關(guān)鍵詞:水利工程;流域;水生態(tài)系統(tǒng);修復(fù)

　　摘要:本文研究了水利工程與流域水生態(tài)系統(tǒng)的辯證關(guān)系，探討了水利工程對(duì)季節(jié)性河流和冬季冰封絕底河流水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的重要性。以高寒地區(qū)典型河流——穆棱河為例，研究了水利工程在提供生態(tài)徑流、保持生物多樣性和修復(fù)水環(huán)境質(zhì)量方面對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的重要作用，并提出了相關(guān)技術(shù)方案。

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　　習(xí)近平同志強(qiáng)調(diào)，水是萬(wàn)物之母、生存之本、文明之源，要重視解決好水安全問(wèn)題 [1] 。2016年1月5日在推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會(huì)上，習(xí)近平同志指出“要把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置”，“推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展必須從中華民族長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，使綠水青山產(chǎn)生巨大生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，使母親河永葆生機(jī)活力。”

　　在過(guò)去以GDP為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下，我國(guó)水資源過(guò)度開發(fā)利用，超過(guò)河流承載能力，也導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題。水質(zhì)污染和水資源過(guò)度開發(fā)引起水生態(tài)環(huán)境日趨惡化，主要表現(xiàn)在：

　　1) 河流斷流次數(shù)增多，湖泊面積日益縮小;

　　2) 水域污染增多、漁業(yè)資源嚴(yán)重衰退、水生生物多樣性減少;

　　3) 魚類、珍稀水生生物產(chǎn)卵場(chǎng)遭到破壞，特有珍稀瀕危魚類洄游通道阻斷;

　　4) 水域面臨生態(tài)荒漠化威脅，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能都受到不同程度的影響和破壞。

　　根據(jù)中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《2013~2016中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》 [2] 和中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2017中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》 [3] ，我國(guó)地表水I~III類水質(zhì)由2013年的71.7%下降到2017年的67%，IV~V類水質(zhì)由2013年的19.3%上升到2017年的23.8%，劣V類水質(zhì)由2013年的9.0%下降到2017年的8.3% (見圖1)。由圖1可見，五年來(lái)I~III類地表水水質(zhì)自2014年以來(lái)呈上升趨勢(shì)，但比2013年仍然減少了4.7個(gè)百分點(diǎn);劣V類水質(zhì)呈下降趨勢(shì)，但是僅僅下降了0.7個(gè)百分點(diǎn)。由此可見，我國(guó)治理水污染、修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)的任務(wù)仍然十分艱巨，刻不容緩。

　　面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，環(huán)境保護(hù)成為我們國(guó)家的基本國(guó)策，生態(tài)文明建設(shè)也上升為國(guó)家戰(zhàn)略。黨中央、國(guó)務(wù)院和黑龍江省委省政府高度重視生態(tài)文明建設(shè)，并明確具體提出了恢復(fù)生物多樣性和修復(fù)漁業(yè)資源的意見。習(xí)近平同志強(qiáng)調(diào)，“綠水青山就是金山銀山”，“黑龍江的冰天雪地也是金山銀山”，“要堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策”，“像保護(hù)眼睛一樣保護(hù)生態(tài)環(huán)境，像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境”。十八大明確提出大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，把堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境作為基本國(guó)策;要實(shí)施重大生態(tài)修復(fù)工程;要加強(qiáng)水源地保護(hù)和生物多樣性保護(hù)。《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》指出，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)水平仍滯后于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，資源約束趨緊，環(huán)境污染嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)退化，發(fā)展與人口資源環(huán)境之間的矛盾日益突出，已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸制約。要保護(hù)和修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng);在生態(tài)建設(shè)與修復(fù)中，以自然恢復(fù)為主，與人工修復(fù)相結(jié)合;到2020年生物多樣性喪失速度得到基本控制。《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的通知》要求生態(tài)文明建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題依然突出，部分流域水體污染依然較重;加大水生態(tài)保護(hù)力度，進(jìn)一步增加野生魚類種群數(shù)量;加快恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，七大重點(diǎn)流域制定實(shí)施水生生物多樣性保護(hù)方案。小興凱湖水環(huán)境質(zhì)量由IV類升為III類;阿什河水環(huán)境質(zhì)量由劣V類升為V類。《中共黑龍江省委 黑龍江省人民政府關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的實(shí)施意見》要求把對(duì)現(xiàn)有生態(tài)資源保護(hù)擺到重要位置;全面保護(hù)和修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng);推進(jìn)水生生物保護(hù)區(qū)和水生生物保護(hù)及監(jiān)測(cè)體系建設(shè);到2025年，興凱湖水質(zhì)大幅改善，穆棱河水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到水功能區(qū)要求。《黑龍江省人民政府關(guān)于印發(fā)黑龍江省生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃的通知》要求加大水生態(tài)保護(hù)力度;加強(qiáng)保護(hù)生物多樣性;野生魚類種群數(shù)量有所增加;加大水生野生動(dòng)物類自然保護(hù)區(qū)和水產(chǎn)種質(zhì)資源的就地保護(hù)和遷地保護(hù)力度。

　　黑龍江省地處高寒地區(qū)，江河湖泊冰封期長(zhǎng)達(dá)半年，冰層厚度1.0~1.5米，中小河流冬季都面臨冰封絕底、干涸斷流的狀況，水質(zhì)污染對(duì)高寒地區(qū)的水生態(tài)系統(tǒng)影響尤其巨大，水生生物多樣性往往遭受滅頂之災(zāi)。研究高寒地區(qū)水利工程對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)作用更具有普遍意義。

　　穆棱河發(fā)源于長(zhǎng)白山支脈老爺嶺山脈東坡穆棱市窩集嶺北麓，是黑龍江省十大江河之一。穆棱河全長(zhǎng)834 km，流域面積17,490 km2，年徑流量41.2億m3。鑒于《中共黑龍江省委黑龍江省人民政府關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的實(shí)施意見》要求穆棱河水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到水功能區(qū)要求，作者根據(jù)多年來(lái)研究高寒地區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)和水生生物多樣性的成果積累，在對(duì)其他流域和水域研究的基礎(chǔ)上，選擇穆棱河流域進(jìn)行水利工程建設(shè)與水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)研究。

　　2.1. 穆棱河是典型的高寒地區(qū)河流

　　穆棱河春秋季節(jié)干旱少雨，水位低落;夏季多雨，水位上漲;冬季結(jié)冰，徑流大幅度減少或者斷流。

　　2.2. 穆棱河污染十分嚴(yán)重

　　根據(jù)穆棱河流域的水域功能和水體標(biāo)準(zhǔn)，該水域應(yīng)該屬于II類水質(zhì)，即主要適用于集中式生活飲水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚的索餌場(chǎng)等。但是，多年來(lái)的研究表明，穆棱河污染已經(jīng)觸目驚心。李平(2011)對(duì)穆棱河雞西段水質(zhì)評(píng)價(jià)表明，穆棱河90%的河段水質(zhì)達(dá)不到功能區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，一些河段的水體為V類和劣V類水質(zhì) [4] ;吳屬連(2014)研究表明，穆棱河水質(zhì)總體上仍屬于IV類水體 [5] 。作者研究穆棱河流域連續(xù)五年的水質(zhì)污染情況，證明穆棱河上游的水質(zhì)總體要好于中下游，為II~III類水質(zhì)，下游基本為IV~V類水質(zhì)。有機(jī)污染物是主要污染物，應(yīng)加強(qiáng)水體有機(jī)污染物的防治 [6] 。

　　2.3. 穆棱河水土流失狀況堪憂

　　穆棱河流域?qū)ν恋亍⒅参镔Y源實(shí)行掠奪性經(jīng)營(yíng)，林木、植被破壞嚴(yán)重，形成大量坡耕地。河道內(nèi)泥沙淤積嚴(yán)重，抗御自然災(zāi)害能力下降，造成大量泥沙下泄，致使小興凱湖底泥沙量劇增，可利用水資源率下降。

　　2.4. 過(guò)度開發(fā)利用水資源

　　穆棱河上游的三岔以下至興凱湖和烏蘇里江口，僅僅干流就有攔河壩27道，流域內(nèi)有大中小型水庫(kù)23座。大、小興凱湖和烏蘇里江的魚類已經(jīng)無(wú)法上溯穆棱河及其支流各個(gè)河段。星羅棋布的攔河壩不僅截?cái)圄~類產(chǎn)卵、洄游、索餌的通道，而且阻止了烏蘇里江和興凱湖生物多樣性向穆棱河流域擴(kuò)散，導(dǎo)致穆棱河流域生物多樣無(wú)法自然修復(fù)。

　　2.5. 冬季河道干涸絕底，水生態(tài)系統(tǒng)崩潰

　　根據(jù)穆棱河穆棱站冰情資料統(tǒng)計(jì)，穆棱河封凍期一般在11月中旬，解凍期4月上旬，冰封期長(zhǎng)達(dá)五個(gè)月，最大冰厚1.42 m，多年平均最大冰厚1.08 m。

　　根據(jù)穆棱河干流中上游水文站資料，1956年~2010年共55年連續(xù)系列進(jìn)行頻率計(jì)算，穆棱河干流冬季徑流深度為126.20 mm~140.96 mm，而穆棱河干流冬季冰層均為1.0 m以上。所以，除極少數(shù)深水汀之外，冬季穆棱河干流基本上已經(jīng)沒有水生生物可以存活的場(chǎng)所。為數(shù)不多的深水汀，因水質(zhì)污染、斷流和水量有限，也只適合一些為數(shù)不多的小型耐低氧的魚類存活。

　　2.6. 珍稀瀕危魚類保護(hù)空白

　　作者研究發(fā)現(xiàn)，穆棱河上游仍然有雷氏七鰓鰻和黑龍江茴魚分布，但是歷史上曾經(jīng)分布的細(xì)鱗鮭已經(jīng)多年不見。

　　穆棱河流域已經(jīng)建立了四個(gè)保護(hù)區(qū)，珍寶島濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、月牙湖自然保護(hù)區(qū)、虎口濕地自然保護(hù)區(qū)、興凱湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，其中兩個(gè)省級(jí)保護(hù)區(qū)、兩個(gè)國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)，對(duì)流域內(nèi)的珍稀動(dòng)植物資源進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。但是，這四個(gè)保護(hù)區(qū)沒有一個(gè)是針對(duì)穆棱河流域珍稀瀕危魚類設(shè)立的保護(hù)區(qū)。

　　2.7. 國(guó)家和省里明確要求修復(fù)穆棱河流域生物多樣性

　　《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的通知》、《中共黑龍江省委 黑龍江省人民政府關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的實(shí)施意見》都具體明確地對(duì)穆棱河流域的水環(huán)境改善和生物多樣性恢復(fù)做出要求。

　　鑒于穆棱河流域水生態(tài)環(huán)境惡化、物種多樣性減少、漁業(yè)資源衰退嚴(yán)重，在高寒地區(qū)非常具有代表性，同時(shí)國(guó)務(wù)院和省委省政府明確要求盡快修復(fù)其水生態(tài)系統(tǒng)，在多年研究積累的基礎(chǔ)上，作者確定將穆棱河作為修復(fù)流域漁業(yè)資源和生物多樣性的重點(diǎn)研究區(qū)域。

　　3. 國(guó)內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　在修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)方面，目前國(guó)內(nèi)外恢復(fù)和保護(hù)天然水域漁業(yè)資源、維護(hù)生物多樣性、保持生態(tài)平衡的技術(shù)手段僅僅局限于增殖放流活動(dòng)。

　　3.1. 國(guó)外水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)

　　英國(guó)在19世紀(jì)和20世紀(jì)初建造了14,000多座水壩，目前認(rèn)為修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)最好的辦法就是拆除水壩(American Rivers, 2002) [7] ;Wohl等學(xué)者主張利用恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理修復(fù)河流水生態(tài)系統(tǒng) [8] ;Whisenant等學(xué)者認(rèn)為水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的重點(diǎn)是恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)健康以及人與自然和諧 [9] ;Stephanie等研究了北美阻斷河流的水壩和公路對(duì)水生生物的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅有36%的人工構(gòu)造物修建了魚類通道，認(rèn)為在水壩和公路維修中必須實(shí)現(xiàn)河流的連通性，保證魚類洄游自如 [10] 。

　　國(guó)外修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)實(shí)踐主要是以增殖放流為主。世界上最早進(jìn)行放流工作的國(guó)家是法國(guó)，1842年法國(guó)將人工授精孵化的鱒魚幼魚放流于河川之中。此后，日本、美國(guó)、前蘇聯(lián)、挪威、西班牙、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等先后開展了增殖放流工作，而且都把增殖放流作為今后資源養(yǎng)護(hù)和生態(tài)修復(fù)的發(fā)展方向。1997年在挪威、2002年在日本、2006年在美國(guó)、2010年在上海相繼召開增殖放流工作國(guó)際研討會(huì)。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)資料顯示，目前世界上有94個(gè)國(guó)家報(bào)道開展增殖放流工作，其中有64個(gè)國(guó)家開展海洋增殖活動(dòng) [11] 。

　　3.2. 國(guó)內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)

　　國(guó)內(nèi)學(xué)者主要是研究了水利工程對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響和應(yīng)消除其負(fù)面影響的必要性。肖建紅等(2005)以2002年為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)年份，對(duì)全國(guó)水壩對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，防洪和水力發(fā)電是水壩的主要功能，兩者分別占其正面影響的53.94%和26.77%;供水、減少有害氣體排放和內(nèi)陸航運(yùn)等，也是水壩的重要功能。水庫(kù)泥沙淤積的負(fù)面影響最大，年損失值為−508.63 × 108元;其次是水庫(kù)淹沒，從生態(tài)系統(tǒng)的角度進(jìn)行核算，年損失值為−56.65 × 108元;水壩對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的占據(jù)也是其重要的負(fù)面影響，年損失值為−10.43 ×108元 [12] 。馬小凡等(2005)提出了水壩工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境資源保護(hù)的利弊關(guān)系概念并建立了指標(biāo)體系，通過(guò)進(jìn)行利弊關(guān)系分析來(lái)論證水壩工程建設(shè)的可行性，并以某水壩實(shí)證分析了利弊關(guān)系，得出弊大于利的結(jié)論 [13] 。肖建紅等(2006)分析了河流生態(tài)系統(tǒng)的15項(xiàng)服務(wù)功能, 其中包括供水、水產(chǎn)品生產(chǎn)、內(nèi)陸航運(yùn)、水力發(fā)電、休閑娛樂和文化美學(xué)等6項(xiàng)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品與調(diào)蓄洪水、河流輸送、蓄積水分、土壤持留、凈化環(huán)境、固定CO2、養(yǎng)分循環(huán)、提供生境和維持生物多樣性等9項(xiàng)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù);同時(shí)又分析了修建水壩對(duì)這此服務(wù)功能的影響。研究表明，發(fā)揮河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)正常功能是水壩建設(shè)決策中應(yīng)考慮的必要因素 [14] 。

　　國(guó)內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)主要集中于水生生物增殖放流工作。我國(guó)從20世紀(jì)六、七十年代開始，首先在黃、渤海開展了中國(guó)對(duì)蝦增殖放流，隨后在沿海、內(nèi)陸水域都開展了一些頗具規(guī)模的漁業(yè)資源增殖放流活動(dòng) [15] 。黑龍江省主要進(jìn)行了鱘魚、鰉魚和大馬哈魚的增殖放流。截至2015年底，全國(guó)累計(jì)投入資金近50億元，放流各類水生生物苗種1600多億單位，其中，2015年全國(guó)增殖放流水生生物苗種353.7億單位，放流種類近200種。但是，在多年大規(guī)模進(jìn)行增殖放流活動(dòng)后，水生生物資源衰退和水域生態(tài)惡化的趨勢(shì)并未得到根本扭轉(zhuǎn)，部分水域生態(tài)荒漠化問(wèn)題仍然嚴(yán)重，瀕危物種數(shù)量仍在增加，水生生物資源養(yǎng)護(hù)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。鑒于此，我國(guó)“十三五”確定放流物種增加到230種，其中淡水廣布種21種，淡水區(qū)域性物種93種，海水物種52種，珍稀瀕危物種64種 。

　　4. 國(guó)內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

　　修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)的目的根本上是恢復(fù)水域漁業(yè)資源和保持物種多樣性，從國(guó)內(nèi)外水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐來(lái)看，孤立地進(jìn)行水生生物資源增殖放流是不科學(xué)的，放流效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到保持物種多樣性、修復(fù)漁業(yè)資源和水生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)。

　　4.1. 水生態(tài)修復(fù)缺乏流域系統(tǒng)性

　　目前國(guó)內(nèi)外的增殖放流工作僅僅局限于資金保障、物種選擇、規(guī)劃布局、放流技術(shù)、監(jiān)督管理和宣傳引導(dǎo)幾個(gè)方面。關(guān)注的重點(diǎn)只是放流工作本身，沒有考慮增殖放流的水域和流域整體的水生態(tài)系統(tǒng)狀況，比如水土流失造成的水質(zhì)惡化和產(chǎn)卵場(chǎng)、索餌場(chǎng)喪失，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活污水排放造成魚類無(wú)法生存，高寒地區(qū)冬季河道干涸斷流造成大批魚類缺氧死亡等等不利因素。上述因素導(dǎo)致增殖放流多年也無(wú)法修復(fù)漁業(yè)資源和恢復(fù)水域的物種多樣性。

　　4.2. 水生態(tài)修復(fù)安全性評(píng)估不夠

　　修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)必須考慮生態(tài)安全。增殖放流不僅要考慮苗種培育、檢驗(yàn)檢疫、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、標(biāo)志放流及增殖效果評(píng)估等。同時(shí)要考慮水生生物多樣性的保護(hù)、種群遺傳資源保護(hù)以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能影響，增殖放流前應(yīng)對(duì)放流水域的生態(tài)系統(tǒng)開展調(diào)查，以了解放流水域的生態(tài)結(jié)構(gòu)、食物鏈構(gòu)成，特別是競(jìng)食或掠食物種的習(xí)性，以確定放流的物種和規(guī)格，保證生態(tài)系統(tǒng)不受破壞、減小放流的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

　　4.3. 水生態(tài)修復(fù)本底調(diào)查缺乏

　　修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)必須考慮生態(tài)容量。增殖放流必須考慮放流區(qū)域的生態(tài)容量和合理放流數(shù)量，增殖放流前應(yīng)對(duì)放流水域的生態(tài)系統(tǒng)開展調(diào)查，以摸清包括初級(jí)生產(chǎn)力及其動(dòng)態(tài)變化、食物鏈與營(yíng)養(yǎng)動(dòng)力狀況，從而確定放流物種的數(shù)量、時(shí)間和地點(diǎn)。同時(shí)要加強(qiáng)放流后的跟蹤監(jiān)測(cè)和效果評(píng)估，以調(diào)整放流數(shù)量、時(shí)間和地點(diǎn)，保證最佳放流增殖資源的效果。

　　5. 結(jié)論

　　水利工程與流域水生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系是辯證的，在某些流域可以保持和提高生態(tài)系統(tǒng)的完整性，增加生物多樣性。水利工程可以有效解決季節(jié)性河流和冬季冰凍絕底河流的生態(tài)徑流危機(jī);為水生生物提供棲息、洄游和產(chǎn)卵場(chǎng)所，保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性;通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)生物鏈效應(yīng)，消除水質(zhì)污染，提高水環(huán)境質(zhì)量。