水利工程論文-生態(tài)水工學的理論框架.doc

水利工程論文-生態(tài)水工學的理論框架摘要：在健全的生態(tài)系統(tǒng)中水體與生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自凈能力。水工學應吸收、融合生態(tài)學的理論，建立和發(fā)展生態(tài)水工學，在滿足人們對水的各種不同需求的同時，還應滿足水域生態(tài)系統(tǒng)完整性、依存性的要求，恢復與建設潔凈的水環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的和諧。關鍵詞：理論框架生態(tài)水工學生態(tài)系統(tǒng)污染1引言1.1江河湖庫水環(huán)境現(xiàn)狀我國江河、湖泊和水庫普遍受到污染，至今仍在迅速發(fā)展。水污染加劇了水資源短缺，直接威脅著飲用水的安全和人民的健康，影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)作物安全。據(jù)初步估計，水污染造成的經(jīng)濟損失約為國民生產(chǎn)總值的1.5%3%。水污染已成為不亞于洪災、旱災甚至更為嚴重的災害。據(jù)2000年統(tǒng)計，我國河流水質在11.4萬公里評價河長中，符合和優(yōu)于類水的河長占評價河長的58.7%，比上年下降3.7%。關于湖泊水質，在評價的24個湖泊中，9個湖泊水質符合或優(yōu)于類水，4個湖泊部分水體受到污染，11個湖泊水污染嚴重。在對93座水庫進行營養(yǎng)化程度評價時，處干中營養(yǎng)化狀態(tài)的水庫65座，處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的水庫14座。這些情況說明我國江河湖庫水體污染狀況嚴重，且有明顯惡化趨勢。最近20余年我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，由于工業(yè)結構不合理和粗放式的發(fā)展模式，工業(yè)廢水造成的水污染占水污染負荷50%以上，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水排放是最重要的點污染源。農(nóng)田施用化肥、農(nóng)藥后形成的農(nóng)田徑流，畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的廢水、廢物，是我國水環(huán)境的重要面污染源。湖泊、水庫、河流、海灣的底部沉積物蓄積著多年來排入的大量污染物，稱為內(nèi)污染源，目前已是水體富營養(yǎng)化和赤潮形成的重要因素之一。內(nèi)源污染還會釋放出蓄存的重金屬、有毒有機化學品成為二次污染源，對生態(tài)和人體健康造成長期危害。解決水環(huán)境污染問題的根本方法是對污染源的控制和治理，特別是加強源頭治理。從我國生態(tài)環(huán)境的總體狀況看，生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢一直未得到遏制，主要表現(xiàn)在：森林覆蓋率低，增長緩慢，部分地區(qū)覆蓋率減少；草地生態(tài)破壞加重；水土流失仍然嚴重；荒漠化面積擴大。為了遏制這種惡化的趨勢，近年來國家已將生態(tài)環(huán)境建設提到十分重要的地位，制定規(guī)劃，加大投資。生態(tài)環(huán)境建設主要包括兩類內(nèi)容：一類是以封育保護和植樹種草為主要手段的植被建設；另一類是生態(tài)環(huán)境的綜合治理，包括水土保持和荒漠化防治。這些重大舉措必然對我國江河湖庫水環(huán)境的改善產(chǎn)生深遠的影響。1.2運用水利工程改善生態(tài)環(huán)境的重要實踐近幾年來，為改善流域的水環(huán)境，恢復生態(tài)系統(tǒng)，水利部加強了流域的綜合管理，通過統(tǒng)一調度，使黃河、塔里木河及黑河等流域的趨于惡化的生態(tài)系統(tǒng)得到了初步恢復。黃河全長5464公里，多年平均徑流量580億立方米，僅為長江的1/17，屬資源性缺水。加之管理粗放，用水無序無度，自1972年到1999年間，有22個年份發(fā)生斷流。2000年起實行統(tǒng)一調度管理，初步扭轉黃河干流10年來持續(xù)斷流的局面，使黃河三角洲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)得到明顯改善。塔里木河是我國最大的內(nèi)陸河，流域面積102萬平方公里，全長1321公里，水資源總量429億立方米。流域平均年降雨量僅40毫米，屬于極端干旱區(qū)。加之水資源管理不善，用水無度，水資源利用效率低，導致下游大西海子以下363公里河道自70年代起斷流。生態(tài)系統(tǒng)嚴重破壞，胡楊林面積減少，草場退化，沙漠化面積增加。為了搶救塔里木河下游日益惡化的生態(tài)系統(tǒng)，2O00年5月起，水利部組織4次向塔河下游應急輸水，博斯騰湖累計輸出13多億立方米，大西海子水庫下泄7億立方米，重現(xiàn)臺特瑪湖，結束了塔河下游3O0多公里河道近30年的斷流歷史；挽救了瀕臨消亡的沙漠植被，胡楊柳復蘇，天鵝返回，生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)恢復勢頭。塔里木河流域綜合治理方案已經(jīng)國務院批準。黑河起源于祁連山，全長821公里，跨青海、甘肅、內(nèi)蒙古三?。▍^(qū)），處于嚴重干旱區(qū)。自80年代以來黑河下游河湖干涸、荒漠化趨勢嚴重。胡楊林及下游地區(qū)林灌草甸草地面積大幅度減少，草地植物群落也由原來的草甸草地群落向荒漠草地群落演替。為了緩解生態(tài)系統(tǒng)惡化的局面，自2000年7月起對黑河水量實施統(tǒng)一調度。2002年7月第7次“全線關閉，集中下泄”調水，到達下游干涸十年之久的東居延海。隨著湖區(qū)水面的形成和擴大，一群群魚鷗和水鴨子遷徙湖區(qū)，成群的駱駝趕來飲水，生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)復蘇的趨勢。為進一步對黑河進行綜合治理，黑河近期治理規(guī)劃要點已經(jīng)批準。以上事實說明，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態(tài)系統(tǒng)方面也是大有作為的，流域生態(tài)系統(tǒng)的改善對流域的經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展作用更大。生態(tài)建設已經(jīng)成了水利工作的重要任務。在這樣的大背景下，我們所關心的問題是：一個地區(qū)，一個流域生態(tài)系統(tǒng)的恢復與改善，反過來對于改善水質會產(chǎn)生什么影響；新建的水利工程如何避免或降低對原有生態(tài)系統(tǒng)的負面影響，進而使水利工程建設除了能滿足人對水的多種需求的同時，還能維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性。2在一個健全生態(tài)系統(tǒng)中的水討論的問題是：考察水質狀況與生態(tài)系統(tǒng)的關系，考察水在生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色，進而討論在一個健全的生態(tài)系統(tǒng)中的水質問題。為說明問題，我們先分析兩個案例和一項技術。2.1河北省兩座水庫對比引起的思考洋河水庫位于秦皇島市撫寧縣，總庫容3.586億立方米，控制流域面積755平方公里。另從其以北的桃林口水庫通過引青濟秦渠道引水到洋河水庫，但近年引水量減少。洋河水庫的主要功能是通過管線為秦皇島年供水5500萬立方米。近年來，水庫水質測驗為-類，主要污染因子為COD、T-P、NH3-N，藻類（水華）濃度高，初步認為是銅綠微囊藻或是水華微囊藻，這種水對人體肝臟危害較大。洋河水庫水質惡化，富營養(yǎng)化嚴重，已經(jīng)引起秦皇島市的不滿，以至計劃另辟供水水源。從污染源調查看，實際上水庫周邊并沒有工礦企業(yè)，僅在秋季周邊農(nóng)民加工淀粉制作粉條，廢水排入水庫，另外就是農(nóng)田面源污染及附近3個村鎮(zhèn)的生活污水造成的輕度污染。與洋河水庫形成鮮明對照的是與其相距幾十公里的桃林口水庫。桃林口水庫水質為類，水體清澈透明，這在海河流域實為難得。原因何在，桃林口水庫周圍生長著華北地區(qū)罕見的茂密森林，已經(jīng)被嚴格封山保護，水陸交錯帶水生植物、陸生灌木錯落有致，庫區(qū)內(nèi)水鳥飛翔，魚類潛泳。再看洋河水庫的生態(tài)環(huán)境。水庫周圍山上林木覆蓋率低，不少山峰近乎是禿山。水陸交界帶裸露，近乎空白。庫內(nèi)幾乎無大型水生植物。人們不禁要問：兩座水庫的降雨量(600700mm)、氣溫等自然條件幾乎相同，為什么水質出現(xiàn)如此大的差異。2.2萊茵河“鮭魚2000計劃”的原由萊茵河是歐洲的大河，流域面積18.5萬km2，河流總長1320km。流域內(nèi)有瑞士、德國、法國、比利時和荷蘭等9國。二次大戰(zhàn)以后萊茵河沿岸國家工業(yè)急劇發(fā)展，環(huán)境管理工作滯后，造成污染不斷蔓延，污染主要來源于工業(yè)污染和生活污染。到70年代污染風險加大，專家認為“萊茵河狀態(tài)近于昏迷”。大量未經(jīng)處理的有機廢水傾入萊茵河，導致萊茵河水的氧氣含量不斷降低，生物物種減少，最具代表性的魚類鮭魚開始死亡。1986年，在萊茵河上游史威查豪爾（Schweizerhalle）發(fā)生了一場大火，有10噸殺蟲劑隨水流進入萊茵河，造成鮭魚和小型動物大量死亡