对于水利工程对生态环境的影响与建议

【摘要】随着环境科学和生态学的发展，使人们认识到传统意义上的水利工程在满足社会经济发展需求的同时，却忽视了河流生态系统本身的需求，造成对生态系统的破坏。本文则从前人的基础上引入生态水利水电工程的概念，对生态水利水电工程的内容与技术进行浅析。并提出一些有用的解决建议。

一、背景：水利工程与生态环境间的相互关系，在河流开发治理上表现得最为集中，国外也以此为研究重点。首先触动人们的是水利建设生产的环境影响（如水质污染、饮水安全、泥沙淤积等），进而发现还存在更深层次的对生态系统的完整性和生物多样性的影响。

二、生态水利工程学：

生态水利工程学作为水利工程学的一个学科分支，是补充和完善水利工程学的理论和技术方法的工程学，力图构建与生态友好的水利水电工程规划设计管理的技术体系。坚持社会经济的可持续发展和水资源的可持续利用。

其主要的研究内容有：大坝等水利工程对于河流生态系统胁迫的案例调查分析；河流生态修复的机理和评估方法；河流生物栖息地建设技术和评估方法；河道整治生态技术等。

2-1水利工程对生态系统的的胁迫主要表现在以下方面：

1）自然河流的渠道化使生态环境单调化。

直线型的人工运河取代了原来具有蜿蜒性的自然河道，人工运河的横断面为简单的梯形断面。原来由深潭与沙洲相间，急流与缓流交错的多样格局，渠道化后河流的生态环境变得单调了，生物群落种类明显减少。

2）水流的侧向连通性受到阻隔。

建设了人工运河后，建设的大坝等提防把水流完全限定在运河以内，洪水满溢到滩区已经没有可能了。运河的兴建隔断了干流与河汊、滩区和死水潭的联系，使得河流附近水流旁路湿地的营养物质过滤和吸收过程受到阻碍。主要表现为：一些鱼类和无脊椎动物失去了产卵、觅食和避难的环境。

3）溶解氧模式变化造成生物退化。

由于运河为宽深式渠道，其表面积与体积之比小，曝气率低，并且，人工运河水流平顺，对水流的干扰和掺混作用能力弱。这些因素都使运河的溶解氧含量下降。溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。

以上这些综合结果使得河流的生态环境质量大幅度降低。据统计，保存下来的天然河道鱼类和野生动物栖息地数量减少了40%。造成了流域的生物群落多样性受到严重破坏。

三、岸婆防护生态工程技术

所谓生态工程技术是指人类以生态为基础，安全为导向，对生态系统损伤最小的可持续系统工程设计的总称。而其中的岸坡防护生态工程技术遵循自然规律，它所重建的近自然环境除了满足以往强调的防洪工程安全、土地保护、水土保持等功能，同时还兼顾维护各类生物适宜栖息环境和生态景观完整性的功能。

3-1反滤层的设计

土工织物滤层的设计应综合考虑被保护土的性质、滤层材料的性质、渗透水流的特性和被保护土与滤层的系统特性，并遵循4条原则：保土性准则、透水性准则、防堵性准则和强度准则。

长江干堤加固工程中采用无纺布做为反滤层材料。全段长850m，护岸工程采取平顺护岸形式，设计枯水位以下采用垫复合土工布软体排抛石压重护岸，设计枯水位以上采用带有锚桩的钢筋混凝土框架结构，框架梁内铺混凝土预制锁块护坡。为了防止混凝土预制锁块下的被保护土体发生陶制侵蚀，在锁块与坡面土体之间设置了反滤层，采用的反滤材料均为无纺土工布。完工两年后的监测资料表明，锁块护面的缝隙间植被发育良好，说明该工程选用的土工布具有良好的可植根性。

3-2修复工程监测

河流生态修复工程的监测是河流生态系统修复适应性管理的一项重要内容，借此评价修复目标是否得以实现，同时也是论证是否要对设计、施工和工程维护方案进行调整的依据。工程完工后每年至少要监测一次，并连续监测5年以上。

监测方案的制定不仅要包括工程区，还应在工程区上游和下游选择参考河段进行监测和对比分析。工程前后监测所选参数和采用的监测技术应是一致的，以便进行对比。

四、改善河流生态状况

当前我国河流整治工程中需要解决的主要问题是人工渠道化问题。河流生态修复工程的主要任务之一就是提高河流生态环境的空间异质性，包括恢复河流纵向蜿蜒性；河流断面形状的多样性；护岸材料的透水性和多孔性等。以形成急流与缓流相间，深潭与浅滩交错的丰富多样的生物栖息地。

这就要求加强施工中的弃土弃渣管理，防止弃入河道改变河流的河势。对于表土要加倍爱惜，施工中药妥为存放，施工末尾回填表面。因为表土势用食物网连接起来的生态系统金字塔的基础，它是植被生长的基础，有事含有大量种子和孢子的种子库，它还包含有数目巨大的微生物来起分解作用。

4-1富营养化的危害及防治

现在水库已经越来越多了，但是富营养化也已经成为水库水体的主要问题，水体富营养化不但制约了水库资源的可利用性，而且还直接影响着人类的健康生存与社会经济的可持续发展。水库富营养化的危害主要有：○1破坏水体生态系统的平衡，加速水库老化；○2水质恶化；○3影响正常的饮用和观赏等功能；○4破坏水产资源

4-2生物操纵防治水库富营养化技术

我国很多水库由于营养盐背景浓度异常高、营养盐来源多，导致水体富营养化进展迅速。从而也导致了治理水体富营养化难度变大。所以只有采取生物操纵的生态措施并建立健康的生态系统，富营养化状态才能得到根本的改善。而生物操纵技术的类型有：○a投放鱼食性鱼类以间接控制藻类的生物操纵技术；○b人工去除浮游动物食性鱼类以间接控制藻类的技术；○c投放虑食性鱼类以直接控制藻类水华的生物操纵技术；○d投放螺、蚌、贝类以直接控制藻类的生物操纵技术；○e人工调控水生植被的生物操纵技术；○f培植微生物类群治理富营养化的生物操纵技术。

生物操纵强调对生物种群及其生态环境的调控，主要目的是控制藻类水华的发生和发展，防治水体富营养化，是生态水利工程的一个特例。

总结：自然环境与人类的发展已经不是分开的事情了。人类在发展的过程中，只有与环境共同相处，才可以创造出和谐的社会，才可以实现可持续发展。而在水利工程的建造方面，只要多点注意生态，把生态系统的维护也纳入到水工建筑物的设计中去，才可以创造人与自然的双赢局面。

参考文献：

[1]、董哲仁等、生态水利工程原理与技术、中国水利水电出版社、2007、第1版

[2]、袁光裕等、水利工程施工、中国水利水电出版社、2005、第5版

[3]、林继镛、水工建筑物、水利水电工程出版社、2009、第5版

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