河道整治生态工程的演变与趋势？
20世纪80年代以来，面对河流整治中水利工程对生态系统的一些负面影响，欧洲工程界对水利工程的规划设计理念进行了深刻反思，认识到河流整治不仅要符合工程设计的原则，更要符合自然的原则。特别是随着现代生态学的发展，他们进一步认识到，河流治理工程要符合生态学的原理，也就是说，要把河流湖泊作为生态系统的重要组成部分来对待，不能把河流系统从自然生态系统中分离出来进行人工设计。在欧洲，一批河流生态管理项目相继获得成功，与此同时，一些河流生态管理的理论和技术也相应出现。这些理论、经验和技术值得我们思考和借鉴。
1欧洲的河流生态工程实践
河流生态工程始于欧洲对山溪的生态管理。早在19世纪中叶，欧洲工业蓬勃发展，阿尔卑斯山成为中欧的工业基地。由于采矿、修路和电站建设造成的大规模毁林和植被破坏导致的山洪、泥石流和雪崩频繁发生，引起了该地区各国的关注。1846 ~ 1884期间，制定了森林法和水资源利用法。为了抗击山洪和灾害，修建了大规模的河道整治工程。经过近百年的治理，大量工程设施在遏制山洪和山地灾害方面发挥了作用。然而，随着水利工程的建设，也产生了许多负面影响。特别是随着大量移民的迁入，山区旅游业激增，这些负面影响越来越突出。主要是由于传统水利工程建设，生物种类和数量明显减少，生物多样性降低，人居环境质量恶化。舆论呼吁保护阿尔卑斯山，回归自然。这对河道整治工程的传统设计理念提出了挑战。工程师们开始反思，传统的设计方法主要着眼于水土资源的利用，以防止自然灾害，而忽略了工程与河流生态系统的和谐，河流本身的自净功能，以及河流是许多动植物的栖息地和大量生物的物种库这一重要事实。此外，从资源开发的角度来看，山溪地区还具有登山、滑雪、休闲等功能，保护生态系统也是水资源开发利用的需要。
20世纪50年代，德国正式确立了“近自然河道整治工程”，提出河道整治要符合植被和生命的原则。
阿尔卑斯山地区的相关国家，如德国、瑞士、奥地利等国，在河流治理的生态工程建设方面积累了丰富的经验。这些国家制定的河流管理方案注重河流生态系统的整体功能；关注河流在三维空间中植物分布、动物迁徙、生态过程的相互制约和影响；重视河流作为生态景观和基因库的作用。始于20世纪80年代的“近自然河道整治”工程，虽然只有20多年的历史，但已经取得了显著的成效。与传统工程方法相比，其突出特点是流域生物多样性明显增加，生物生产力提高，生物种群的种类和密度成倍增加。如Oichtenbach流域的动物种类在近自然治理前后从44种增加到133种，梅尔克流域在治理前每百米河段的鱼类个体数为150，生物量为65438+55kg。管理后分别增加到4190。实践证明，充分利用河流的自净能力治理污染，是一项经济实用的技术。
莱茵河的治理始于20世纪80年代，为河流的生态工程技术提供了新的经验。莱茵河是欧洲最大的河流，流域面积654.38+0.85万平方公里，全长654.38+0.320公里。该流域有9个国家，包括瑞士、德国、法国、比利时和荷兰。二战后，莱茵河沿岸各国工业迅速发展，导致污染不断扩散。污染主要来自工业污染和生活污染。到了20世纪70年代，污染风险加大，大量未经处理的有机废水涌入莱茵河，导致莱茵河含氧量持续下降，生物种类减少，标志生物三文鱼死亡。1986年，莱茵河上游Schweizerhalle发生火灾，10t农药随水流进入莱茵河，造成大量三文鱼和小动物死亡，影响范围超过500 km，到达莱茵河下游。事故发生得如此突然和巨大，欧洲舆论一片哗然。国际保护莱茵河委员会(1CPR)成立于1950年，于1987年提出了《莱茵河行动计划》，得到了莱茵河流域国家和欧洲国家的一致支持。该计划的显著特点是生态系统恢复是莱茵河改造的主要指标。主要目标是:到2000年鲑鱼将重返莱茵河，因此河流管理的长期规划命名为“鲑鱼-2000计划”。这一计划详细提出了使生物群落回归莱茵河及其支流所需的条件，治理的总体目标是使莱茵河成为“一个完整生态系统的脊梁”。沿海国家在污染控制和生态系统建设方面投入了数百亿美元。到2000年，莱茵河已经完全实现了预定目标，森林茂密，湿地发达，水质清澈。鲑鱼已经从河口迁徙到上游——瑞士产卵，鱼类、鸟类和两栖动物也回到了莱茵河。
2各种生态工程理论及其评价
追溯河道整治自然工程理论的形成历史，德国的塞弗特于1938首次提出了“亲河整治”的概念。他指出，工程设施首先应具备传统河道治理的各种功能，如防洪、供水、水土保持等。，同时要达到接近自然的目的。临河工程既经济又能保持自然景观。使人类从物质文明进步到精神文明，从工程技术进步到工程艺术，从实用价值进步到审美价值。他特别强调了河道整治工程中的美学元素。
如前所述，德国在20世纪50年代正式确立了“近自然河道整治工程”，提出河道整治要符合植物化、生活化的原则。直到现代生态学的形成和发展，河流治理的生态工程理论才逐渐走上科学轨道。现代生态学的发展始于20世纪60年代，并逐渐形成了自己独特的理论体系和方法论。一系列国际研究计划极大地促进了现代生态学的发展。其中，60年代著名的“国际生物计划”，70年代的“人与生物圈计划”，80年代的“国际地圈-生物圈计划”。现代生态学的特点是，首先，向宏观研究发展，采用系统方法和多变量、非线性模型。其次，随着学科的深入发展，进化生态学、行为生态学、化学生态学、分子生态学等一些分支相继出现，拓展了生态学的领域。从应用方面看，为了应对20世纪开始出现的人口、资源和环境危机，促进了生态学与其他学科的交叉和融合。许多科学家认为生态学是解决人类面临的危机的科学基础之一。这些新的交叉学科可以归为“应用生态学”。比如20世纪70年代，生态学与人类环境问题的结合逐渐形成了环境生态学，随后保护生物学、经济生态学、城市生态学应运而生。生态学与各种工程的结合主要是在工程设计理念中吸收生态学的原理和知识，改变传统的工程观念和技术方法，形成许多新的工程理论。
奥德姆在1962中提出将生态系统的自组织活动应用于工程。他首次提出“生态工程”一词，以促进生态学与工程学的结合。
受生态学启发，人们对河流管理有了新的认识。河流管理既要满足人类社会的需求，又要满足维护生态系统稳定和生物多样性的需要。同时将河流的自然或原始状态作为河流治理和人为干预的尺度，并据此发展了生态工程技术和理论。
1971年，施鲁特认为近自然控制(near nature cont 01)的目标首先要满足人类对河流利用的要求，同时要保持或创造河流的生态多样性。Bidner在1983中提出，河流整治首先要考虑河流的水力特性、地貌特征和自然条件，以此来权衡河流整治和对生态系统的威胁之间的尺度。1985，霍尔兹曼将河岸植被视为具有多种小生态环境的多层结构，强调生态多样性在生态管理中的重要性，注重工程管理与自然景观的和谐。同年，Rossoll指出，近自然管理的理念应该建立在保持河流最高生物生产力的基础上。在1989中，帕布斯特强调溪流的自然特性要靠自然力来恢复。1992，霍曼从维持河流生态系统平衡的观点出发，认为近自然河流的管理应减少人类活动对河流的压力，维持河流环境和物种的多样性以及河流生态系统的平衡，逐步恢复自然条件。
河流生态工程在德国被称为“河流生态自然工程”，在日本被称为“近自然工事”或“多自然建造法”。美国称为“天然渠道设计技术”。一些国家已经颁布了相关的技术规范和标准。
在1989中，Mitsch等人定义了“生态工程”，Mitsch有时也使用“生态技术”这个术语。在1993美国科学院主办的生态工程研讨会上，根据Mitsch的建议，将“生态工程”定义为“将人类社会与其自然环境相结合以实现互利的可持续生态系统的设计方法。”生态工程涵盖的范围很广，包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地、海岸的生态建设。
从上面的简介可以看出，关于河流生态工程有各种各样的理论，但我们可以总结出以下观点是一致的:
(1)在学科的科学基础上强调工程学与生态学的结合。在河流治理方面，工程设计理论应该吸收生态学的原理和知识。
(2)新的工程设施既要满足人类社会的需求，又要满足生态系统健康的需求，实现双赢是理想目标。
(3)河流生态工程着眼于保护河流生态系统的生物多样性。在河道整治工程中，要尊重流域的自然条件和各类生物种群的生存权。水利设施应为动植物的生长、繁殖和栖息提供条件。
(4)认识和遵循生态系统自身的规律，充分发挥自然界的自我修复和自我净化功能。生态修复工程强调生态系统的自我设计功能。
(5)根据人文主义理论，强调河流的自然审美价值。在河道整治工程中，应尽量保留河流的自然美，以满足人类在长期自然历史演变中形成的对自然情感的心理依赖。
3生态水工程的内涵
目标和内容多样的河流治理生态工程是人们抛弃“征服自然”概念后的一门更为理性的工程科学。它体现了人与自然和谐相处的思想，是水利工程理论和其他相关工程理论的一个发展方向。
河道整治生态工程是一个非常宽泛的概念。它包括水土保持、河流泥沙控制、水污染防治、地下水保护、河口控制等诸多方面。与之相对应的是，目前河流治理的生态工程涉及的领域非常广泛。发达国家近一二十年工程实践的理论和技术方法也在不断发展。但毕竟是新的工程理论，河道整治的生态工程也处于探索发展阶段。
生态水利工程，简称“生态水利工程”，是从一个侧面探索水利工程新的工程理念和技术方法，以减少水利工程对河流生态系统的负面影响。
作者认为，生态水利工程作为水利工程的一个新分支，是在满足人类社会需求的同时，兼顾水生态系统健康需求，研究水利工程原理和技术方法的工程。发展生态水力学的目的是促进人与自然的和谐，保证水资源的可持续利用。
生态水力学是一门交叉学科，也是一门实用工程。它以水利工程为基础，吸收和融合生态学的原理和知识，改进水利工程的规划设计方法。其内涵似乎包括两部分:生态水利工程的基本原理和生态水利技术。
生态水力学的基本原理包括研究水生态系统的特性；不同区域水文水质因子与生物群落的相关性；水利工程与水生态系统的相互作用；生态水利工程生态补偿的原则和机制。生态水力学的原理是遵循生态系统自我设计、自我组织、自我修复、自我净化的规律。
生态水利技术的任务是在满足人们对水的各种需求的同时，为维持和改善生物多样性提供必要的生境条件。生态水利技术包括:河道整治、水库工程、人工湿地和生态景观的生态水利技术。
我国生态水利工程和生态水利技术的发展可以借鉴发达国家的经验，但不可能照搬照抄。原因是自然条件不同，需要因地制宜解决生态建设的技术问题。同时，不同国家经济发展水平不同，制定生态修复目标也会有差异。从工程规划的角度来看，在开发利用水流时，应该明确河流与其上下游、左右两岸是交织在一起的，处于一个完整的生态系统中，规划时应该考虑这一重要因素。重大水利工程建设不仅要解决濒危生物或“明星生物”的栖息地问题，还要考虑整个河流生态系统的健康。从工程建设的角度来看，水利设施首先要保证结构的安全，满足强度、稳定性和耐久性的技术要求，并具有完善的功能。在此基础上，他们应该吸收生态学原理，为维护生物多样性创造条件。
与任何工程建设一样，生态水利工程也要进行技术经济论证，以保证技术的可行性和经济的合理性。在生态修复项目的经济分析中，似乎应该根据客观需要和实际经济承受能力来确定合理的生态修复目标。在生态修复工程中，开发廉价实用技术最合理的技术路线是充分利用生态系统的自我设计和自我修复功能。其实早在人类出现之前，大自然就能有序运行和进化，靠的就是生态系统本身的自我设计和自我修复功能。我们现在说的生态修复工程，也是遵循这些基本规律的。大自然不需要人类的“恩赐”，更不需要“干预”。我们的任务是深刻理解生态系统的规律，并认真遵循，而不创造任何规律。
生态水利工程的发展需要水利工程与生态学的结合，在学科的交叉和融合中发展。生态水力学将是一项实用工程。通过不同类型的示范工程，探索经验，总结完善，逐步推广，在工程实践的基础上逐步形成规范和标准。
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