水利工程論文-中國水利現代化和新水利理論的形成摘要：中國的水利建設取得了巨大的成就，但是傳統的水利建設理論與現實的沖突越來越尖銳，由于水利工程建設所引起的生態環境的惡化日益顯現。隨著社會可持續發展、生物多樣性保護、人與自然相和諧等現代觀念的形成，應當認真總結傳統水利建設理論的得失，建立能夠滿足社會可持續發展和國家現代化需求的新的水利建設理論已成為必然。本文是作者在這方面的一個初步思索。關鍵詞：水利現代化新水利理論一、20世紀的水利建設出現了問題20世紀我國的水利建設是以“興利”、“除害”為目標，大量興建大壩、堤防、閘涵、渠道、機井等水利工程，以滿足防洪、發電、城市供水、灌溉、航運、水產等多方面的要求。但是大型水利工程的建設必然要改變流域水循環的狀況，出現了許多始料不及的問題。流域水循環的短路化流域水循環的短路化是指由于水利工程的大量建設使流域水循環的時間過程加快的現象。在自然狀態下，流域內的降雨在落到地面后，一部分經過地表產匯流的過程匯入河道，再流入湖泊和海洋，另一部分滲入地下，通過滲流緩緩地回歸河道，形成河流的基流，整個流域的水循環時間過程較長，河流的基流分布較均勻，地下水位保持正常水平。但是，大量堤防和水庫建成后，降雨迅速匯入河道，其水量大部分被貯存在水庫內，河道內的匯流又因為河道的疏浚和堤防的修建而快速地排入大海，流域的水循環時間過程加快。流域水循環的絕緣化河流的廣大中下游平原地區大多是河流泛濫形成的沖積平原，河流的洪水泛濫過程不僅是一個災害的形成過程，也是一個形成沖積平原的生態過程。河流洪水的泛濫給廣闊的洪泛區帶來水資源、土沙、肥料、物種、魚類餌料，并沖洗河流和土壤的污染，維持流域的特有生態系統，因而洪水的泛濫過程也是一個生態過程。但是，由于河流防洪工程體系的建設，河流不再泛濫，洪泛區的水循環與河流的水循環無關，稱之為絕緣化。洪泛區水循環的絕緣化不僅杜絕了洪水災害，同時也中斷了洪泛區的生態過程，使廣大洪泛區的生態系統難以維持。流域生態系統的孤立化生態系統是連續的，起源于水域的生態系統由水生物、兩棲生物、陸地小動物、陸地大型動物等形成一個連續的流域生態系統，通過食物鏈關系維持流域生態系統的平衡。但是，水庫的建設破壞了河流的連續性，堤防的建設破壞了水陸的連續性，使大量濕地消失。同時，陸地渠道、公路、鐵路等大型連續性工程的建設也割斷了流域生態系統的連續性，流域內的動物難以自由移動覓食，生物通道被阻隔，連續的生態系統被分割成一個個孤立的區域，生態系統的食物鏈被破壞，生態系統難于保持平衡。二、流域的生態狀況惡化由于流域水循環狀況的惡化，必然導致流域生態系統的惡化，主要表現在：流域的人工化由于流域內人類的活動，自然狀態的流域將逐漸人工化。沒有受到人類干擾的自然狀態的流域，在接受降雨后，大部分雨水滲入地下，以滲流的方式回歸河道，而人工化的流域將隨其人工化的程度的擴大，地表的產流比重不斷增加，地下滲流的比重不斷減少。目前經濟活動發達的流域根據人類活動的干擾程度，大致可以分為人工化、半人工化、自然狀態三種類型的區域。自然狀態的區域是指基本沒有受到人類活動干擾的區域，其基本植被狀況尚保持較原始的狀態，比如目前國家所設置的各類自然保護區，自然環境基本沒有受到人類活動干擾。盡管如此，這類區域的規模也大大縮小，生物通道受阻，加之受大氣環境、水環境變化的影響，生態環境也在日趨惡化。半人工化的區域主要是指廣大農業地區，這里由于長期的人類農業活動所形成的人工生態系統與自然生態系統共存，相互交織。這里既保存有較多的野生動植物資源，也有大量被人工馴化或培育的動植物資源，雜交物種和變異物種較多。人工化的區域主要是指城市地區，這里受到人類活動的強烈干擾，流域的自然地理特征改變較多，遍布的人工建筑物使生態環境發生徹底變化，自然生態系統近于絕跡，被稱為“生態沙漠”。對于人類社會的可持續發展來說，這三類地區都具有重要的意義。人工化的區域推進人類文明、高新科學技術的發展；半人工化的區域為人類提供大量的食物和其他資源；自然區域為人類提供良好的生態環境和保存大量的物種資源。但是，如果不能控制社會的發展規模，就可能使三者之間喪失平衡，造成生態環境不斷惡化，難以保持社會可持續發展的基礎。（二）流域的連續性被破壞流域是一個連續的整體，保證了流域生態系統的連續和完整。流域的連續性表現在流域內水域的連續性，包括地表水和地下水的連續性、水域和陸域的連續性、陸域的連續性等。但是，大規模的人類活動造成了流域連續性的破壞。1水域連續性的破壞在水域內大量興建水利工程，使水域連續性遭到破壞，如大壩建設使水流的連續性、河床的連續性、水生態的連續性被破壞；由于河流中上游大量蓄水造成下游河道斷流，河流的連續性及生態的連續性被徹底破壞。2地表水和地下水連續性的破壞在自然條件下，在非干旱區域內地表水和地下水是連續的，由于地下水位較高，通過毛細作用可以保持地表的濕潤，地表水也可以通過正常滲透補充地下水。但是由于人工大量超采地下水，造成大面積的深埋地下水漏斗，使地表水與地下水失去連續性，地表土壤干裂，地表植被受到嚴重的破壞。3水域和陸域連續性的破壞：水域和陸域是連續的，在水域和陸域之間存在有過渡帶，即水位漲落的區間，即自然狀態下的灘地和濕地，總體上形成了水域濕地陸地的連續形式。水域和陸域的連續性保證了水、陸生態系統的連續性和生物通道，即水生物兩棲生物陸地動物的連續通道。但是，由于堤防建設使濕地消失、水域和陸域的連續性破壞。4陸域連續性的破壞：在自然狀態下，陸地形態和陸地生態系統也是連續的，即平原丘陵山地的連續過渡。生態系統也由陸地小動物陸地大動物，由平原生態系統過渡到山地生態系統。但是由于渠道、高速公路、鐵道等大量建設，陸域連續性破壞，生物通道受阻。流域連續性破壞受害最大的是流域生態系統，流域內的各類生態系統本來是通過交流，形成網狀的食物鏈關系，維持生態系統的平衡。流域的連續性遭到破壞后，生物通道受阻，食物鏈無法維持，將導致大量物種的滅絕。（三）資源的開發速度超過再生速度流域的可持續發展需要資源條件作為支持，對流域的資源可以從兩個角度去認識，即資源是否可替代？是否可再生？流域的資源有可替代資源和不可替代資源，當可替代資源不足時可以尋求其他替代資源，不可替代資源不足時就只有從其他流域輸入。流域的資源又有可再生資源和不可再生資源，可再生資源可以重復利用，但是利用速度不能超過其再生速度。不可再生資源伴隨開發利用總會趨于枯竭。在流域的可持續發展規劃中，要充分做好流域的資源開發利用規劃，對可再生資源的利用盡量將利用速度控制在不超過再生速度的范圍內；對不可再生資源的利用，要考慮資源枯竭后的替代資源開發，必須從其他流域輸入時，要考慮可持續性和經濟的合理性。在各類資源中，必須對水資源的開發給予非常的重視。水資源是可再生的資源，而且水資源同時具有資源、環境、生態三種功能，沒有任何一種資源可以替代水資源。流域水資源不足不僅影響流域的經濟發展，影響人類生活，而且還要影響到流域的環境質量和生態狀況。目前我國的北方流域普遍存在水資源不足的威脅，流域內的水資源開發利用速度大幅度超過水資源的再生速度，要靠大量超采地下水來維持社會發展，造成地下水位嚴重下降。進而引起地面沉降、地表植被枯萎、生態系統難以維持。（四）污染物排放量超過流域自凈能力流域的氣、水、土圈對一些污染物可以通過物理、化學、生物等作用，使其降解，對污染物具有一定的凈化能力。但是，在很多流域，或流域的某些地區，污染物的排放量已經大大超過流域或地區的凈化能力，造成流域內總體環境質量的持續下降，流域環境總體質量下降又導致流域凈化能力的下降，使流域的環境狀況陷入惡性循環。環境總體質量的下降也必然使流域的生態系統賴以存在的環境趨于惡化。特別是在近代化學合成工業的發展，高分子化合物制品大量生產和使用，有些合成物是很難分解的，成為流域物質循環的垃圾和環境的有害物，這種物質在流域內大量積累，將使流域的物質循環出現障礙。這些垃圾時常被大型動物吞食，導致死亡。（五）生物種的滅絕速度超過新生速度在自然狀態下，地球上的物種的滅絕速度和新生速度大致相同，差不多每年20余種，這樣能夠保持物種總量的基本平衡。但是，由于人類活動的影響，如大量捕殺、棲息地的破壞、生物通道的阻斷、環境質量的惡化等原因，生物種的滅絕速度大大加快。據估計，近200年來存在于地球的物種總數已經由300萬種減少為大約150萬種。物種的新生速度沒有增加，而物種的滅絕速度卻加快了1000倍，通過食物鏈的關系，一個物種滅絕可影響到數十種生物的生存，生物滅絕速度的加快可能導致生態系統的崩潰。因此，保護生物多樣性已經成為當前的重大課題。三、流域內的社會難以實現可