河流治理生態(tài)工程學(xué)

1、河流治理生態(tài)工程學(xué)的發(fā)展沿革與趨勢河流治理生態(tài)工程學(xué)的發(fā)展沿革與趨勢摘要：自20世紀(jì)80年代開始，面對河流治理中出現(xiàn)的水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的某些負(fù)面影響問題，歐洲的工程界對水利工程的規(guī)劃設(shè)計理念進行了深刻的反思，認(rèn)識到河流治理不但要符合......關(guān)鍵詞：河流治理關(guān)鍵詞：河流治理生態(tài)工程學(xué)生態(tài)工程學(xué)生態(tài)水工學(xué)生態(tài)水工學(xué)發(fā)展發(fā)展沿革沿革趨勢趨勢自20世紀(jì)80年代開始，面對河流治理中出現(xiàn)的水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的某些負(fù)面影響問題，歐洲的工程界對水

2、利工程的規(guī)劃設(shè)計理念進行了深刻的反思，認(rèn)識到河流治理不但要符合工程設(shè)計原理，也要符合自然原理。特別隨著現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的發(fā)展，他們進一步認(rèn)識到河流治理工程還要符合生態(tài)學(xué)的原理，也就是說把河流湖泊當(dāng)作生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分對待，不能把河流系統(tǒng)從自然生態(tài)系統(tǒng)中割裂開來進行人工化設(shè)計。在歐洲陸續(xù)有一批河流生態(tài)治理工程獲得成功，同時相應(yīng)出現(xiàn)了一些河流治理生態(tài)工程理論和技術(shù)。這些理論、經(jīng)驗和技術(shù)值得我們思考和借鑒。1歐洲的河流生態(tài)工程實踐河流生態(tài)工

3、程是從歐洲對山區(qū)溪流生態(tài)治理開始的。早在19世紀(jì)中期歐洲工業(yè)蓬勃發(fā)展，阿爾卑斯山區(qū)成為中歐的工業(yè)基地。由于開礦山、修公路、建電站，大規(guī)?？撤ド郑茐闹脖?，造成山洪、泥石流、雪崩等頻繁發(fā)生，引起了地區(qū)各國的關(guān)注，1846～1884年間制定了森林法及水資源利用法。為了與山洪和山地災(zāi)害斗爭，興建了大規(guī)模的河流整治工程。經(jīng)過近百年的治理，大批工程設(shè)施發(fā)揮了作用，對山洪和山地災(zāi)害有所遏制。但是隨著水利工程的興建，伴隨出現(xiàn)了許多負(fù)面效應(yīng)。特別是隨

4、著大量移民遷入，山區(qū)旅游事業(yè)激增，這些負(fù)面效應(yīng)愈顯突出。主要是傳統(tǒng)水利工程興建后，生物的種類和數(shù)量都明顯下降，生物多樣性降低，人居環(huán)境質(zhì)量有所惡化。社會輿論要求保護阿爾卑斯山區(qū)，呼吁回歸自然。這使傳統(tǒng)的河流治理工程設(shè)計理念受到挑戰(zhàn)。工程師開始反思，認(rèn)為傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要側(cè)重考慮利用水土資源，防止自然災(zāi)害，但是忽視了工程與河流生態(tài)系統(tǒng)和諧的問題，忽視了河流本身具備的自凈功能，也忽視了河流是多種動植物的棲息地，是大量生物的物種庫這些重要事實

5、。另外，從資源開發(fā)角度看，山區(qū)溪流地區(qū)還有登山、滑雪、休閑等功能，保護生態(tài)系統(tǒng)也是水資源開發(fā)利用的需要。至20世紀(jì)50年代德國正式創(chuàng)立了“近自然河道治理工程”，提出河道的整治要符合植物化和生命化的原理。阿爾卑斯山區(qū)相關(guān)國家，諸如德國、瑞士、奧地利等國，在河川治理方面的生態(tài)工程建設(shè)，積累了豐富的經(jīng)驗。這些國家制定的河川治理方案，注重發(fā)揮河流生態(tài)系統(tǒng)的整體功能；注重河流在三維空間內(nèi)植物分布、動物遷徙和生態(tài)過程中相互制約與相互影響的作用；注重

6、河流作為生態(tài)景觀和基因庫的作用。自20世紀(jì)80年代開始的“近自然河流治理”工程，至今雖然僅20多年，但是成效斐然。與傳統(tǒng)工程方法比較，其突出特點是流域內(nèi)的生物多樣性有了明顯增長，生物生產(chǎn)力提高，生物種群的品種、密度都成倍增加。比如Oichtenbach流域“近自然治理”前后動物種類由44種增加到133種，Melk流域在治理前的1987年每百米河段魚類個體數(shù)量150條，生物量19kg，治理后的1990年分別提高到410受生態(tài)學(xué)的啟發(fā)，人們

7、對于河流治理有了新的認(rèn)識，河流治理除了要滿足人類社會的需求以外，還要滿足維護生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及生物多樣性的需求，同時把河流的自然狀態(tài)或原始狀態(tài)作為河流整治及人類干預(yù)的尺度，相應(yīng)發(fā)展了生態(tài)工程技術(shù)和理論。1971年Schlueter認(rèn)為近自然治理(nearnaturecontr01)的目標(biāo)，首先要滿足人類對河流利用的要求，同時要維護或創(chuàng)造河流的生態(tài)多樣性。1983年Bidner提出河道整治首先要考慮河道的水力學(xué)特性、地貌學(xué)特點與河流的自然狀

8、況，以權(quán)衡河道整治與對生態(tài)系統(tǒng)脅迫之間的尺度。1985年Holzmann把河岸植被視為具有多種小生態(tài)環(huán)境的多層結(jié)構(gòu)，強調(diào)生態(tài)多樣性在生態(tài)治理的重要性，注重工程治理與自然景觀的和諧性。同年，Rossoll指出，近自然治理的思想應(yīng)該以維護河流中盡可能高的生物生產(chǎn)力為基礎(chǔ)。到了1989年P(guān)abst則強調(diào)溪流的自然特性要依靠自然力去恢復(fù)。1992年Hohmann從維護河溪生態(tài)系平衡的觀點出發(fā)，認(rèn)為近自然河流治理要減輕人為活動對河流的壓力，維持河

9、流環(huán)境多樣性、物種多樣性及其河流生態(tài)系統(tǒng)平衡，并逐漸恢復(fù)自然狀況。河川的生態(tài)工程在德國稱為“河川生態(tài)自然工程”，日本稱為“近自然工事”，或“多自然型建設(shè)工法”。美國稱為“自然河道設(shè)計技術(shù)”(naturalchanneldesigntechniques)。一些國家已經(jīng)頒布了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。1989年Mitsch等對于“生態(tài)工程學(xué)”(Ecologicalengineering)給出定義，Mitsch有時也使用“生態(tài)技術(shù)”(Ecotec

10、hnology)一詞。1993年美國科學(xué)院所主辦的生態(tài)工程研討會中根據(jù)Mitsch的建議，對“生態(tài)工程學(xué)”定義為：“將人類社會與其自然環(huán)境相結(jié)合，以達(dá)到雙方受益的可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計方法。”生態(tài)工程學(xué)的范圍很廣，包括河流、湖泊、濕地、礦山、森林、土地及海岸等的生態(tài)建設(shè)問題。從以上簡單介紹可以看出，有關(guān)河流的生態(tài)工程理論是多種多樣的，但是可以歸納以下觀點是共同的：（1）在學(xué)科的科學(xué)基礎(chǔ)方面，強調(diào)工程學(xué)與生態(tài)學(xué)相結(jié)合。在河流整治方面，工程設(shè)

11、計理論要吸收生態(tài)學(xué)的原理和知識。（2）新型的工程設(shè)施既要滿足人類社會的種種需求，也要滿足生態(tài)系統(tǒng)健康性的需求，實現(xiàn)雙贏是理想的目標(biāo)。（3）河流生態(tài)工程以保護河流生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性為重點。在治河工程中，尊重河流流域的自然狀況，尊重各類生物種群的生存權(quán)利。水利工程設(shè)施要為動植物的生長、繁殖、棲息提供條件。(4)認(rèn)識和遵循生態(tài)系統(tǒng)自身的規(guī)律，充分發(fā)揮自然界自我修復(fù)和自我凈化功能，生態(tài)恢復(fù)工程強調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計功能(selfdesign)。

12、(5)依據(jù)人文學(xué)理論，強調(diào)河流自然美學(xué)價值。在治河工程中，要設(shè)法保存河流的自然美，以滿足人類在長期自然歷史進化過程中形成的對自然情感的心理依賴。3生態(tài)水工學(xué)的內(nèi)涵具有各種不同目標(biāo)和內(nèi)容的河流治理生態(tài)工程學(xué)，是人們摒棄了“征服自然”的觀念以后，更為理智的工程科學(xué)。它反映了人類與自然和諧共存的理念，是水利工程理論和其他相關(guān)工程理論發(fā)展的一個方向。河流治理生態(tài)工程是一個十分廣泛的概念。它包括水土保持、河流泥沙治理、水污染防治、地下水保護、河口