水工學(xué)需要與生態(tài)學(xué)結合

　　現在的水利工程學(xué)簡(jiǎn)稱(chēng)水工學(xué)（Hydraulic？Engineering），是以對水流的控制為目標建造水工建筑物，經(jīng)過(guò)計算設計，保證水工建筑物承載的安全性（強度、穩定及耐久性），以滿(mǎn)足人們對于供水、防洪、水力發(fā)電、航運等需求。

　　水利工程滿(mǎn)足了人們對于水的各種不同的需求，但是水體自身的需求往往被忽視。水的需求是它喜歡留在一個(gè)完整的、健全的生態(tài)系統之中。人們?yōu)榱丝刂扑�流，把水從生態(tài)系統中分割出來(lái)，放到了一個(gè)在空間由人工設定的特定的或規則的形狀中，再用人工材料如混凝土、金屬、塑料等為水體制作出的某種人工環(huán)境。在這樣的人工環(huán)境中，水體脫離了生物群落，自?xún)裟芰�降低，如有外界干擾因素的出現，比如污水加入，水體的腐敗就將是時(shí)日早晚的問(wèn)題。

　　具體地說(shuō)，目前的水工學(xué)的不足是：

　�。�1）忽略了河流形態(tài)的多樣化。自然狀態(tài)的河流多呈彎曲形狀，也有不少自然狀態(tài)的河流處于分汊散亂狀態(tài)。在自然界長(cháng)期的演變過(guò)程中，河流的河勢也處于演變之中，使得彎曲與裁彎兩種作用交替發(fā)生。但是彎曲或微彎是河流的主要形態(tài)。在自然河流的橫斷面上，淺灘與深潭相間，也顯示出多樣性的變化。當人們?yōu)榱朔篮樾枰�或對河流進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，往往將散亂狀態(tài)的河流集中成一條主流。對于彎曲的河流未經(jīng)充分論證而實(shí)施裁彎取直工程，把河流自然狀態(tài)的彎曲形狀改變成直線(xiàn)或折線(xiàn)。其影響除了引起河段沖淤變化，對行洪造成影響外，也使自然河流？中主流、淺灘和急流相間的格局改變。這導致淺灘中的濕地消失，而喜歡在急流中游泳的魚(yú)類(lèi)減少甚至絕跡，也會(huì )使其它動(dòng)植物種類(lèi)的減少。在橫斷面上，改造過(guò)的河床常用輸水性能好又便于施工的梯形斷面等規則斷面，使得水流流速均一化。另外，河道疏浚工程，往往忽視原有河道斷面的生態(tài)合理性，也使得河道斷面出現均一化傾向。這些都可能使生物群落失去棲息生長(cháng)的條件。需要強調的是，河流形態(tài)的多樣化是生物物種多樣化的前提。河流形態(tài)的規則化、均一化，會(huì )在不同程度上對生物多樣性造成影響。

　�。�2）忽略了河流湖泊與岸上生態(tài)系統的有機聯(lián)系。河流整治工程著(zhù)眼于河道本身，忽視了河流周?chē)�的生物群落的存在，更忽視了整治后原有生物群落的恢復�?/p>

　�。�3）渠道或改造過(guò)的河道斷面、江河堤防迎水坡面采用硬質(zhì)材料，如混凝土、漿砌塊石等，使得植物難以生長(cháng)，進(jìn)而又影響到魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)動(dòng)物和昆蟲(chóng)的棲息，而這些動(dòng)物又是鳥(niǎo)類(lèi)的食物，于是食物鏈就此中斷。

　�。�4）人們?yōu)闋幦⊥恋�，縮窄了江河兩岸堤防間距，使得河流失去淺灘和濕地。淺灘具有曝氣作用，使水凈化，又增加氧氣供給，為無(wú)脊椎動(dòng)物生存提供方便。淺灘又為魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵提供棲息地。

　�。�5）水庫建成后，有時(shí)忽略了庫區的植被建設，特別是忽略了恢復原有陸生及水生植物，為魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)及兩棲動(dòng)物的棲息與繁殖提供條件。

　�。�6）城市為建筑停車(chē)場(chǎng)，采用了大量瀝青或混凝土的硬質(zhì)不透水路面，不但植物無(wú)法生長(cháng)，也隔斷了補給地下水的通道。

　�。�7）在城市水域整治的景觀(guān)建設中，往往將水流置于諸如樓臺亭閣等混凝土與砌石形成的人工環(huán)境之中，目的是使人們賞心悅目，取悅于人的感官。這種人工環(huán)境也使河流失去了自身的美學(xué)價(jià)值，失去了在自然環(huán)境中生機勃勃的河流的生命。

　　4人類(lèi)與自然和諧共處的工程理念

　　可持續發(fā)展已經(jīng)成為全球共識的大背景下，傳統意義上的水工學(xué)需要革新，或者說(shuō)在水工學(xué)的基礎上，吸收、融合生態(tài)學(xué)的理論，建立和發(fā)展新的工程學(xué)科，作為水工學(xué)的一個(gè)分支，不妨稱(chēng)之為“生態(tài)水工學(xué)”。（英文是否可譯為？Ecological-Hydraulic？Engineering，簡(jiǎn)稱(chēng)為？Eco-Hydraulic？Engineering）。

　　人與自然和諧共處是生態(tài)水工學(xué)的指導思想。未來(lái)的水利工程既能夠實(shí)現人們期望的開(kāi)發(fā)利用水的功能價(jià)值，又能兼顧建設一個(gè)健全的河流湖泊生態(tài)系統，實(shí)現水的可持續利用。未來(lái)的水利工程不僅是滿(mǎn)足人們對水需求的工程，也是有利于改善和恢復健全的生態(tài)系統工程，是有利于環(huán)境保護的可持續發(fā)展工程。

　　我們可以對生態(tài)水工學(xué)的框架作一些粗線(xiàn)條的設想：

　�。�1）現有的水工學(xué)的理論基礎，除了規劃階段以水文學(xué)為基礎以外，主要是以水力學(xué)、結構力學(xué)、巖土力學(xué)等工程力學(xué)為基礎。生態(tài)水工學(xué)則是以工程力學(xué)和生態(tài)學(xué)為其理論基礎。

　�。�2）生態(tài)水工學(xué)運用技術(shù)手段協(xié)調人們在供水、防洪、發(fā)電、航運效益與生態(tài)系統建設的關(guān)系。利用已建水利工程的調度、管理等手段，為江河湖庫的水生態(tài)系統恢復提供支持。

　�。�3）水工學(xué)中以滿(mǎn)足人對水的開(kāi)發(fā)利用的需求為目標，而在生態(tài)水工學(xué)中，在滿(mǎn)足人對水的開(kāi)發(fā)利用的需求同時(shí)，還要兼顧水體本身存在于一個(gè)健全生態(tài)系統之中的需求。全面權衡滿(mǎn)足人的需求的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益之間的關(guān)系，正確把握兩種需求的尺度。有必要建立起工程項目經(jīng)濟技術(shù)—生態(tài)環(huán)境效益評估指標體系，改變現行單一的經(jīng)濟技術(shù)評估指標體系。

　�。�4）把江河湖泊中的水體看作是生態(tài)系統中的重要組成部分。不但要掌握水在氣候系統、水文循環(huán)中的運移轉換規律，還要掌握在特定的生態(tài)系統中，特定的生物群落與水體的相互依存的關(guān)系。

　�。�5）除進(jìn)行常規的水文、地質(zhì)的測驗勘查外，加強相關(guān)范圍的生態(tài)系統調查，重點(diǎn)是生物群落（動(dòng)物、植物、微生物）的歷史與現狀調查。

　�。�6）在開(kāi)發(fā)利用水流時(shí)，明確河流與其上下游、左右岸的生物群落處于一個(gè)完整的生態(tài)系統中，進(jìn)行統一的規劃、設計和建設。

　�。�7）在對江河湖泊進(jìn)行開(kāi)發(fā)的同時(shí)，盡可能保留江河湖泊的自然形態(tài)（包括其縱橫斷面），保留或恢復其多樣性，即保留或恢復濕地、河灣、急流和淺灘。

　�。�8）為當地野生的水生與陸生植物、魚(yú)類(lèi)與鳥(niǎo)類(lèi)等動(dòng)物的棲息繁衍提供方便條件，提供相應的技術(shù)方法和工程材料。

　�。�9）規劃設計有利于提高水體自?xún)裟芰Φ膸靺^或河岸、湖岸的植被種植和水生動(dòng)物的放養，在充分利用當地野生生物物種的同時(shí)，慎重地引進(jìn)可以提高水體自?xún)裟芰Φ钠渌�物種。

　�。�10）水利工程設施要造成一種人與自然親近的環(huán)境，城市景觀(guān)設計注意保留江河湖泊天然的美學(xué)價(jià)值�，F代的景觀(guān)設計，應更多地從建設一個(gè)健全的生態(tài)系統著(zhù)眼，營(yíng)造一個(gè)取悅于生物群落的環(huán)境，滿(mǎn)足水對于一個(gè)健全生態(tài)系統的需求，從長(cháng)遠看，人們也會(huì )從良好的環(huán)境中受益無(wú)窮。水利設施還要為公眾廣泛參與和對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育創(chuàng )造條件。

　　水利工程結合生態(tài)建設，是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢。在實(shí)踐上，要根據我國國情逐步實(shí)現，特別是依據國家的經(jīng)濟不同發(fā)展階段以及不同地區的實(shí)際情況分步實(shí)施。但是，作為一門(mén)新興學(xué)科—生態(tài)水工學(xué)應該超前開(kāi)展研究。生態(tài)水工學(xué)是一門(mén)交叉學(xué)科，需要水利工程界與環(huán)保界、生物界的密切合作，通過(guò)科學(xué)研究、典型設計、工程示范、總結經(jīng)驗和制定技術(shù)規范從而得到發(fā)展完善。在歐美、日、韓等國，撚胱勻磺捉�掉[魏庸こ虜理念已經(jīng)提出，一些示范性工程正在建設。其中包括新的河道整治工程設計，如可為魚(yú)類(lèi)及動(dòng)物提供繁衍生息的空間的護岸工程設計、新型材料及新型過(guò)壩魚(yú)道；具有曝氣功能又有利于魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵棲息的新型丁壩；為魚(yú)類(lèi)和無(wú)脊椎動(dòng)物提供棲息地的人工島等。一些河流生態(tài)工程咨詢(xún)與技術(shù)開(kāi)發(fā)公司也應運而生，他們提供建筑產(chǎn)品，如用于堤防渠道護岸工程的生態(tài)型建筑砌塊，生態(tài)型的城市雨洪利用排水系統，人工浮島等生態(tài)型水體凈化裝置等，這些進(jìn)？展，說(shuō)明以水利工程為骨干的河流湖泊生態(tài)系統建設方興未艾。在這樣的背景下，生態(tài)水工學(xué)將有可能較為系統、更為科學(xué)地得到發(fā)展。