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？內(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)展是世界各國都必須面對的挑戰(zhàn)。本文介紹了南非的建塊法和澳大利亞的基準(zhǔn)測量法。兩種方法的目標(biāo)都是，通過使河流水流接近河流平均的天然水流過程的途徑來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)展是世界各國都必須面對的挑戰(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)對方法。國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)系人類社會存在以來，人與河流的關(guān)系可以劃分為3類，第一類，人類被動適應(yīng)河流型這種關(guān)系存在于17、18世紀(jì)以前的發(fā)達(dá)國家，以及迄今為止的部分發(fā)展中國家。典型例子見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值（如糧食、水產(chǎn)、一些今天已看不到的動植物等）以及一些無形的價值（如航運、優(yōu)美的風(fēng)景等）。然而，在這種人河關(guān)系中，人類也不時被極端的大洪水、大旱災(zāi)所苦。萬物之靈的人類一直做著“要是河流完全聽我的，那該多好呀”之類的“大頭夢”。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）的墓碑上寫著：“我約束了大河，讓她按照我的意愿流動”然而也只有進(jìn)入20世紀(jì)以來，社會制度、水力科學(xué)及人類對水流控制工程技術(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。從此人河關(guān)系進(jìn)入了種新型的關(guān)系：人類獨占河流型。第二種：人類獨占河流型在20世紀(jì)近100年了的時間內(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。尼羅河上的阿斯旺高壩修建之前后，峰枯流量之比由原來的為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)時候都不能入海。這種人類獨占河流型人河關(guān)系的特點是，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，一些發(fā)達(dá)國家（南非、澳大利亞）已經(jīng)意識到，以犧牲河流生態(tài)系統(tǒng)換來的人類安全和幸福只能是短暫的，不尊重以河流為生的動植物的生存權(quán)必然導(dǎo)致人類最終滅亡。這些國家的科學(xué)家開始行動起來，來拯救河流的生物，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)展的水流過程。對這種人與生態(tài)共存的關(guān)系，有兩點需要進(jìn)一步闡明：（1）保護(hù)的對象不僅有人類，而且還有整個河流生態(tài)系統(tǒng)不僅僅是河流中的某中、或某幾種具體的動植物（魚類等）；（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)河流的水流過程使之接近平均的天然河流水流過程，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，原因是河流中的動植物已經(jīng)適應(yīng)了千百萬年來的水流節(jié)律。有了這樣的理解，就不難理解過去在保護(hù)生態(tài)方面所走過的“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植物生存的關(guān)鍵因素之一，但問題是，單有良好的水質(zhì)而沒有水流節(jié)律的保證，許多河流動植物還是必死無疑。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、沒有漫灘的大洪水，就不會有灘地上的動植物群落，還會有發(fā)達(dá)的古埃及農(nóng)業(yè)嗎？！許多河流動物還需要大水指引它們逆河而行到上游或灘地上產(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)用于某一個具體的流域，來自不同學(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)說明每個月小水與中高水變化的典型范圍、水量的大小、水流持續(xù)的過程及每年洪水發(fā)生的次數(shù)等。（2）計算機模型設(shè)計人員設(shè)計出各種圖形，顯示在不同的來水條件時，河水可能淹到河岸的什么位置，多大面積的灘區(qū)會被淹沒。（3）其他的科學(xué)家則負(fù)責(zé)收集像河流中的魚、哺乳類動物、水生昆蟲、兩棲類動物、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)多長時間，這些洪水需要在什么時候發(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)。利用這個處方所列的水流條件，就可定出河流開發(fā)所應(yīng)優(yōu)先保障的水量，處方所列水流也是水庫運行要達(dá)到的目標(biāo)。澳大利亞的基準(zhǔn)測量法：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，常問的問題是“能不能把原來的分配給生態(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始研究一種新的評估方法，叫做“基準(zhǔn)測量法”，來確定水流改變到什么程度時，重要的生態(tài)變化剛好能夠被檢測到。這種方法要求對河流整個流域內(nèi)許多不同地點的自然生境、河濱植被與水生植被、水生昆蟲、魚類、河口狀況、海洋狀況等進(jìn)行大量的監(jiān)測?？茖W(xué)家根據(jù)每個環(huán)境變量狀況的不同，將其評定為“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。在對該測點的環(huán)境變量評定了等級之后，由科學(xué)家來決定水流改變到什么的程度時，對生態(tài)造成的影響微小或?qū)ι鷳B(tài)造成的影響根本監(jiān)測不到，以及水流改變到什么的程度，生態(tài)環(huán)境會發(fā)生實質(zhì)性的變化?！盎鶞?zhǔn)測量法”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)果說明，要阻止對生態(tài)的