分析水利工程建设与河流生态系统的关系

摘 要：大量兴建的水利工程满足了人们一定的需求但是也给带来了一些不利影响，造成了负面效应。本文阐述了水利工程与河流生态系统之间的关系，针对水利工程对生态系统的负面影响提出了一些相应的技术对策。

关键词：生态系统；河流生态系统；生境；河流形态均一化；河流形态不连续化

1 前言

长期以来，人们为了满足供水、防洪、灌溉、发电、航运、渔业及旅游等需求，兴建了大量水利工程，推动了经济的发展和社会的进步，而且对生态建设方面也有积极作用。但是，事物无不具有两重性。水利工程在为人类社会发展带来福祉的同时，也往往对生态系统产生各种影响，有的甚至是持续而深远的影响。疏导河流、整治河道、筑坝壅水和大规模引水等，不仅会改变地形地貌，影响河流生态，使生态系统的健康和稳定性都受到不同程度的影响。

2 河流生态系统的定义及其特点

2.1 生态系统与河流生态系统

生态系统是指一定空间中的生物群落（动物、植物、微生物）与其环境组成的系统，其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的功能复合体。在生态学中，具体的生物个体和群体生活地区内的生态环境称为“生境”。在生境各个要素中，水又具有特殊的不可替代的重要作用。

淡水生态系统可以分为两类，一类是动水生态系统，即河流生态系统，另一类是静水生态系统，主要指湖泊、水库生态系统。两者都应包括周边的淡水湿地。河流生态系统是指河流水体的生态系统，是陆地和海洋联系的纽带，在生物圈的物质循环中起着主要的作用 。

2.2 河流生态系统的特点

①生物群落与生境的统一性，这也是生态系统的基本特征。有什么样的生境就造就什么样的生物群落，二者是不可分割的。

②河流生态系统结构的整体性。生物群落一旦形成系统，其内部各要素不能被分割而孤立存在；如果硬性分开，那么分解的要素就不具备整体性的特点和功能。在一个淡水域中，各类生物互为依存，互相制约，互相作用，形成了食物链结构。

③自我调控净化与自我修复功能。在长期的进化过程中，形成了同种生物种群间、异种生物种群间在数量上的调控，保持着一种协调关系。水体自我修复能力，也是淡水生态系统自我调控能力的一种。在外界干扰条件下，通过自我修复，保持水体的洁净。由于具有这种自我修复功能和自我净化功能，才使淡水生态系统具有相对的稳定性。

2.3 河流形态多样性与生物群落多样性之间的关系

河流形态多样性是生物群落多样性的基础。在流域生态系统的各种生境因素中，河流形态多样性是流域生态系统最重要的生态因子之一。河流形态多样性与生物群落多样性间的关系具体表现在：

①河流的蜿蜒性，形成了急流与缓流相间。自然界的河流都是蜿蜒曲折的，显然不存在直线或折线形态的天然河流。在自然界长期的演变过程中，河流的河势也处于演变之中，使得弯曲与自然裁弯两种作用交替发生。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河湾、沼泽、急流和浅滩等丰富多样的生境，由此形成了丰富的河滨植被、河流植物。

②上中下游的生境异质性，造就了丰富的流域生境多样化条件。我国的大江大河多发源于高原，上中下游所流经地区的气象、水文、地貌和地质条件有很大差异，在水平和垂直方向上形成了极为丰富的流域生境多样化条件，这种条件对于生物群落的性质、优势种和种群密度以及微生物的作用都产生了重大影响。

③河流断面形状的多样性，表现为深潭与浅滩交错。自然河流的横断面也多有变化。河流的横断面形状多样性，表现为非规则断面，也常有深潭与浅滩交错的布局出现。显然，不存在提醒或矩形等规则断面的自然河流。

3 水利工程与河流生态系统的关系

一方面，水利工程对河流生态系统有积极作用，即通过兴建大量的水利工程，保护了生态系统，使其免受侵害。如通过调节水量丰枯，可以抵御洪涝灾害对生态系统的冲击，同时也改善了干旱与半干旱地区生态状况以及调节生态用水。

但另一方面，水利工程对河流生态系统也产生了许多不利影响，主要是一些水利工程建设造成河流形态的均一化和不连续化，其后果是生物群落多样性水平下降。具体表现在：

1、水利工程造成的河流形态的均一化和不连续化使生境多样性发生了改变。

所谓河流形态的均一化主要是指自然河流的渠道化或人工河网化；所谓河流形态的不连续化是指在河流筑坝形成水库后，造成水流的不连续性。有的河流进行梯级开发，更形成河流多级非连续化的格局。水库蓄水后，淹没了原有的河流两岸的陆生植被，使得丘陵和平地岛屿化和片断化，陆生动物被迫迁徙；被搬迁的城镇及废弃的农田沉入库底，为清除的垃圾、工业废料及化肥农药残留统统进入水库。这样就改变了生境多样性。

2、水利工程造成河流形态多样性的降低，进而使生物群落的多样性降低。

水利工程入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，也改变了什坦、浅滩交错的形式，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，微生物的生物多样性降低，鱼类产卵条件发生变化，鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失，可能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是全局性的。

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、有形的利益，却往往忽视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的多样性，对人类的利益造成的长远的隐形的损害。一旦生态系统遭到破坏，大自然无偿提供给我们的服务功能将下降，但破坏到某种程度时，这种服务功能甚至会丧失。

四、针对水利工程的不利影响所应采取的技术对策

对于水利工程对生态系统的不利影响，我们应该正视这些不利影响，对水利工程的工程理念进行反思，以“趋利避害”的态度，改进和完善水利工程的规划和设计技术。未来的水利工程既要具有直接功效的供水、防洪、发电、航运工程，还要有利于生态系统健康与稳定的生态工程。因此，我们可以采取下列技术对策：

1、加强库区生物群落调查，开展已建水库的生态系统健康评估与预测；

2、合理调度水库及其它水利设施，提高水枯水体的自净能力和自我修复能力。

3、保持河流的蜿蜒性来保护河流形态多样性。即在河道整治工程中，应尊重天然河道形态，避免直线和折线型的河道设计。

4、保持河流斷面形状的多样性，尊重河流原有的自然断面。

5、河道防护工程的岸坡采用有利于植物生长的透水材料，特别注意采用当地天然材料。

6、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。

7、利用生态系统自我净化和自我修复功能，开发与推广生态系统治污技术。

作者简介

马吉，水利助理工程师。