水利工程对生态系统的胁迫 　　(3)

　　4.2河流形态多样性降低对生物群落多样性的影响

　　河流的渠道化和裁弯取直工程彻底改变了河流蜿蜒型的基本形态，急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失，而横断面上的几何规则化，也改变了深潭、浅滩交错的形势，生境的异质性降低，水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落多样性将随之降低，可能引起淡水生态系统退化.具体表现为河滨植被、河流植物的面积减少，微生境的生物多样性降低，鱼类的产卵条件发生变化，鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失，这造成物种的数量减少和某些物种的消亡.河床材料的硬质化，切断或减少了地表水与地下水的有机联系通道，本来在沙土、砾石或粘土中辛勤工作的数目巨大的微生物再也找不到生存环境，水生植物和湿生植物无法生长,使得植食两栖动物、鸟类及昆虫失去生存条件.本来复杂的食物链(网）在某些关键种和重要环节上断裂，这对于生物群落多样性的影响将不是局部的，而是全局性的.如上所述,河流生态系统的重要特点是系统的整体性，即生态系统的各要素不能被分割而孤立存在.水，是河流生态系统的重要要素，是河流生态系统的动脉。当人们开发和利用水资源时，如果硬要把水与生物群落分割开来，放到一个直线线路、规则断面并由人工材料建设的人工河道中，很显然，这种新的河流生态系统将不再具备原来河流生态系统的整体功能和特点。

　　自然河流的非连续化，造成的影响是将动水生境改变成了静水生境，二者分别对应着动水生物群落和静水生物群落.由于水库水深远大于河流水深，太阳光辐射作用随水深加大而减弱，在深水条件下，光合作用较为微弱，所以水库生境的生态系统生产力（productivity)较低，物质循环和能量流动都不如河流生态系统那样通畅.水库的淡水生态系统是一个相对封闭的系统，与河流生态系统相比较为脆弱，表现为抗逆性较弱，自我恢复能力也弱o退化的水库一般难于自我恢复，需要人类干预才有可能.水库形成以后，原来河流上中下游蜿蜒曲折的形态在库区消失了，主流、支流、河湾、沼泽、急流和浅滩等丰富多样的生境代之以较为单一的水库生境，生物群落多样性在不同程度上受到影响.另外，筑坝以后给洄游鱼类造成了不可逾越的障碍.如果没有建设适合鱼类习性的鱼道，将对某些洄游鱼类造成致命的打击。

　　4.3生物群落多样性下降的后果

　　在生态学中，把由生态系统为人类提供的物质和生活环境的功能称为生态系统服务功能（Ecosystemservices).研究生态系统服务功能可以清晰地了解人类对于生态系统的高度依赖性，可以更深刻地理解人类对生态系统非理智的破坏行为，反过来会给人类自身造成的重大损害。

　　淡水生态系统对于人类的生态系统服务是多方面的。水域、湿地为人类提供食品及其他生活物资；对气温、云量和降雨进行调节,在全球、流域、地区和小生境等不同的尺度上影响着气候;对水文循环起调节作用，具有缓解旱涝灾害的功能;植物能涵养水分，有利水土保持;优美的水域景观具有休闲旅游功能，雄伟秀丽的高山大川本身就是一种文明财富.特别要强调的是，淡水生态系统具有的净化环境的功能，对于人类的生存环境具有关键意义.湿地历来就有"地球之肾"的美称，对于水体具有很强的净化功能.水生植物可以吸收、分解和利用水域中氮、磷等营养物质以及细菌、病毒，并可富集金属及有毒物质.研究结果表明：挺水植物如慈菇、茭白、水花生以及沉水植物伊乐藻对水体中的氮的去除率达75%,茭白、伊乐藻对水体中的磷的去除率达75%，芦苇、慈菇对磷的去除率达65%.而在水中的鱼类和浮游动物也对植物、藻类和微生物进行吸收、分解.生物净化过程，是在淡水生态系统的食物链（网）中进行的复杂的生物代谢和物理化学过程.通过这个过程，水体中的各种有机物和无机物溶解物和悬浮物被截留，有毒物质被转化，可以防止物质的过分积累所形成的污染，从而清洁了水体.水体的自我净化、自我修复功能，是水域生态系统极为宝贵的服务功能。

　　人们容易看到水利工程在供水、灌溉、发电等方面给人们带来的直接、有形的效益，却往往忽略水域生态系统为人类带来的利益，更难于看到因水利工程改变河流形态多样性，导致生态系统服务功能下降给人们带来的负面后果以及对人类利益造成的长远的隐形的损害.一旦生态系统遭到外界因素的破坏，大自然无偿提供给我们的服务功能将下降，当破坏程度达到某临界值时，这种服务功能甚至会丧失。

　　河流生态系统功能降低以至破坏，往往是一个缓慢的发展过程，又是多因素作用的结果，当人们发现其恶果时，可能情况已经变得不可逆转.比如当人们实施河道整治工程后，建成了直线型渠道，砍伐了"排列不规则"的树木和"野生杂草".同时，采用梯形断面，对侧坡及河底全面进行坚固的混凝土衬砌，种植了整齐的树木，达到了人们认为美观的"两线三面"质量要求，被评为"优质工程不长时间人们发现，在河道里找不到鱼类，在岸边看不到昆虫，树上鸟类也属罕见，随之渠道里的水质变差了.当排入河流的污染物继续增多超过某一个限度时，河流生态系统的自净能力进一步下降以至完全丧失。这个事例说明，当人们悠然享受着水利工程带来种种有形的直接效益时，河流生态系统长期为人们无偿提供各种服务功能，却在大刀阔斧的工程建设中不知不觉地消失了。

　　5新的工程理念与技术对策要点

　　对于水利工程对于生态系统的胁迫，存在着两种认识及两种对策.其中一种是片面强调水利工程对生态系统的负面影响，全盘否定水利工程建设的积极作用，不分青红皂白对新建大坝和水利工程一律反对o在西方国家一些极端环保主义组织和人士就持这种态度.由于出现这样一股思潮和社会力量，使得一些国家特别是发展中国家政府筹划的解决供水、防洪或具有发电、灌溉效益的水利工程项目被封杀在图纸中o除了某些政治因素外，从思想方法角度看，用"因噎废食"来描述这种认识恐不夸张.对于水利工程对生态系统的负面影响，正确的认识应该是正视这些负面影响，对水利工程的工程理念进行反思，以"趋利弊害"的态度，改进和完善水利工程的规划和设计技术.从建设目标看，水利工程不仅能满足人们对水的种种需求，还能兼顾维持生态系统健康性的种种需求，促进人与自然的和谐共存.换言之，未来的水利工程应具有双重功能，即不但是有具有直接功效的供水、防洪、发电、航运工程，而且还应该是有利于生态系统健康与稳定的生态工程。

　　为消除水利工程对于生态系统的负面影响，从技术层面上看，似有以下问题值得重视和研究。

　　(1)研究生态水工学.所谓"生态水工学"（Eco-HydraulicEngineering)是水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人的需求的同时，兼顾水域生态系统健康性与稳定性需求的原理与技术方法的工程学。

　　(2)水利工程要尽最大可能保护和恢复河流形态的多样性.新建水库工程要充分论证由于水库建设改变河流生态系统为静水生态系统的利弊得失，采取必要的补偿工程措施和生物措施。

　　(3)开展已建水库的生态系统健康评估与预测，加强库区生物群落调查.重视水库生态系统退化的恢复及富营养化控制问题。

　　(4)合理调度水库及其他水利设施.水库调度在满足人的需求的同时，兼顾生态系统的健康性及稳定性的需求，克服静水、深水对于生物群落的不利影响.通过水库库区生态建设及水生生物的合理结构设计，提高水库水体自净能力和自我修复能力.充分利用乡土种生物，慎重引进外来种，注意防止生物入侵。

　　(5)保持河流的蜿蜒性是保护河流形态多样性的重点之一.在河道整治工程中，尊重天然河道形态，避免直线和折线型的河道设计.灌溉渠道设计也要注意模仿河流自然形态的特点.对于河流的裁弯取直工程要充分论证，取慎重态度。

　　(6)保持河流断面形状的多样性，尊重河流原有的自然断面形态.河道整治工程中应尽可能避免采用几何规则断面，疏浚工程施工中避免河道断面的均一化。

　　(7)河道防护工程的岸坡采用有利植物生长的透水材料，特别注意采用当地天然材料.注意整理、发掘和发展我国各地的传统治河工法和材料.开发和推广输水渠道新型衬砌材料，可供植物生长并具有一定防渗性能。

　　(8)水利工程设计应为植物生长和动物栖息创造条件。提供鱼类产卵条件以及鸟类和水禽栖息地和避难所，建设符合生态学原理的过坝鱼道.开发新型丁坝、人工浮岛等。

　　参考文献

　　[1]董哲仁.生态水工学的理论框架□].水利学报,2003,(1).

　　[2]董哲仁.生态水工学--人与自然和谐的工程学[J].水利水电技术、2003，（1).。