[讨论]：近来一直都在提水环境整治、生态治河，大家谈谈心得！

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近来一直都在提水环境整治、生态治河，大家谈谈心得！
近来接了一个水环境综合整治工程，不知道怎样做好它，请大家讨论！

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在《规划师》和《城市规划》中有一些文章谈到
我们正在作一个规划水环境的问题很重要

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大城市河道景观设计理念初探

    近年来随着城市现代化进程的加快，对城市中的水利建设提出了新要求和新内容，以满足城市新功能的需要，例如随着申奥成功，市政府就提出了“天更兰、水更清、地更绿、路更宽”的口号，一方面北京要迈向国际化大都市的行列，另一方面要求其城市更环保、更生态、市民生活更趋舒适，水利建设就应该主动去适应这种变化，从纯工程水利转向资源水利、生态水利、景观水利，要用新理念进行规划设计。
    ㈠ 新理念的历史底蕴
    在北京的悠久历史进程中，由于皇城的重要地位，由于文化的积淀，在北京的城市建设史上，水的布局及其周围环境的配置一直是被重视的。水利在北京的发展中，不仅仅是满足城市用水的需要，在很大程度上 ,也是为了美化城市并且又促进了城市的发展。从一些史料的记载来看，北京古代水利建设大体有以下几种情况：
    1、水利工程建设与园林风景建设相结合
    这里值得一提的是昆明湖，它是著名的风景名胜，又是北京最早的一座人工水库。
    据《御制万寿山昆明湖记》碑文载；疏挖昆明湖的目的，在于“浮漕利涉灌田，使涨有受而旱无虞”，“其在导泄有方而潴蓄不匮”。显然这是按平原水库来设计的，通过疏挖，扩大库容；通过修建闸坝、堤防，增大运河的调剂水量，从而达到为通惠河漕运用水和扩大海淀一带稻田用水的目的。但是，皇帝并不仅仅是要求达到上述目的而已。乾隆自己说：“盖湖之成以治水，山之名以临湖，既具湖山之胜概，能无亭台之台缀？”（见《御制万寿山清漪园记》）这个设计指导思想，又明确地把水利工程建设与园林美学有机地结合起来，因此在施工中，将明代古迹龙王庙加以保留，使其成为湖心岛，并从龙王庙迤东建十七孔桥与湖东岸相连；又仿杭州西湖的苏堤模式，修建西堤，沿堤也建了不同风格的西堤六桥；湖南则配置了绣漪闸，成为长河的起点。水库建成后，与瓮山的建筑群谐和辉映，俨然一座皇家园林出现了。
    2、把堤防绿化美化成具有特色的风景区
    北京古代城区水道的堤防绿化历来颇有讲究，特别是堤防植柳，既可防洪固堤，又兼收美化环境之效。象玉河桥东西岸都广植柳树，垂荫水面，明人有诗说：“风飘河上垂垂绿，烟锁桥边濯濯轻”（见（宸垣识略））。玉渊潭堤岸有“万柳堂”，《长安客话》说：“柳堤怀抱，景气肖爽，沙禽少鸟，多翔集其间，为游赏佳丽之所”。通惠河上的柳树也颇有特色，据《帝京景物略》载：“ 居夹岸二十里，柳垂垂蘸河，漕舟上下达”。然而，最有特色的堤防绿化，还是以长河下游的高梁桥为中心的驰名京华的“高梁桥柳林”。
    长河，是一条早在元以前疏挖的引玉泉山水的水道，两岸都修有堤防。明代，这里成为城里人郊外踏青和重点游览胜地。据《宛署杂记》载，每逢清明节、端午节，“踏青游者以万计”，这里“夹岸高柳，垂丝到水”。“高梁堤上柳，高十丈，拂堤下水，尚可余四、五尺。”其时，都人踏青高梁桥，不仅观赏堤柳的旖旎风光，而且还形成一种春游庙会型的嬉乐之地，附近有多种多样的精彩杂拔，歌舞表演，“簇地三四里”。《帝京景物略》形容说：“舆者则褰，骑者则驰，蹇驱徒走，既有挈携，至则棚席幕青，毡地藉草，骄妓勤优，和剧争巧”。都人仕女“或解裙系柳为围，妆点红绿，千态万状，至暮乃罢”（《宛署杂记》）。由此可见当时柳林的风情画面。
    3、利用水体的多样化与美化环境相结合
    水，做为一种资源，可以用来养殖和种植各种水生物，供人们食用，又兼有观赏价值。“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红。”这样的景致谁人不喜爱？京城中德胜门水关就具有这种特点。德胜门水关（又称西水关），是明代永乐年间修筑北京城垣时建置的引长河水人城的工程。它有两座水闸，一座在德胜门外一里许的北护城河上，叫松林闸（几百年来经过改建重修，至今仍在），它的作用一是在汛期定时泄洪水，二是蓄水入城，调剂三海水位。水进城后，回渊积水，即是有名的积水潭了。德胜门水关和积水潭早从明代开始，就成为平民游览风景区。它的最主要特点就是依靠良好水质和浩渺水面，形成以水生动植物生态群体为主的天然景观。既有较高的经济效益，又有优美的观赏效益。这里水体的布局是：深的水域养鱼，浅的水域种植莲、藕、菱、芡等，洼地则广种芦苇。因为环境优美，水面多鸟禽翔集，不少达官显宦在周围造建寺、刹、亭、墅，与水体风光交相辉映，适成天趣。明人写诗说：“堤至水俱至，游将影与同，波从寺门碧，莲似晚天红。”《帝京景物略》说：“岁盛夏，莲始华，晏赏尽园亭，虽莲香所不至，亦席，亦歌声。岁中元夜，盂兰会，寺寺僧集，放灯莲花中，谓灯花，谓花灯”“水秋稍闲，然芦苇天，菱芡岁，诗社交于水亭。冬水坚冻，一人挽木小兜，驱如衢，曰冰床。雪后，集十余床，垆分尊合，月在雪，雪在冰。西湖春、秦淮夏，洞庭秋，东南人自谢未曾有也。” 对这样美好风景的描述，就是现在读起来也是令人神往的。北京城内有这样的好去处，是当时的水利、建筑、园林、艺术等各行各业的人们共同劳动的结晶,然而近代以来却无大的突破。借古比今，我们应该创造出比古人更加优美的水环境，要出现符合时代精神的新昆明湖、新积水潭、新长河、新玉渊潭。
    ㈡ 新理念的时代要求
    但是,过去几十年里受计划经济的影响，在城市中疏挖河道时,只考虑其水力技术要素，不关心它在城市中的其它功能，更无暇顾及景观设计。二十世纪九十年代,随着社会经济的不断进步和发展，随着中央对基础产业的投入不断重视和加大，城市对于改善水域环境的要求不断高涨。以改善水域环境和再造生态系统为主要目标的“亲水”建设,就成为当代水利建设的重要内容。根据刘树坤先生的访日报告中的陈述， 近年来，日本各地也提出了一些城市河流建设口号。如有：“建设水和绿色的长廊”、“充满活力和文化的河流”、“多姿多彩公园化的河流”、“清澈而舒适的河流”、“充满文化气氛和新风俗的河流”、“绿色、水、文化协调的河流”……等。北京在几年前开始整治以长河为龙头的水系时，应该说以上口号中的内容多数都考虑到了，欠缺的是多姿多彩公园化，所谓“多采多姿”应是指河流流经地段的文化内涵不同，对其滨河带采用的景观设计的手段也应有所区别。例如河段经过古寺时，可以考虑汉白玉栏杆，河坡上垂柳拂水等景致，但是河段流经住宅小区时,应有体现“人水亲和”、“人水相依”的景致。因为市民对于河流水域及其周边空间景观的要求是多样性的，所以作为水利工作者必须适应现代化的要求，在对城市河湖进行整治工程时，应提出对景观改造的总体设想。
    按照现代城市的功能，对流经市区的河流归纳起来有两类要求:
    一类是对河中水流的要求:
    清澈的河流——不断流、水质清洁；
    生命的河流——生物多样性，生机盎然；
    多样的河流——能形成多样的景观和生态系统；
    生动的河流——不呆板、不单调；
    另一类是对滨河带的要求:
    独特的河流——能反映本地独特的景观、历史、文化、风俗；
    美丽的河流——充满鲜花，有人工景点，公园化；
    舒适的河流——提供休闲、娱乐、体育活动空间；
    文化的河流——充满文化、艺术、科学气氛，具有现代气息；
    亲水的河流——人、水关系协调，引人入胜，便于人水亲近;
    人们之所以提出的这些要求是社会进步的体现，也是社会经济发展的必然。因此，水利建设者应当适应这种趋势，满足社会的要求。这就要求水利行业尽快改变观念，在工作内容、规划、设计、施工的理论和技术方面进行调整和完善，不再拘泥于传统的方法和理论。传统的水利建设理论只注重于对水的资源功能的开发，而现代水利建设理论则同时注重对水的资源功能、环境功能、生态功能的开发和保护。从这个角度来说，现代水利可以称之为“大水利”,即“通过流域的综合整治与管理，使水系的资源功能、环境功能、生态功能都得到完全地发挥，使全流域的安全性、舒适性（包括对生物而言的舒适性）都不断改善，并支持流域实现可持续发展。”要建立和完善大水利的理论需要从环境水力学、水生态学、建筑学、园林园艺学、美学等方面着手研究。水也是人们精神生活的重要因素，对精神文明建设也同样有其不可缺少的重要作用。自然界的水，以它的千姿百态与各种景观协调配置，创造出优美的自然环境，对人的身心健康、怡情悦性都有直接的陶冶和感化作用。更启发人们去创造优美的自然风貌来美化和改善城市环境。
    然而，口号好提，真正实施起来不是一件容易的事，因为有很多学识不是水利工程师所熟悉的，有些边缘科学亦非一朝一夕所能学会，目前，更需要水利工作者从观念上加以更新，要允许新的符合时代精神的工程作品出现，自己不会做的应该请高明的人来做，例如拟建中的奥运村中的新湖设计就不妨采用国际招标的办法。
    ㈢ 新理念的实践探索
    前些时候我随“水利现代化培训班”到江苏、上海、福建等地学习考察，看到了上述三地在水利建设上有新的突破，尤其是在滨河带的建设上，不但超越了前几十年河道整治的模式，而且树立了新的理念，即把穿城而过的河道当作城市的一个靓点，集中人力、物力、财力将滨河带改造成为一个令人赏心悦目的场所，一个令当地人骄傲的地方。三地做法略有不同，象福州和厦门是集中全市力量，将滨河（海）带改造成为城市的窗口，一个游人必到的景点;而上海则是将苏州河切段交给房地产开发商进行改造，其中“中远两湾城”1800米滨河带就是请了一家法国景观设计公司做的，其效果确实与众不同。在我粗略考察之后，感到有以下几点值得学习:
    1.滨河带的设计己非简单的用平、立、剖面就能表达清楚，而需要电脑三维图象或用模型。
    2.河岸边坡有陡有缓，能缓则缓; 堤线距水面有宽有窄，能宽则宽。
    3.舍弃河道断面为简单的矩形或梯形的陈旧作法，工程语言向艺术作品靠拢，变得越来越复杂。
    4.允许高潮位和小洪水淹没某些岸边设施。
    5.材料考究、做法仔细。
    6.功能多样化，可以举出例子来的有:环水公园、水上舞台、卵石步道、季节树木、四季花卉、休闲广场、健身设施、林荫小径、露天茶座、临水长廊、游艇码头、嬉水乐园、灯光喷泉、亲水岸线、涉水台阶等等。
    7.在一定的长度中,一定要有个主题突出的亮点,可以是小花园,也可以是一组小品,切忌单调划一.
    “中远两湾城”不单是在亲水岸线的设计理念上有新的突破（而这不是水利工程师所为），他们在投资方式上也值得学习。该住宅小区占地面积约50公顷，建筑面积160万平方米，其中建有20万平方米的主题公园，6万平方米的中央环岛公园和区内绿地、道路、广场、停车场等，由于它紧临苏州河北岸，沿岸线达1800米长，未治理前苏州河岸很破旧，形象不佳，若等市政府掏钱治理，需等待一段时间，这样就可能影响开发商房屋销售，由于临河环境差，更会影响房价的定位。权衡利弊开发商自己掏钱治理河岸，按目前已经完工的状况进行估算，每延米约15000元，合计为3千万元，摊入每平方米房价中仅为20元，只占总投资67亿元的万分之4，在未治理河岸前第一期工程为27万平方米，平均售价3700元/平米,第二期工程50万平方米，平均售价4600元/平米，开发商应该净赚3亿元以上，河岸漂亮了，住房者高兴了，开发商赚钱了，政府也乐意了,一举三得。
    这种模式北京正在探讨中，可上海人已经实施了，动作比旁人快了一步。
    不仅是上海，福州闽江的江滨大道和厦门的环岛公路亦做得非常出色。坐落在福州闽江岸边的江滨公园总投资1亿元，全长5500米，占地面积44公顷，由七大景区组成，即西河园、锦江园、金沙园、望龙园、缤纷园、闽风园和闽水园。这些景区各有独特的主题，体现出浓郁的闽江流域文化特色。昔日杂乱无章，今曰翠竹掩映、绿树婆娑、芳草如茵、山石错落的公园，是榕城最美的地方。可以说在国内的经济发达地区已经掀起一个美化水利工程的高潮，在水利美学思想己为越来越多的人接受之曰，正是我们对城市河道进行景观改造之时。
    上面我们探讨了古代、近代和现代在城市河湖治理中对景观处理的一些体会，应该说近几年取得的成绩是非常突出的，但是还有一些问题应该予以足够的重视:
    1.由于城市中房屋、道路、广场等建设的不断扩大，迫使河道泄洪能力的不断加大，不得不硬化河底及河坡，影响了河中动植物的生长，影响了生物链的形成。
    2.由于硬化，造成地表水和地下水的交换不畅;影响了自然界原有的水循环系统。
    3.只考虑河道的整治、疏挖、通畅; 未考虑河道与湖泊、湿地、低地、绿地等连通起来，以增加其调蓄能力以及生物的生存能力和多样性; 使生态系统处于分割、孤立的状态;
    4.为了获得更好的水环境，必要时应打破“两堤一河”的传统模式，让雨洪从过去的直接入河，变为在土地上分散储存；
    5.要尊重河道的自然形态，在规划设计中要运用河弯、曲折、浅滩、瀑布、深潭、沼泽等手段;
    6. 要重视非工程建设，例如视觉效果的考虑——如倒影、夜景、透视等；
    总之城市河流景观建设理论是一门新兴的学科，是水利科学与社会科学的结合，因此我们要用一种新的立场、新的态度、新的视野、新的方法去进行研究。
    2001年12月10日初稿
    2002年 1月12日 改定
    作者现任北京市水利局副总工程师，单位地址:北京市海淀区翠微路甲三号 邮编:100036
    参考资料:
    1.刘树坤 <访日考察报告>
    2.段天顺 朱晨东 <试谈水利在美化城市中的作用>

作者：朱晨东  来源：水信息网

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河流的生态功能及水文变化的生物学效应（王东胜）
中国水利水电科学研究院水环境所
http://www.hwcc.com.cn 时间： 2004年6月4日 16:55  来源：中国水利水电科学研究院网

大坝建设对生态环境的影响是近来讨论的热点问题，学者和公众对于大坝建设对景观多样性、文化多样性、生物多样性的（生态系统、物种、基因）影响“存在性”基本认可，但对影响“程度”认知相差甚远！争论体现了：开发与环境保护协调发展的“度”的衡量，日益高涨的环保意识与不明确的生态环境保护目标的矛盾，以及由于目前理论与现状资料缺乏导致的大坝建设的“真实生态影响”难以搞清等问题。
淹没、阻隔、径流调节变化对生态环境的影响是大坝建设关注的主要问题，如何评价这些影响并提出缓减措施，是未来水利水电建设必须解决的问题，认识河流的生态结构与功能是评价的基础。基于这一认识，本文概要介绍河流生态功能与水文过程的生态效应，以期对水利水电工程建设的生态环境保护提供借鉴。
一、河流的生态结构
河流是一个完整的连续体，上下游、左右岸构成一个完整的体系，连通性是评判河道或缀块区域空间连续性的依据。高度连通性的河流对物质和能量的循环流动以及动物和植物的运动等非常重要。
从横向上讲，河流宽度指横跨河流及其临近的植被覆盖地带的横向距离。影响宽度的因素有：边缘条件、群落构成、环境梯度以及能够影响临近生态系统的扰乱活动（包括人为活动）。连通性和宽度构成了河流生态系统的重要结构特征。
二、河流生态功能
河流的生态功能包括：栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用、源汇功能等方面。
1 生态功能-栖息地功能
栖息地是植物和动物（包括人类）能够正常的生活、生长、觅食、繁殖以及进行生命循环周期中其它的重要组成部分的区域。栖息地为生物和生物群落提供生命所必需的一些要素比如空间、食物、水源以及庇护所等。河道通常会为很多物种提供非常适合生存的条件，它们利用河道来进行生活、觅食、饮水、繁殖以及形成重要的生物群落。
河道一般包括两种基本类型的栖息地结构：内部栖息地和边缘栖息地。内部栖息地相对来说是更稳定的环境，生态系统可能会在较长的时期仍然保持着相对稳定的状态。 边缘地区是两个不同的生态系统之间相互作用的重要地带。边缘栖息地处于高度变化的环境梯度之中。边缘栖息地中会比内部栖息地环境中有着更多样的物种构成和个体数量。边缘地区相当于对其内部地区起到了过滤器的作用。边缘地区也是维持着大量动物和植物群系变化多样的地区。
栖息地功能作用很大程度上受到连通性和宽度的影响。在河道范围内连通性的提高和宽度的增加通常会提高该河道作为栖息地的价值。河流流域内的地形和环境梯度(例如土壤湿度、太阳辐射和沉积物的逐渐变化)会引起植物和动物群落的变化。宽阔的、互相连接的，并且具有多样的本土植物群落的河道是良好的栖息地条件，通常会发现比在那些狭窄的、性质都相似的并且高度分散的河道内存在着更多的生物物种
2 通道作用
通道功能作用是指河道系统可以作为能量、物质和生物流动的通路。河道由水体流动形成，又为收集和转运河水和沉积物服务。还有很多其它物质和生物群系通过该系统进行移动。
河道既可以作为横向通道也可以作为纵向通道，生物和非生物物质向各个方向移动和运动。有机物物质和营养成分从高处漫滩流入低洼的漫滩而进入河道系统内的溪流，从而影响到无脊椎动物和鱼类的食物供给。对于迁徙性野生动物和运动频繁的野生动物来说，河道既是栖息地同时又是通道。生物的迁徙促进了水生动物与水域发生相互作用(例如:鲑鱼溯河产卵的迁移活动。产卵期间溯河到达河流系统上游地段的那些产卵的和垂死的大量成熟鱼种为河流提供了营养物质输入和促进生物量的增加。因此，连通性对于水生物种的移动是非常重要的，同时河流上游源头地区从海洋中获得营养物质) 。
河流通常也是植物分布和植物在新的地区扎根生长的重要通道。流动的水体可以长距离的输移和沉积植物种子；在洪水泛滥时期，一些成熟的植物可能也会连根拔起、重新移位，并且会在新的地区重新沉积下来存活生长。野生动物也会在整个河道系统内的各个部分通过摄食植物种子或是携带植物种子而造成植物的重新分布。
河流也是物质输送的通道。结构合理的河道会优化沉积物进入河流的时间和供应量以达到改善沉积物输移功能的目的。
河道以多种形式成为能量流动的通道。河流水流的重力势能不断的雕刻流域的形态。河道可以充分的调节太阳光照的能量和热量
进入河流的沉积物和生物量在自然中大部分通常是由周围陆地供应的地方，河道的宽度是非常重要的。宽广的、彼此相连接的河道可以起到一条大型通道的作用，使得水流沿着横向方向和河道的纵向方向都能进行流动。狭窄的或是七零八碎的河道中常常受到限制。
3过滤和屏障作用
河道屏障作用是阻止能量、物质和生物运动的发生，或是起到过滤器的作用，允许能量、物质和生物选择性的通过。河道作为过滤器和屏障作用可以减少水体污染、最大程度的减少沉积物转移,常提供一个与土地利用、植物群落以及一些运动很少的野生动物之间的自然边界。
影响系统屏障和过滤功能作用的因素包括连通性（缺口出现频率）和河道宽度。一条宽广的河道会提供更有效的过滤作用，而一条相互连接的河道会在其整个长度范围内发挥过滤器的作用。沿着河道移动的物质在它们要进入河道的时候也会被选择性的滤过。在这些情况下，边缘的形状是弯曲的还是笔直的将会成为影响过滤功能的最大因素。
物质的输移、过滤或者消失，总体来说取决于河道的宽度和连通性。在整个流域内向着大型河流峡谷流动的物质可能会被河道中途截获或是被选择性滤过。地下水和地表水的流动可以被植物的地下部分以及地上部分滤过。
河道的中断缺口有时会造成该地区过滤功能作用的漏斗式破坏损害。例如，在沿着河道相互连接的植被中出现一处缺口，就会降低其过滤功能作用，集中增加了进入河流的地表径流，造成侵蚀、沟蚀，并且会使沉积物和营养物质自由的流入河流之中。
4源汇作用
源作用是为其周围流域提供了生物、能量和物质。 汇的作用不断的从周围流域中吸收生物、能量和物质。
河岸一般通常是作为“源”向河流中供给泥沙沉积物。当洪水在河岸处沉积新的泥沙沉积物时它们又起到“汇”的作用。在整个流域规模范围内，河道是流域中其它各种斑块栖息地的连接通道，整个流域内起到了能够提供原始物质的“源”和通道的作用。
泛滥平原植被的源汇功能作用：通过减缓或是吸收洪水从而降低下游洪水泛滥；在洪水来临时期保持了沉积物和其它物质防止流失；为土壤有机物质和水生有机物质提供了来源。
生物和遗传基因方面的“源”\“汇”集养的关系非常复杂。小的森林斑块地带可以被看作是“汇”，这些区域会通过使这些物种不能在此地区得到很好的繁殖而导致它们的物种数量和遗传基因多样性减少。相比较而言，大型森林地带具有足够的内部栖息地，就能维持鸟类成功的繁殖从而成为能够提供更多个体数量和新的遗传基因组合的“源”。
三、水文过程的生态学效应
河川水流的空间和时间特征比如快与慢，深与浅，急流与平缓，以及洪峰与低峰流量等。这些水流特征能够影响到大量河流物种的微型和大型分布模式。很多生物对于水流速度是非常敏感的，因为它表示了传送食物和营养物质的一种重要机制，然而也限制了生物体继续生存在河流段落中的能力。一些生物也会对于水流的时间变化作出反应，可能会增加死亡率、改变可用的资源以及打破物种之间的相互作用。
河流中的水流速率决定了水中浮游生物是否能够生长并且维持它们自身的发展。河流中水流速率越慢，其中生长在岸边和底部的生物群落结构和外形就会越接近静水中的模式。
丰水期高流量对很多物种迁徙时间和许多鱼类产卵会起到提示作用。高流量也能对河床物质提纯和分类并且冲刷积水区。极端的低流量或许会限制幼鱼的产量因为这样的流量经常发生在新苗补充和生长时期
1水流动态对水生生物多样性影响的关键过程
（1）水流是河流生境的主要决定因素，同时也是生物组成的决定性因素，水流动态的改变在不同空间尺度上改变了栖息地，而且影响了物种的分布和丰度以及水生群落的组成和多样性。 河流的流动影响了：河道的形状、大小和复杂性，支流和三角洲的形成，浅滩、激流、深潭和净水区域的分布，基质缀块的多样性和稳定性，食物的类型和数量，以及主河道与漫滩的相互作用特征。河流和漫滩的生物已经适应了这种复杂多变的生境格局，生物多样性常常与生境的复杂性直接相关。大型流域生境的多样性一般较高，因此也比小流域支持了更多的水生生物。
（2）水生生物的完成生长史直接响应与天然水流动态，流动特征对塑造生长史产生主要的影响，同时水流动态的改变会导致土著物种多样性的丧失。许多研究表明，降雨与径流的依时变化是河流和湿地的植物、无脊椎动物和鱼类生命循环的主要驱动。
（3）维持河流纵向和横向的连通性对于许多河流物种种群的生命力是非常必要的，纵向和横向的连通性的丧失会导致种群的隔离以及鱼类和其他生物的局部灭绝。
（4）水流动态的改变为外来物种的入侵提供了条件。
2 水文特征变化的生物学效应
长期的水文动态与生物的生长史相关,近期的水文事件对种群的组成和数量的影响,现状水文特征主要对生物的行为和生理有影响.
(1) 流量与频率变化对生物的影响
频繁变化:增加冲刷，敏感物种丧失;破坏生物生命循环
流量稳定化:改变能量流动,外来生物容易入侵;导致生物局部绝灭、威胁土著物种、改变种群组成;减少水和营养物质进入河漫滩，导致植物：幼苗干化， 植物种子扩散条件变差
(2)来水时间的改变对生物的影响
季节性高峰流量的丧失会导致： 鱼类产卵、孵化和迁徙激发因素中断；鱼类无法进入湿地或回水区； 改变了水生生物的食物网结构 ；岸边植被复原能力降低或消失；植被生长的速度减缓
(3).来水时期对生物的影响
长时间的小流量导致水生生物聚集；植被减少或消失；植被的多样性消失；植物生理胁迫导致植物生长速度较低；导致地形学的变化。
改变淹没时间会改变植被的覆盖类型
延长淹没时间：植被功能发生变化；对树木有致命的影响；水生生物的浅滩生境丧失。
(4).变化的速度对生物的影响
陡涨陡落导致水生生物被冲刷或搁浅，洪水的暴落导致生物幼苗种群不能建立。
结语
河流的生态功能的认识是评价大坝与河流作用的基础，本文对河流的栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用、源汇功能进行了概要介绍，对水文过程的变化与生物多样性及生物学效应进行了总结。希望能够对大坝建设导致的阻隔、淹没、水文调节变化对生态环境的影响有一个基本的概念。
大坝对生态环境的影响的研究亟待深入，在未来的研究与工程建设中，建议：
（1）重视大坝环境影响，加强生物与非生物学科的交叉研究，强化生态水文学研究与发展
（2）加强电站水库适应性管理（adaptive management）研究，如充分考虑下游的生态需水要求， 过鱼设施等。
（3）加强流域规划环境影响评价
2004年5月

indal

河流生态恢复的目标（董哲仁）
http://www.hwcc.com.cn 时间： 2004年6月3日 09:28  来源：长江水利网
摘 要：水利工程建设一方面给经济社会带来了巨大利益，一方面对于河流生态系统造成了胁迫。人们在反思中提出如何恢复河流生态系统的问题，以对河流生态系统进行补偿。本文列举了各国学者对河流生态恢复目标的不同定义，讨论了如何结合我国国情研究和实施河流生态恢复。
关键词：河流 生态 恢复 胁迫 目标
从上世纪70年代开始，水利工程与河流生态系统的关系问题，在国际科技界和工程界就引起了广泛的关注，成为环境科学领域中的一个热门话题。人们从不同的角度分析了水利工程对于河流生态系统产生的负面影响，进而提出如何进行补偿的问题，在此基础上产生了河流生态恢复的理论与工程实践。本文介绍了国际上不同学派对于河流生态恢复的定义，讨论了如何结合我国国情研究和规划河流生态恢复问题。
一、 生态恢复的缘起
1. 历史简要回顾
在数百万年长期进化过程中，自然河流与周围的生物种群交织在一起，形成了复杂、有序、动态稳定的河流生态系统，依据其自身规律良性运行。人类历史与自然河流历史相比要短暂得多。比如，据科学家估计长江形成的历史，应追溯到约300万年前喜马拉雅山强烈运动时期。而人类有记载的历史不过几千年，与河流自然年代相比实在微不足道。但是这几千年人类为了自身的安全与发展，对于河流的进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流进行了大规模开发利用，兴建了大量工程设施，改变了河流的地貌学特征。河流一百年的人工变化超过了数万年的自然演进。有学者估计，至今，全世界有大约60 ％ 的河流经过了人工改造，包括筑坝、筑堤、自然河道渠道化、裁弯取直等（Brookes , 2001）。据统计，全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中大约40000座大坝是在1950年以后建设的。坝高超过150米或库容超过250亿立方米的大坝有305座。（ICOLD，2000）。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。
一方面，这些工程为人类带来了巨大的经济和社会利益，另一方面却极大改变了河流自然演进的方向。人们始料未及的是对于河流大规模的改造，造成了对于河流生态系统的胁迫，导致河流生态系统的不同程度的退化。这种退化也降低了河流生态系统的服务功能，本来大自然对于人类的恩赐因此而减少，这样反过来又损害了人类自身的利益。
人们开始反思水利工程的功过得失，特别是讨论水利水电工程对于生态系统的负面影响问题。70年代在西方国家就出现了反对建设大坝的观点和思潮，称大坝为“河流杀手”。到20世纪80年代以后，西方国家一些拟建的水利水电工程由于受到社会舆论的猛烈批评，致使计划终止。一些学者还进一步主张要拆除现存的大坝，还自然河流以本来面目。在90年代，发达国家开始小规模地拆除大坝，比如美国拆除了180座小型水坝，计划在2001年再拆除30座坝。
大规模的调水工程在前苏联也受到致命性的打击。前苏联自20世纪30年代开始建设大规模调水工程。至苏联解体为止，相继完成费尔干纳大灌渠（1939）、北克里木运河（1971）、卡霍夫主干渠（1979）和列宁－卡拉库姆运河（1980）等近百项规模不等的调水工程，主要分布在缺水的乌克兰、俄罗斯欧洲部分南部和中亚地区部分。调水线路总长6000多公里，年调水总量高达861亿立方米。到80年代中期，全国调水工程建设形成高潮，更大的调水工程还在规划中。但是形势却发生了急剧逆转。1985年官方准许在媒体上公开批评调水工程，于是全国范围开展了一场关于调水工程合理性的大辩论。反对派的主要观点是调水工程存在着潜在的严重生态危机，而决策者和设计者对此问题评估不足。另外，反对派认为在经济上调水工程的是一种挥霍浪费。对于南方干旱地区可以靠工业节水和改造灌溉系统等多种途径解决缺水问题。反对派中许多作家和知名学者反对调水工程的另外理由是工程给俄罗斯北部的中世纪城市、教堂、寺庙等历史文化遗产带来损害。在这种形势下，戈尔巴乔夫领导下的苏共中央和和部长会议于1986年8月通过一项决议，要求暂停调水工程的设计工作，授权国家科委等单位组织对于开展水资源再分配的科学问题研究，进行全面经济和生态研究论证。随后几年，前苏联局势急转直下，到苏联解体后，大规模调水工程计划也就从此束之高阁。
2． 水利工程对河流生态系统的胁迫
自然与人类活动对于生态系统造成的压力，生态学中称为胁迫（stress）。人类活动对于河流生态系统的胁迫主要来自以下几个方面：（1）工农业及生活污染物质对河流造成污染；（2）从河流、水库中超量引水，使得河流本身流量无法满足生态用水的最低需要；（3）通过对湖泊、河流滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失，导致湖泊、河流的退化；（4）在河流的水库中，不适当地引入外来物种造成生物入侵，使乡土种消失和生态系统水平的退化；（5）水利工程对于生态系统的胁迫。这是一种物理类的胁迫。
水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化，二是自然河流的非连续化。
所谓“河流渠道化”是指：（1）平面布置上的河流形态直线化。即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流或人工河网。（2）河道横断面几何规则化。把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。（3）河床材料的硬质化。渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。防洪工程的河流堤防和边坡护岸的迎水面也采用这些硬质材料。河流的渠道化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。二是指自然河流的非连续化。筑坝是顺水流方向的河流非连续化。流动的河流变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化。库区内原来的森林、草地或农田统统淹没水底。陆生动物被迫迁徙。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，气温较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对要脆弱，自我恢复能力弱。河流泥沙在水库淤积，而大坝以下清水下泄又加剧了对河道的冲蚀，这些变化都大幅度改变了生境。由于靠水库进行人工径流调节，改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是不可逾越的障碍。另一类非连续性是由于筑堤引起的。堤防也有两面性。一方面起防洪作用，另一方面又妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展，形成另一种侧向的水流非连续性。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内。植被面积明显减少。鱼类无法进入滩地产卵和觅食，也失去了躲避风险的避难所。鱼类、无脊椎动物等大幅度减少，导致滩区和洪泛区的生态功能退化。
二、 河流生态恢复和生态工程学的定义
人们对于水利工程给河流生态系统带来的胁迫进行反思和总结以后，认为应该缓解对河流生态系统的压力，对于各种胁迫因素给予补偿，恢复河流原有面貌，于是出现了“河流恢复”的概念和相应工程技术。美国土木工程师协会对于“河流恢复”有以下定义：“河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。”（ASCE，2003）
河流生态恢复是生态工程学的一个分支。所谓生态工程学是20世纪80年代开始，为促进工程学与生态学相结合形成的一门新兴的交叉学科。1989年Mitsch 等对于“生态工程学”（Ecological engineering） 给出定义，Mitsch有时也使用 “生态技术”（Ecotechnology）一词。1993年美国科学院所主办的生态工程研讨会上根据Mitsch的建议，对“生态工程学”定义为：“将人类社会与其自然环境相结合，以达到双方受益的可持续生态系统的设计方法。”生态工程学的范围很广，包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等的生态建设问题。
1. 河流生态恢复的目标
在“河流生态恢复”的目标方面，学术界存在着不同的表述，这些表述也反映了不同的学术观点，从过程、目标到相关措施都有很大的差别。对于河流生态恢复定义有以下主要表述：
“完全复原” (Full restoration， Cairns,1991)，定义为“使生态系统的结构和功能完全恢复到干扰前的状态”。完全复原首先是河流地貌学意义上的恢复，这就意味着拆除大坝和大部分人工设施以及恢复原有的河流蜿蜒性形态。然后，在物理系统恢复的基础上促进生物系统的恢复。
“修复”（Rehabilitation），定义为“部分地返回到生态系统受到干扰前的结构和功能”。
“增强”，（Enhancement，National Research Council 1992），定义为“环境质量有一定程度的改善”。
“创造”，（Creation，National Research Council，1992），定义为“开发一个原来不存在的新的河流生态系统，形成新的河流地貌和河流生物群落”。
“自然化”（Naturalization，Rhoads and Herricks，1990）。“自然化”的出发点是，由于人类对于水资源的长期开发利用，已经形成了一个新的河流生态系统，而这个系统与原始的自然动态生态系统是不一致的。在承认人类对于水资源利用的必要性同时，强调要保护自然环境质量。通过河流地貌及生态多样性的恢复，达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性的动态稳定的、可以自我调节的河流系统。
对应不同的恢复目标，采取不同的措施。概括各种措施不外以下几种：（1）人工直接干预。 通过人工栽种植被，改变植被结构，引进某些生物以达到生态恢复的目标。（2）自然恢复。主要依靠生态系统自我设计、自我组织、自我修复和自我净化的功能，达到生态恢复目标。（3）增强恢复。是介于以上两种方法的中间路线。在初期的物质和能量的投入基础上，靠生态系统自然演替过程和河流侵蚀与泥沙输移实现恢复目标。
上述几种恢复目标中，实现“创造”这种目标，主要靠人工直接干预。其余几种目标依靠增强恢复和自然恢复，不过侧重点有所不同。
2． 各种恢复目标的异同
上述几种生态恢复目标存在着共同点。首先，都是从河流生态系统的整体性出发，确定恢复的着眼点是河流生态系统的结构和功能。研究表明，在一个淡水水域中，各类生物相生相克，形成了复杂的食物链（网）结构。一个物种类型丰富而数量又均衡的食物网结构，其抵抗外界干扰的承载力高，生态功能（如能量流动、物质循环、物种流动等）也会趋于完善和健康。其次，各种恢复目标都把生物群落多样性作为恢复程度的主要衡量标准，而不是仅仅恢复岸边植被或恢复某些单一物种。最后，从生物群落多样性与河流生境的统一性原理出发，都强调恢复工程要遵循河流地貌学原理。
至于几种恢复目标的差别，一些学者对于“完全恢复”这种目标提出置疑。到底恢复到什么历史时期的状况？几十年前抑或几百年年前？由于缺乏河流干扰前的地图、文字或其它图象等科学资料，所以弄清楚干扰前的河流状况是十分困难的。何况在近代社会人们在河流上已经建设了大量的水利设施，在经济社会发展中发挥着巨大效益。闸坝、堤防、航道等这些基础设施已经成了河流恢复的重要约束条件。如果全面拆除大坝及各种水利设施以恢复河流的原始面貌，从经济分析和防洪安全观点看可以说是完全不现实的。如上述美国在20世纪90年代拆除了180座小型水坝，占美国大坝总数0.23 ％。拆坝之举，同样在科学界引起争论。著名生态学家 Mitsch（2004）指出，回顾90年代在拆除大坝行动，“对于拆坝带来的影响方面科学研究论证很不充分，往往是零散片断地进行，采取的方法是一种‘学院式’的方法而不是用整体式方法。比如一位科学家研究对于鱼类的影响，另一位科学家研究无脊椎动物，第三位可能去分析水样。”Hart (2002)批评说：“已往拆坝的科学论证工作是基于定性的观察而不是定性的测量。由于缺乏对于总体因素比如泥沙输移和水温等重要因素的全面分析，拆坝行动论证中对于拆坝的理由和造成的影响分析往往基于错误的假设。”
其次，对于“创造”一个新的河流生态系统，也有不同观点。不少学者主张，应该更多地依靠自然界的力量，依靠自然演替过程实现生态恢复的目标。人工生态系统的建立具有很大的不确定性，何况新的人工生态系统的成本要高得多。欧洲和日本的河流恢复实践大多倾向于在承认河流开发现状的基础上，进行河流的生态恢复。在权衡满足经济社会需求与满足生态健康关系上，大体采取二者并重的立场。
三、 如何结合我国的国情
如何结合我国的国情考虑河流生态恢复工程？首先，对于水利工程建设，要采取面对现实的态度，充分肯定水利工程对于国家经济社会发展的重要作用。为了防洪、供水、灌溉、发电和航运等目的，现在和将来，社会还离不开水利工程。如果在我国侈谈为恢复河流生态而大规模拆除大坝，将是完全脱离社会实际的。如果简单引用西方学者观点一概反对建坝，恐怕也失之偏颇。我们要承认水利工程为经济社会服务这个基本现实，在此基础上，研究河流生态恢复问题。同样，针对工程对生态系统的胁迫问题，也应该采取面对现实的科学态度，而不是回避的态度。要承认并且深入研究这些负面影响。新建水利工程需要在充分论证对生态系统的影响基础上进行建设。对于新建和已建工程，要采取各种工程措施、管理措施和生物措施，尽可能减轻对于河流生态系统的压力，对于生态系统的胁迫给予补偿，在一定程度上恢复河流原有的面貌。总之，应该提倡“趋利避害”的原则，而不主张“因噎废食”的做法。
我国治水历史悠久，古籍记载的大禹治水约发生在公元前21世纪，说明中华民族大规模的治水活动至今已经有4000余年的历史。古往今来大规模水利工程建设，包括筑坝、筑堤、裁弯取直、渠道化、人工河网化等，已经使我国众多的自然河流面貌发生了巨大的变化。尽管我国有大量的古籍记载了历代治水的历史、对策，但是仍然缺乏大中型河流的包括生态状况的自然演变和人类活动的科学资料。在美国可以讨论河流恢复的目标是欧洲移民到达前河流未受干扰的状况，其实那不过是二、三百年前的历史，而对于我国来说，如果讨论恢复到干扰前的状况是完全缺乏科学基础的。退一步讲，即使讨论恢复到50年前大规模水利建设以前河流生态状态，在缺乏较完整的科学资料条件下，制定这样的生态恢复目标同样会遇到困难。我国河系的中下游地区，人口密集，土地利用高，为防洪目沿河筑堤，已经成为河流恢复的主要约束条件。大范围地调整河流地貌学特征，对于大中型河流来说余地已经不多。
综上所述，在我国对大中型河流生态“完全恢复”可以说是不现实的。在我国需要全面介绍发达国家提出的“河流恢复”的战略规划和经验，全面介绍西方各种学派对于河流恢复的认识。不可简单引用某一种学派的结论，照搬到我国的河流整治的实际中来。实际上，主张拆坝，实现“完全恢复”河流原貌的，仅是一种学派主张。西方各国也是因地制宜地制定河流恢复的目标，制定河流恢复的规划并进行设计和实施。
我们应实事求是地研究我国河流保护问题。考虑到我国目前经济发展阶段，从经济实力看，在我国多数地区还难于按照西方国家的高标准进行河流恢复建设。生态建设要进行经济分析，充分考虑投入产出关系，取得生态效益的最大化。在我国值得提倡的经济可行的技术路线是充分利用生态系统自我设计，自我组织的功能，实现生态系统的自我修复。重点是减轻人为对河流生态系统的胁迫，包括强化治污和污水排放控制，保持最低生态需水量等。在此基础上研究河流恢复问题。在河流恢复工程中，在初期投入少量资金，建设必要的辅助人工措施，主要是河流自然形态的恢复和生物栖息地的构筑，最大限度地发挥生态系统自我修复功能。如果靠国家大量投资进行河流生态建设，力图“创造”一个新的生态系统，本质上说，这也是“改造自然”的一种新翻版。
总之，在我国河流恢复的目标不可能是返回到某种本来不清楚的原始状态，也不是创造一个全新的生态系统，而是立足河流生态系统现状，积极创造条件，发挥生态系统自我恢复功能，使河流廊道生态系统逐步得到恢复，使其具有健康性和可持续性。
按照我国的国情和治河经验，治河工程大多是综合治理，在我国现实可行的路线是，结合河流防洪、整治和城市水景观建设等工程项目，综合开展河流生态恢复建设。
重要的问题是水利工程建设如何处理好人与自然的关系。在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，结合我国的情况，要改变水利工程建设的目的仅仅是为开发利用水资源这种单一目标，而是强调水利工程在满足人类社会需求的同时，应兼顾水域生态系统的健康和可持续性。为此，就要需要吸收生态学知识，促进水利工程学与生态学的结合，改善水利工程的规划设计方法，发展生态水利工程学，尽量减少对于生态系统的胁迫，充分考虑生态系统健康的需求问题。□
参考文献
董哲仁, 生态水工学的理论框架, 水利学报, 2003年第1期P1-6
董哲仁，生态水工学的工程理念，中国水利，2003年第1期，P63-66
董哲仁，河流形态多样性与生物群落多样性，水利学报，2003年第11期，P1-7
董哲仁，水利工程对生态系统的胁迫，水利水电技术，2003年7期，P1-5
董哲仁，刘蒨，曾向辉，受污染水体的生态修复技术，水利水电技术，2002年第2期
董哲仁，河流治理生态工程学的发展沿革与趋势，水利水电技术，2004年第1期，P39-41
董哲仁，保护和恢复河流形态多样性，中国水利，2003年第6期，P53-56
董哲仁，荷兰围垦区生态重建的启示，中国水利，2003年第11期，P45－47
杨立信 等， 国外调水工程，中国水利水电出版社，2003.
作者简介
董哲仁，男，1943年2月6日生于北京。中国水利水电科学研究院教授级高级工程师，博士生导师。水利部科技委委员，全球水伙伴（GWP）中国技术顾问委员会主席。清华大学、大连理工大学、四川大学、河海大学等校兼职教授。

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生态水工学的工程理念
2003-3-26 16:08:43 发表人:董哲仁 原出处:
     水是生态系统的重要组成部分。河流、湖泊中的水与生物群落（包括动物、植物、微生物）共存,通过气候系统、水文循环、食物链、养分循环及能量交换相互交织在一起。水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质。水体与生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自净能力。水利工程学应吸收、融合生态学的理论，建立和发展生态水工学。在满足人们对水的各种不同需求的同时，水利工程还应满足水域生态系统完整性、依存性的要求，恢复与建设洁净的水环境，实现人与自然的和谐。
    我国江河、湖泊和水库普遍受到污染，直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物安全, 水污染也加剧了水资源短缺。究其污染原因，未经处理的工业废水排放是最重要的点污染源，工业废水造成水污染占水污染负荷50％以上。由于农田施用化肥、农药形成的农田径流，畜禽养殖业排放的废水、废物，是我国水环境的重要面污染源。湖泊、水库、河流、海湾的底部沉积物蓄积着多年来排入的大量污染物，称为内污染源，目前已是水体富营养化和赤潮形成的重要因素。 水环境整治的重点是对污染源的治理与控制，特别是抓好工业和生活废水的源头治理是解决问题的关键。
    近几年来，为改善流域的水环境，恢复生态系统，水利部门加强了流域的综合管理，通过统一调度，初步扭转了黄河、塔里木河及黑河持续断流的局面。使黄河三角洲地区生态系统得到明显改善，塔里木河及黑河流域下游的胡杨林复苏，鸟类及野生水禽返回，趋于恶化的生态系统得到了初步恢复。事实说明，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态系统方面也是大有作为的。生态建设已经成了水利工作的重要任务。在这样的大背景下，我们所讨论的问题是：
    一个地区，一个流域生态系统的恢复与改善，反过来对于改善水质会产生什么影响？
    新建的水利工程如何避免或减少对原有生态系统的负面影响？水利工程建设除了能满足人对水的多种需求的同时，如何对流域生态系统的改善作出贡献？
    1. 水在生态系统中的地位和作用
    我们需要讨论的问题是：水质状况与生态系统的关系，水在生态系统中扮演的角色，进而讨论在一个健全的生态系统中的水质问题。
    1.1生态方法修复水体技术带给我们的启示
    生态方法水体修复技术，是利用培育的植物、动物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术。生态方法水体修复技术包括：人工湿地处理技术、生物膜法处理技术、土地处理技术及生物操纵技术等。人工湿地是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。这些微生物吞噬污染物分解为二氧化碳和水。土地处理技术是以土地为处理设施，利用土壤－植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到某种程度对水的净化。一般用污水灌溉牧草或农作物。生物操纵技术的原理主要是是利用营养级链状效应达到净化水的目的。比如在湖泊水库中投放经选择的鱼类，用以吞食另一类小型鱼类，借以保护某些浮游动物不被小型鱼类吞食，这些浮游动物的食物正是人们所讨厌的藻类。这些技术在国内外都已经有一些成功的工程实例。比如深圳沙田镇人口10万人,有小工厂300余家。工业污水排入附近的田角河，造成水质严重恶化。为解决污染问题，建立人工湿地污水处理厂，种植芦苇、香蒲草和再力花等植物，日处理能力5000吨/日，使废水得到河流排放标准。韩国的汉江支流良才川地下生物廊道，利用河卵石表面形成的生物膜，使河流的BOD、SS等有较高的处理率。研究结果表明：在适宜的条件下，挺水植物如慈菇、茭白以及沉水植物伊乐藻、菹草等对水体中的氮和磷都有较高的去除率。常用的芦苇对于磷的去除率达65％。
    如果要问，生态方法处理污水的技术原理是什么呢？可以说自然界本身对于江河湖泊就具备一种很强的自我修复能力或称自净能力，这种技术不过是对自净能力的一种强化，是人们遵循生态系统自身规律达到治污目的的一种尝试。
    1.2 生态系统的各要素之间的依存性与制约性
    所谓生态系统（Ecosystem），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。近年，也有学者把人类活动作为生态系统的要素。在这里“系统”一词有两层基本含义：一是它由一些相互依赖、相互作用的部分所组成；二是这些部分按照一定的规律组织在一起，从而使这个整体具备了统一的功能特性。
    生态系统内各个要素之间相互依存、相互作用是其主要的特征。下面可以举温室效应来说明这个规律。由于工业社会对化石燃料的高消耗，到1950年全球碳排放量达到16亿吨，已经超过当时大气层中二氧化碳的水平。到2000年达到63亿吨，是1950年的4倍。碳排放量剧增是地球变暖的温室效应的根源。在过去30年地球的平均温度从13.99℃上升到14.43℃。而且，自有记录以来最暖和的14个年份都出现在1980年以后。由于生态系统是相互关联、相互依存的，气温升高的影响发生在生态系统的各个方面。先是北冰洋的冰融化，其厚度从1960年的2米厚降到2001年的1米厚，而面积缩小了6％。南极半岛两侧的冰架全面后缩，近50年内减少了7000平方公里。由于热扩散和冰雪融化使得海平面在20世纪升高了10－20厘米，造成海洋扩展，海水泛滥，咸水入侵。海洋表层温度升高，辐射到大气层中会造成更多的破坏性风暴，使得热带和亚热带地区台风和飓风频繁发生。更进一步讲，在正常情况，冰雪覆盖大地时，由于强大的反射作用，照射到地球表面上的阳光大部分返回宇宙空间。一旦冰雪大量融化，反射面积减少，会有更多的阳光热量被吸收，这使得格陵兰的陆地冰盖会不可挽回的逐渐融化。而温室效应造成升温引起森林火灾频繁发生，而林火排放大量二氧化碳又加剧温室效应。这是所谓的“正反馈循环”，其实就是恶性循环。以上分析告诉我们，任何一个生态系统中各个部分之间都是相互关联、相互依存、相互制约的。
    1.3 生态系统的五种循环与作用
    那么水体的自净能力是如何形成的呢？“生态系统自身规律”又是什么呢？众所周知，生态系统中存在着五种循环与作用，这就是：气候系统、水文循环、食物链（网）、养分循环及能量交换。具体说，气候系统和水文循环为生物群落提供了生存条件。太阳能由绿色植物光合作用转换为生物能，进行着能量交换作用。生态学把各种生物划分为生产者、消费者和分解者三大功能类群。所谓生产者是能用简单无机物制造有机物的自养生物，包括所有绿色植物和某些细菌。绿色植物通过光合作用制造成碳水化合物。碳水化合物又可进一步合成脂肪和蛋白质。在这个过程中，太阳能转化为生物能。这些有机物是地球上包括人类在内的一切异养生物的食物来源。自养生物是生态系统中最基础部分。所谓消费者是不能用无机物质制造有机物的生物，他们直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质。这些生物属于“异养生物”。包括草食动物和肉食动物。消费者在生态系统中起重要作用。他们对初级生产物起加工、再生产的作用，也促进其它生物的生存、繁衍。所谓分解者都属于异养生物。包括细菌、真菌、放线菌、土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。这些异养生物在生态系统中连续地进行着分解作用，把复杂的有机物质逐步分解成简单的无机物。最终以无机物的形式回归到环境中。所以，这些异养生物又称为“还原者”。由于这三大类生物在不断作用，构成了“简单无机物质－有机物质－简单无机物质”的反复物质循环。在这个过程中食物链（或食物网）起通道作用，使能量源源不断地流向动物和微生物。水和营养物质(碳、氧、氢、磷等)又通过食物链(食物网)不断地合成和分解。在环境与生物之间反复地进行着生物—地球—化学的循环作用。以生物为核心的能量流动和物质循环，是生态系统最基本的功能和特征。
    在生态系统中一种生物不可能固定在一条食物链上，往往同时属于数条食物链，于是形成由许多食物链组成的复杂网络式结构，称为食物网。这种网络式结构保证了生态系统结构和功能的相对稳定性。如果食物网上的某一条食物链发生了障碍，食物网可在一定限度内进行调整和补偿。但是在某一条食物链严重损害的情况下，这种障碍会影响整个生态系统，形成功能的变化。正因为如此，在一个健全的生态系统中，动物、植物、微生物相互之间是一种相生相克的平衡制约关系，这种关系有可能抑制某种物种的过度生长与蔓延。生态系统内任何一种因素的减少，都会引起生态系统的失衡。试想，如果人类活动打破了这种平衡制约关系，某些特定物种（如我们所厌恶的某些藻类）就会无限制地生长蔓延造成对环境的破坏，甚至造成对人的威胁。人们要尊重生态系统的平衡，更要防止由于人们的自身活动破坏这种平衡。一旦出现失衡现象，人们要竭尽努力恢复这种平衡。
    1.4 水与生物群落共生共存
    水，是生态系统的重要组成部分，河流、湖泊中的水与数以百万计的物种（包括动物、植物、微生物）共存, 处于复杂的平衡之中。通过气候系统、水文循环、食物链、养分循环以及能量交换相互交织在一起。从微观角度看，一切生命物质的90％成份是水。所以，水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质。可以说，水，是生态系统的组成部分，与动物、植物、微生物共生共存，水为生物群落提供生命之源，反过来，生物群落又净化了水，使得流水不腐，清水长流，形成了自然界的特殊功能，也形成了水体自然净化的机制。早在人类出现以前，大自然就是依此规律运行，使得江河湖泊保持着洁净。我们可以得到一个基本规律是：在一个健全的生态系统中，水质洁净是必然的结果。
    生态系统是一个整体，系统内的各个要素不能分解成独立的要素而孤立存在。如果人为将某些要素与生态系统割裂开来，那么，分割出去的要素就不具备系统整体的特点和功能。具体讲，一旦水体离开了生物群落，脱离了生态系统，生态系统赋予水体的自净功能就会削弱。水体必须与生物群落共存，水体不能从水生态系统中分割出来，更不能离开它的好朋友－生物群落（动物、植物和微生物）。
    我们在从事水利工程建设时，对于在地球生物圈中水在气候系统中的运动，以及在水文循环中，水的迁移转换规律有较多的研究和较为深刻的认识。但是往往对于水在生态系统中与生物群落之间进行的能量交换、食物链、养分循环关心不足。随着大规模水利工程的兴建，在相关地区很大程度上改变了地球表面自然地理状况，使河流湖泊生态系统发生某些改变。水利工程与水域生态系统的关系问题才逐渐得到显现，引起了人们的关注，也启发我们去探索水与生物群落之间复杂的关系问题。
    2. 水工学的不足与改善
    现在的水利工程学简称水工学（Hydraulic Engineering）,是以对水流的控制为目标建造水工建筑物，经过计算设计保证水工建筑物承载的安全性（强度、稳定及耐久性），以满足人们对于供水、防洪、水力发电、航运等需求。
    水利工程满足了人们对于水的各种不同的需求，但是水体自身的需求常被忽视。水的需求是它喜欢留在一个完整的、健全的生态系统之中。人们为了控制水流，或者改变了自然的水生态系统，或者把水从生态系统中分割出来，放到了一个在空间由人工设定的特定的或规则的形状中，再用人工材料如混凝土、金属、塑料等材料为水体制作出的某种人工环境。当水体在改变的生态系统中或在某种人工环境中，水体脱离了生物群落，自净能力降低，稍有外界干扰因素的出现，比如污水加入，水体的腐败就将是时日早晚的问题。
    我们不妨对目前的水工学需要改善的问题作些初步的讨论：
    （1）治河工程常对河流形态的多样化重视不足。自然状态的河流多呈弯曲形状，也有不少自然状态的河流处于分岔散乱状态。在自然界长期的演变过程中，河流的河势也处于演变之中，使得弯曲与裁弯两种作用交替发生。但是弯曲或微弯是河流的主要形态。当人们为了防洪需要或对河流进行开发时，往往将散乱状态的河流集中成一条主流。对于弯曲的河流未经充分论证而实施裁弯取直工程，把河流自然状态的弯曲形状改变成直线或折线。其影响除了河段冲刷与淤积可能影响行洪外，也使自然河流中主流、浅滩和急流相间的格局改变。这导致浅滩中的湿地消失，而习性在急流中游泳或在浅滩产卵的鱼类减少甚至绝迹，也会使其它动植物种类减少。
    （2）在自然河流的横断面上，浅滩与深潭相间，也显示出多样性的变化。改造过的河床常用输水性能好又便于施工的梯形断面等规则断面，使得水流流速均一化。另外，河道疏浚工程，往往忽视原有河道断面的生态合理性，也使得河道断面出现均一化倾向。这些都可能使生物群落失去栖息生长的条件。需要强调的是，河流形态的多样化是生物物种多样化的前提。河流形态的规则化、均一化，会在不同程度上对生物多样性造成影响。
    （3）以往的治河工程着眼于河流本身，往往忽略了河流湖泊与岸上生态系统的有机联系，忽视了河流周围的生物群落的存在，也常常忽视了整治后原有生物群落的恢复。
    （4）渠道或改造过的河道断面、江河堤防迎水坡面采用硬质材料，如混凝土、浆砌块石等，使得植物难以生长，进而又影响到鱼类、两栖类动物和昆虫的栖息，而这些动物又是鸟类的食物，于是食物链就此中断。
    （5）人们为争取土地，江河两岸堤防间距缩窄，使得河流失去浅滩和湿地。浅滩具有曝气作用，使水净化，又增加氧气供给，为无脊椎动物生存提供方便，浅滩还为鱼类产卵提供栖息地。
    （6）水库建成后，对库区的植被建设重视不够，特别是恢复原有陆生及水生植物，为鱼类、鸟类及两栖动物的栖息与繁殖提供条件。
    （7）在城市化进程中，为建筑停车场，采用了大量沥青或混凝土的硬质不透水路面，不但植物无法生长，也隔断了补给地下水的通道。
    （8）在城市水域整治的景观建设中，往往将水流置于诸如楼台亭阁等混凝土与砌石形成的人工环境之中，目的是使人们赏心悦目，取悦于人的感官。这种人工环境也使河流失去了自身的美学价值和生机勃勃的河流的生命。
    3. 人类与自然和谐的工程理念
    3.1 水利工程建设面临的挑战
    在2002年召开的讨论环境与发展的联合国约翰内斯堡峰会上，水问题被列为全球可持续发展五大问题之一，全球范围的水资源短缺、洪水威胁和饮水安全问题成为世界关注的焦点。为解决这些难题，世界各国特别是发展中国家计划建设不同类型的水利工程是一种不可避免的选择。但是，在不少国家，当某一项水利工程计划一旦提出，立即面临来自以环保组织为核心的非政府组织等强大的社会压力。主要反对意见是认为水利工程破坏了环境，改变了生态系统。这些批评往往带有很大的片面性，在权衡利弊得失方面失之偏颇。本来一项除水害、兴水利可持续发展的好项目往往在襁褓中夭折。在世界范围的频频发生的这种社会现象，不能不引起水利工程界的反思。随着我国社会经济的发展与进步，公众的社会参与程度会越来越高，新建水利工程的建设，有可能面临来自社会各方面的压力。在面对环境保护方面的批评，与其被动地解释说明水利工程的效益，不如主动地扩展与更新水利工程自身的工程理念，吸收来自环保、生物界合理的意见和建议。进一步讲，时至今日，传统意义上的水工学需要革新，或者说在水工学的基础上，吸收、融合生态学的理论，建立和发展新的工程学科，作为水工学的一个分支，不妨称之为“生态水工学”。（英文是否可译为Ecological-Hydraulic Engineering, 简称为Eco-Hydraulic Engineering）。
    人与自然和谐共处是生态水工学的指导思想。未来的水利工程既能够实现人们期望的开发利用水的功能价值，又能兼顾建设一个健全的河流湖泊生态系统，实现水的可持续利用。未来的水利工程不仅是满足人们对水需求的工程，也是有利于改善和恢复健全的生态系统工程，是有利于环境保护的可持续发展工程。
    3.2 生态水工学的内涵
    我们能否对生态水工学的内涵作一些粗线条的设想呢？
    （1）现有的水工学的理论基础，除了规划阶段以水文学为基础以外，主要是以水力学、结构力学、岩土力学等工程力学为基础。生态水工学则是以工程力学和生态学二者为其理论基础。
    （2）在满足人对水的开发利用的需求同时，还要兼顾水体本身存在于一个健全生态系统之中的需求。河流湖泊治理的目标既要开发河湖的功能性，也要维护流域生态系统的完整性。洁净的河流是一个健全生态系统的动脉。
    （3）需要权衡满足人的需求的经济效益与环境效益之间的关系。有必要建立起工程项目经济技术及生态环境效益评估指标体系，改变现行单一的经济技术评估指标体系。
    （4）除进行常规的水文、地质的测验勘查外，还要加强相关范围的生态系统调查，重点是生物群落（动物、植物、微生物）的历史与现状调查。不但要掌握水在气候系统、水文循环中的运移转换规律，还要研究在特定的生态系统中，特定的生物群落与水体的相互依存的关系。
    （5） 在开发利用水流时，明确河流与其上下游、左右岸的生物群落处于一个完整的生态系统中，进行统一的规划、设计。
    （6）在对江河湖泊进行开发的同时，尽可能保留江河湖泊的自然形态（包括其纵横断面），保留或恢复其多样性，即保留或恢复湿地、河湾、急流和浅滩。
    （7）为当地野生的水生与陆生植物、鱼类与鸟类等动物的栖息繁衍提供方便条件，提供相应的技术方法和工程材料。如开发新型护岸、丁坝、鱼道、人工浮岛及生态型的城市雨洪利用排水系统等技术和产品。
    （8）规划设计有利于提高水体自净能力的库区或河岸、湖岸的植被种植和水生动物的放养，在充分利用当地野生生物物种的同时，慎重地引进可以提高水体自净能力的其它物种。
    （9）生态水工学运用技术手段协调人们在供水、防洪、发电、航运效益与生态系统建设的关系。利用已建水利工程的调度、管理等手段，为江河湖库的水生态系统恢复提供支持。
    （10）水利工程设施要造成一种人与自然亲近的环境，注意保留江河湖泊天然的美学价值。现代的城市景观设计，应刻意创造环境取悦于生物群落，长远看，人群也会在一个健全的水生态系统中受益无穷。水利工程还应为公众广泛参与和对儿童进行水环境保护教育创造良好条件。如水生态公园、河流小型博物馆等。
    水利工程结合生态建设，是一个发展的必然趋势。在实践上，要根据我国国情逐步实现，特别是依据国家的经济不同发展阶段以及不同地区的实际情况分步实施。但是，作为一门新兴学科&frac34;生态水工学应该超前开展研究。它不仅要提出某些技术方法，还应研究技术原理与作用机制。生态水工学将是一门交叉学科，需要水利工程界与环保界、生物界的密切合作，通过科学研究、典型设计、工程示范、总结经验和制定技术规范从而得到发展完善。在欧美已经提出“自然设计方法”，日、韩等国提出“与自然亲近的治河工程”理念，我国台湾也正开发“生态工法”技术。世界各国一些示范性工程正在建设，一些河流生态工程咨询与技术开发公司也应运而生，他们提供技术咨询和产品。这些局部的进展，说明在国际上水利工程结合生态建设可谓是方兴未艾，渐成潮流。在这样的背景下我们可以预计，生态水工学作为一门新兴的学科有可能更为系统、更为科学地得到发展。我国作为世界上的水利大国，对此应作出应有的贡献。
    （作者为:水利部科学技术委员会副主任,水利部国际合作与科技司司长。本文已在《中国水利》2003年第1期发表。）
(2003-02-09 09:46:43 )

狂风

http://www.ycwb.com/gb/content/2004-06/29/content_715649.htm
刚完工的工程

awin_nj

有点跟风之闲。
不过国家应该要转变转变思路了，不是说建设有中国特色的社会主义嘛？干吗还走资本主义的老路子呢。

chen_qq00

说得简单
不是那么好做
搞生态受制约太多
参观了广州的他们认为生态、自然的河涌整治，感觉好像没整治过一样

indal

感觉像没整治过一样，这才体现它的生态！没有人工痕迹！

chen_qq00

呵呵
有道理
水质、水量没有保证，两岸做得再好也没用
平时的维护、管理也至关重要

hsjczhang

做事认真呀，不过谈何容易？？？？？
有什么资金呢？
有多少考虑呢？

johncsq

斑竹把文章电子文件传上来吧，我们好下载

ajhyh

*-*c

zhoufan1997

是难呀
现在都是领导说得算
领导在位长点，还好说
领导只是来度度金的，那就难说拉