自身相适应的生态环境系统,建设水利工程以后使得河流一定范围内呈现均一化,从而改变河流生态本身的多样性。
在天然河流上修建水利工程以后,局部河流的水深以及含沙量发生改变,也使得河流的水流速度发生改变,改变了原动力。同时,拦河坝会使水域面积增大,而且水的比热容比较高,可以贮存较多的热量,从而使得水温升高,水温的微小改变会直接影响到下游鱼类的繁殖。另外,水流变缓以后,使得水体本身与外界环境交换的频率降低,水体的自净能力降低,从而对水质产生一定的影响。
另外由于该地区水域面积增大,通过蒸发进入大气层中的水汽含量增加,从而降水量增加,使得空气比较湿润,大雾天气显著增多,改变了原有的气候条件。而且修建生态水利工程以后使得该地段上承受的重力增加,有可能破坏原有的地质构造,引发一定的地质灾害,如大的水库有可能引发地震。
水利工程的建设影响最直接的就是建设场地内的陆生生态环境。建设过程中会占用大量的耕地、林地等,从而导致植被的破坏,随着植被的破坏,与其相关的陆生动物的生活场所被破坏,并且建设区域内的空气湿度增加,使得不适宜湿润气候的动物被迫迁徙,或者改变原有的生活习性,从而破坏原有的生态系统,改变原有的生态结构。
另外,建设过程中以及建好运营以后,沿线居民及工厂产生的垃圾以及排放的工业污水都会对原有生态产生一定影响,改变原有河道的理化特性,恶化了沿岸动物的生存环境。
水利工程的建设对社会环境产生的影响主要是表现在水域淹没区以及沿岸占用土地问题上,主要涉及影响区域内居民的迁移、安置问题,影响区域内文物古迹的搬迁与保护问题,以及建设运营以后的社会经济效益问题等。
大型水利工程的建设可能会涉及到土地、房屋、工厂甚至是村庄、县城的整体淹没与拆迁安置。在建设之前应充分考虑这些问题,特别是移民的安置问题,如何保障搬迁移民的居住以及生活都需要事先充分规划。
生态水利工程是有效平衡经济社会发展与自然生态的一门学科,发展时间较短,没有积累太多的建设经验,因此,新的项目建设应遵守一定的原则,才能实现可持续发展以及人与自然生态的和谐共处,让水利工程更好地为人类服务。
从生态学与生物学角度考虑,如果生态环境异质性越高,就能够为更多小生物创造出适合生存的空间环境;相反如果环境比较单一、单调,能够容纳的适宜物种就会越少,多样性较差,种群的数量、密度、比例都会发生变化,导致物种不平衡,整个生态系统功能退化。因此人类在建设生态水利工程的时候应充分考虑这一方面,改变过去过于单一化的现象,在最小程度影响原有地貌、地形特征的基础上,按照自然河流形成的地貌学原理去建设,建造复杂多样的地貌特征,为恢复物种多样性创造一个适宜的环境条件。
建立河流的生态修复功能应该着眼于大景观尺度,而不应该把重点放在短期的、小尺度范围内,这样不仅成功率高,而且修复效率也高。生态景观大尺度,就是充分掌握生态系统内部各要素间的关系和生态系统的内部功能与结构,以此来考虑河岸植被、河道水文系统修复问题。
首先,生态水利系统是一个可持续的系统,本身就具备一定的自我修复功能。由于河流的形状各异,水位高低、水流快慢、水温高低也各不相同,为不同的物种创造了各异的生存环境,为物种多样性的恢复提供了条件,因此生态水利建设时,应充分考虑河流的多样性,进而为生态多样性提供可能,不要建立单一的河流样式,而降低生态系统的自我修复功能。
生态水利系统不仅包括水域覆盖范围内的生态体系,还包括周边的树木、农田、村落,是一个庞大的生态系统。生态系统自我修复,不仅要考虑水域自身内部多样性的修复,还包括水域内与水域外物种的多样性,以及之间的相互作用影响。水域外系统的多样性,直接影响水域内的多样性,同样水域内多样性也会促进水域外系统的多样性,彼此影响,彼此适应,彼此共存。
生态水利工程的建设是为了造福人类,并且应避免产生安全隐患。因此生态水利工程建设前,要充分进行经济、技术的可行性分析,结合我国目前的经济水平、施工技术条件分析建设生态水利工程的可行性。必须经过充分论证,反复研究,确保万无一失。水利工程建设一旦失败造成的损失与影响是巨大的。
从生态学的角度来看,水利工程的建设必然会对河流生态造成影响,同时对陆生环境、对社会环境也会造成影响,因此,在进行水利工程的建设中应遵循恢复物种多样性原则、保持生态修复功能原则、安全性与经济性原则等。
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