水利工程中的河流生态学应用分析

水利工程中的河流生态学应用分析

快速的经济增长拉动能源的大量消耗,水电作为一种较为清洁安全的能源越来越得到重视,大量水利工程纷纷上马。然而,在产生巨大的经济效应的同时,众多的水利工程对河流生态系统产生的负面影响也随之彰显。系统地分析了传统水利工程的修建对于河流生态系统的正负效应,并针对此,研究契合环境保护及修复的生态水利工程中所体现的河流生态学应用及其应用前景。

标签：水利工程;河流生态;生态大坝;植被护堤

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）18019501

河川径流蕴含着丰富的水能资源,在目前节能减排的氛围中,水能由于其同太阳能、风能一样的可再生性而得到大量开发。同时通过建造水库,水能这种清洁能源得以积蓄存储,从而在一定的时间阶段内能被人为控制。社会经济的高速发展,急需能源作为动力,因此一定时期内以水电站为代表的水利工程大量上马。水利工程的修建在很大程度上拉动了经济的快速发展,带来了巨大的经济效益,但是在利用河流的过程中有时片面的追求开发的最大化,而对河流生态系统产生了许多不利影响。在河流流域规划时,河流生态学越来越多的在水利工程中得到重视和体现。

1 传统水利工程对于河流生态系统的胁迫

1.1 筑坝引起的水流方向的非连续化

从生态学上讲,河流是营养物质的载体,随着水流的丰枯变化,各种物质进行交换、扩散、积累与释放。河流中的水生生物依靠这种连续性的营养物质才能够生存繁衍,形成多样的生物群落。兴修水坝后,水流在一定河段上变成相对静止的水域,流速、水深、水温以及边界条件都将发生变化。河流中营养物质输移、生物群落的连续性也随之改变,使得原有的河流生态环境发生相应变化甚至破坏。

1.2 堤防阻隔了河流侧向连通性

堤防在江河防洪工程中起着重要的作用。现代堤防主要采用水泥混凝土材料代替原生态松软的土质堤岸,将水流固定在规划的流路上。如此必然减少河流原生的近岸水域、滩地、洪泛区土地及河岸的覆盖植被,使得原先可能扩散到这些区域的水、泥沙被限制在堤防以内的河道里,鱼类也无法进入滩地产卵和觅食。

1.3 水库运行引起的河流生态胁迫

水库蓄水后,其巨大的容蓄能力,在带来发电、防洪、航运等巨大效益的同时,使得自然河流的水文周期由脉冲式变化趋于平稳。库水位的抬高,引起坝前侵蚀基准面的变化,下泄泥沙量减少,使得坝上游淤积、下游河道冲刷,天然河流的水沙条件及河床形态的相对平衡受到破坏。

2 现代生态水利工程中的生态修复技术

2.1 生态大坝的建设

在河流的梯级开发规划中,要把体现生态价值的相关因子纳入经济比选指标。例如在坝址选择与坝高规划中,不仅考虑到防洪、发电、灌溉等效益,还要重视起与动植物息息相关的生态问题。有的河流对洄游鱼类保护有一定的要求,需要修建低坝,并加强鱼道的建设与管理,有效地再造生物的栖息环境。

大坝的结构设计、开发与运行方式要兼顾生态环境的要求。通过合理调整电站取水口位置,采取分层取水的运行模式等对下游河道的水温实施有调节,以满足生态需求;水电站调度应安排一定的机组按基荷运行,并在低部位放置引水设施,以保证在机组全停情况下也能下泄最低生态流量。

2.2 生态堤防的建设

目前,许多发达国家都在进行河流回归自然的改造工程,普遍采用建设生态堤防的方式。它以保护、恢复生物良好的生态环境与自然景观为前提,建设具有一定抗洪能力的河流护堤防工程。生态堤防主要采用植被保护,保持自然堤岸特性。堤防上的植被影响水体流动、增强河岸抗冲刷强度,从而对河流的泥沙冲淤、河床稳定性和河道形态产生很大影响。同时,合理分布的植被还有助于净化水体,提供景观休闲场所和多种生态服务功能。

生态堤防把水流、河道、堤防、植被连成一体,不仅可以有效的实现其滞洪防洪的功能,而且有利于多种生物共存,构建一个完整的河流生态系统。国外许多发达国家已经深刻认识到生态堤防建设的重要性,开始积极的修建生态堤防。如20世紀90年代德国对河流进行回归自然的改造,将水泥堤岸改为生态堤防,河流两岸的储水湿润区得到恢复。地下水的渗透和水的良性循环情况有效改善,河流水环境的自然净化能力亦大大提升。国内在这方面地研究和应用起步相对较晚,应用前景巨大。

3 结语

水利工程建设有利于防洪安全、水力发电、农业灌溉、水路运输等各个领域的发展,有着巨大的经济与社会效益,是国家发展的必然选择。但是在发展的过程中,要与时俱进的更新工程理念,合理将河流生态学与水利工程学结合起来,注重工程经济的可持续发展,彰显生态环境保护的重要性。生态大坝、生态堤防等生态水利工程的实施更是契合自然,实现人与河流、工程与环境和谐相融。

参考文献

［1］倪晋仁,刘元元.论河流生态修复［J］.水利学报,2006,9（37）.

［2］董哲仁.探索生态水利工程学［J］.中国工程科学,2007,1（9）.

［3］谈广鸣,李奔.河流管理学［M］.北京:中国水利水电出版社,2008.