水利工程論文-如何兼顧人類與河流生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展？.doc

水利工程論文-如何兼顧人類與河流生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展？?jī)?nèi)容提要：在21世紀(jì)，如何兼顧人類和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展是世界各國(guó)都必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。本文介紹了南非的建塊法和澳大利亞的基準(zhǔn)測(cè)量法。兩種方法的目標(biāo)都是，通過(guò)使河流水流接近河流平均的天然水流過(guò)程的途徑來(lái)保證所確定的河流生態(tài)目標(biāo)。他們的概念和方法與大家所熟知的“最小生態(tài)流量”、“生態(tài)基流”等概念、方法存在著一定的區(qū)別。問(wèn)題的提出在21世紀(jì)，如何兼顧人類和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展是世界各國(guó)都必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。確?！白钚∩鷳B(tài)流量”、“生態(tài)基流”、“水質(zhì)”等概念都是人類探討解決上述難題所提出的應(yīng)對(duì)方法。國(guó)外最近在這方面又有什么新的概念？使用什么新的方法？保障體系是什么？一、人與河流的關(guān)系人類社會(huì)存在以來(lái)，人與河流的關(guān)系可以劃分為3類，第一類，人類被動(dòng)適應(yīng)河流型這種關(guān)系存在于17、18世紀(jì)以前的發(fā)達(dá)國(guó)家，以及迄今為止的部分發(fā)展中國(guó)家。典型例子見(jiàn)于古埃及人利用尼羅河漫灘洪水發(fā)展農(nóng)業(yè)的做法。在這種人河關(guān)系中，最大的受益者是不僅有河流生態(tài)系統(tǒng)，也包括人類本身。人類從河流中得到了河流生態(tài)系統(tǒng)提供的種種有形的價(jià)值（如糧食、水產(chǎn)、一些今天已看不到的動(dòng)植物等）以及一些無(wú)形的價(jià)值（如航運(yùn)、優(yōu)美的風(fēng)景等）。然而，在這種人河關(guān)系中，人類也不時(shí)被極端的大洪水、大旱災(zāi)所苦。萬(wàn)物之靈的人類一直做著“要是河流完全聽(tīng)我的，那該多好呀”之類的“大頭夢(mèng)”。公元9世紀(jì)末統(tǒng)治亞述（如今伊拉克的北部地區(qū)）女王薩穆萊姆特（Sammu-Ramat）的墓碑上寫(xiě)著：“我約束了大河，讓她按照我的意愿流動(dòng)”然而也只有進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，社會(huì)制度、水力科學(xué)及人類對(duì)水流控制工程技術(shù)的巨大進(jìn)步才把亞述女王那種妄自尊大的“治河理念”付諸事實(shí)。從此人河關(guān)系進(jìn)入了種新型的關(guān)系：人類獨(dú)占河流型。第二種：人類獨(dú)占河流型在20世紀(jì)近100年了的時(shí)間內(nèi)，全世界已經(jīng)修建了約50000座大壩。在世界上的227條大河中，60%的河流已被大壩、引水工程及其他基礎(chǔ)設(shè)施控制起來(lái)。尼羅河上的阿斯旺高壩修建之前后，峰枯流量之比由原來(lái)的為12：1變成2：1。恒河、印度河、阿姆河、錫爾河等在一年中的大多數(shù)時(shí)候都不能入海。這種人類獨(dú)占河流型人河關(guān)系的特點(diǎn)是，人類為了自身的安全、幸福生活最大限度地控制、利用河流，致使現(xiàn)在的河流不再有水循環(huán)中的自然節(jié)律、河流生態(tài)系統(tǒng)遭到了極大的破壞。在近年來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家（南非、澳大利亞）已經(jīng)意識(shí)到，以犧牲河流生態(tài)系統(tǒng)換來(lái)的人類安全和幸福只能是短暫的，不尊重以河流為生的動(dòng)植物的生存權(quán)必然導(dǎo)致人類最終滅亡。這些國(guó)家的科學(xué)家開(kāi)始行動(dòng)起來(lái)，來(lái)拯救河流的生物，因此產(chǎn)生了第三種人河關(guān)系：“人與生態(tài)共存”。第三種：人與生態(tài)共存型在這種人河關(guān)系中，人不僅有權(quán)享用河流水資源，而且也要保證給河流生態(tài)系統(tǒng)分配所需的能不危及其可持續(xù)發(fā)展的水流過(guò)程。對(duì)這種人與生態(tài)共存的關(guān)系，有兩點(diǎn)需要進(jìn)一步闡明：（1）保護(hù)的對(duì)象不僅有人類，而且還有整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)不僅僅是河流中的某中、或某幾種具體的動(dòng)植物（魚(yú)類等）；（2）保證河流生態(tài)系統(tǒng)能夠持續(xù)發(fā)展的方法（或曰“處方”）是恢復(fù)河流的水流過(guò)程使之接近平均的天然河流水流過(guò)程，即生態(tài)所需的水是應(yīng)有“大”、“中”、“小”各種成分，而且各種成分的出現(xiàn)（timing）應(yīng)盡量接近天然的水流節(jié)律，原因是河流中的動(dòng)植物已經(jīng)適應(yīng)了千百萬(wàn)年來(lái)的水流節(jié)律。有了這樣的理解，就不難理解過(guò)去在保護(hù)生態(tài)方面所走過(guò)的“彎路”。最早的保護(hù)生態(tài)的提法還只限于保護(hù)河流水質(zhì)。水質(zhì)好壞固然是保證河流動(dòng)植物生存的關(guān)鍵因素之一，但問(wèn)題是，單有良好的水質(zhì)而沒(méi)有水流節(jié)律的保證，許多河流動(dòng)植物還是必死無(wú)疑。隨后，于20世紀(jì)70、80年，人們提出了“最小生態(tài)需水量”?？上攵绻崃_河單有小水、沒(méi)有漫灘的大洪水，就不會(huì)有灘地上的動(dòng)植物群落，還會(huì)有發(fā)達(dá)的古埃及農(nóng)業(yè)嗎？！許多河流動(dòng)物還需要大水指引它們逆河而行到上游或?yàn)┑厣袭a(chǎn)子繁衍，所以“最小需水量”也不是挽救河流生態(tài)退化的良方。二、如何確定生態(tài)需水量？從操作上，如何確定河流生態(tài)系統(tǒng)所需的水流過(guò)程使之既能保證人類用水、又能保護(hù)河流生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展？答案是要結(jié)合具體情況、認(rèn)真選擇科學(xué)的手段和方法。比較先進(jìn)的方法是以下兩種1。南非的建塊法（BBM）：為將BBM法應(yīng)用于某一個(gè)具體的流域，來(lái)自不同學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家們被召集在一起。具體的工作方法如下：（1）水文學(xué)家研究河流的天然水流條件，即詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)月小水與中高水變化的典型范圍、水量的大小、水流持續(xù)的過(guò)程及每年洪水發(fā)生的次數(shù)等。（2）計(jì)算機(jī)模型設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出各種圖形，顯示在不同的來(lái)水條件時(shí)，河水可能淹到河岸的什么位置，多大面積的灘區(qū)會(huì)被淹沒(méi)。（3）其他的科學(xué)家則負(fù)責(zé)收集像河流中的魚(yú)、哺乳類動(dòng)物、水生昆蟲(chóng)、兩棲類動(dòng)物、水生植物、河濱植物等有關(guān)的生物數(shù)據(jù)及自然生境和水質(zhì)信息等，這些資料和信息有助于他們弄清每個(gè)物種或生物群落如何依靠不同的水流條件而生存，或如何受不同水流條件的影響。（4）依據(jù)收集到的信息和資料繪出圖形，制出表格，排成圖片，做出相應(yīng)的注解，然后提交給參加專題討論會(huì)的科學(xué)家，由他們決定河流到底需要多少水。他們決定在小水期間到底需要多少水、需要多少次中、大洪水，洪水期需要延續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，這些洪水需要在什么時(shí)候發(fā)生。然后將這些有關(guān)水的信息“建成塊”疊加在一起就形成對(duì)河流管理的“水流處方”，為水管理者提供了一套所要達(dá)到的水流管理目標(biāo)。利用這個(gè)處方所列的水流條件，就可定出河流開(kāi)發(fā)所應(yīng)優(yōu)先保障的水量，處方所列水流也是水庫(kù)運(yùn)行要達(dá)到的目標(biāo)。澳大利亞的基準(zhǔn)測(cè)量法：在水資源日益緊張的情況下，人類總想擠占河流生態(tài)用水，常問(wèn)的問(wèn)題是“能不能把原來(lái)的分配給生態(tài)的用水再減少一些而不危及所規(guī)定的河流生態(tài)目標(biāo)？”澳大利亞安吉拉阿廷頓和她的同事開(kāi)始研究一種新的評(píng)估方法，叫做“基準(zhǔn)測(cè)量法”，來(lái)確定水流改變到什么程度時(shí)，重要的生態(tài)變化剛好能夠被檢測(cè)到。這種方法要求對(duì)河流整個(gè)流域內(nèi)許多不同地點(diǎn)的自然生境、河濱植被與水生植被、水生昆蟲(chóng)、魚(yú)類、河口狀況、海洋狀況等進(jìn)行大量的監(jiān)測(cè)?？茖W(xué)家根據(jù)每個(gè)環(huán)境變量狀況的不同，將其評(píng)定為“處于自然狀態(tài)”、“接近自然狀態(tài)”、“偏離自然狀態(tài)”等不同的等級(jí)。在對(duì)該測(cè)點(diǎn)的環(huán)境變量評(píng)定了等級(jí)之后，由科學(xué)家來(lái)決定水流改變到什么的程度時(shí)，對(duì)生態(tài)造成的影響微小或?qū)ι鷳B(tài)造成的影響根本監(jiān)測(cè)不到，以及水流改變到什么的程度，生態(tài)環(huán)境會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化?！盎鶞?zhǔn)測(cè)量法”應(yīng)用的初步結(jié)果表明，用建塊法確定的生態(tài)用水量很可能與為了阻止發(fā)生重大不良生態(tài)影響所需的水量差別很大。阿廷頓和她的同事發(fā)現(xiàn)在昆士蘭州的伯內(nèi)特（Burnett）河流域，為確保生態(tài)健康，年水量的79%84%及天然洪水量的72%91%需要得到保護(hù)。這一結(jié)果說(shuō)明，要阻止對(duì)生態(tài)的