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摘要：水是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。河流、湖泊中的水與生物群落（包括動(dòng)物、植物、微生物）共存通過(guò)氣候系統(tǒng)、水文循環(huán)、食物鏈、養(yǎng)分循環(huán)及能量交換相互交織在一起。水是生物群落生命的載體，又是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)。水體與生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自凈能力。水利工程學(xué)應(yīng)吸收、融合生態(tài)學(xué)的理論，建立和發(fā)展生態(tài)水工學(xué)。在滿足人們對(duì)水的各種不同需求的同時(shí)，水利工程還應(yīng)滿足水域生態(tài)系統(tǒng)完整性、依存性的要求，恢復(fù)與建設(shè)潔凈的水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。

關(guān)鍵詞：生態(tài)水工學(xué)水環(huán)境工程理念

我國(guó)江河、湖泊和水庫(kù)普遍受到污染，直接威脅著飲用水的安全和人民的健康，影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)作物安全水污染也加劇了水資源短缺。究其污染原因，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水排放是最重要的點(diǎn)污染源，工業(yè)廢水造成水污染占水污染負(fù)荷50％以上。由于農(nóng)田施用化肥、農(nóng)藥形成的農(nóng)田徑流，畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的廢水、廢物，是我國(guó)水環(huán)境的重要面污染源。湖泊、水庫(kù)、河流、海灣的底部沉積物蓄積著多年來(lái)排入的大量污染物，稱為內(nèi)污染源，目前已是水體富營(yíng)養(yǎng)化和赤潮形成的重要因素。水環(huán)境整治的重點(diǎn)是對(duì)污染源的治理與控制，特別是抓好工業(yè)和生活廢水的源頭治理是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

近幾年來(lái)，為改善流域的水環(huán)境，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，水利部門加強(qiáng)了流域的綜合管理，通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度，初步扭轉(zhuǎn)了黃河、塔里木河及黑河持續(xù)斷流的局面。使黃河三角洲地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)得到明顯改善，塔里木河及黑河流域下游的胡楊林復(fù)蘇，鳥(niǎo)類及野生水禽返回，趨于惡化的生態(tài)系統(tǒng)得到了初步恢復(fù)。事實(shí)說(shuō)明，水利工程不但在防洪、供水等方面作用巨大，而且在改善江河湖泊流域的生態(tài)系統(tǒng)方面也是大有作為的。生態(tài)建設(shè)已經(jīng)成了水利工作的重要任務(wù)。在這樣的大背景下，我們所討論的問(wèn)題是：

一個(gè)地區(qū)，一個(gè)流域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與改善，反過(guò)來(lái)對(duì)于改善水質(zhì)會(huì)產(chǎn)生什么影響？

新建的水利工程如何避免或減少對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響？水利工程建設(shè)除了能滿足人對(duì)水的多種需求的同時(shí)，如何對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的改善作出貢獻(xiàn)？

一、水在生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用

我們需要討論的問(wèn)題是：水質(zhì)狀況與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，水在生態(tài)系統(tǒng)中扮演的角色，進(jìn)而討論在一個(gè)健全的生態(tài)系統(tǒng)中的水質(zhì)問(wèn)題。

1．生態(tài)方法修復(fù)水體技術(shù)帶給我們的啟示

生態(tài)方法水體修復(fù)技術(shù)，是利用培育的植物、動(dòng)物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術(shù)。生態(tài)方法水體修復(fù)技術(shù)包括：人工濕地處理技術(shù)、生物膜法處理技術(shù)、土地處理技術(shù)及生物操縱技術(shù)等。人工濕地是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纖維）為載體，在其表面形成一種特殊的生物膜，可為微生物提供較大的附著表面，有利于加強(qiáng)對(duì)污染物的降解作用。這些微生物吞噬污染物分解為二氧化碳和水。土地處理技術(shù)是以土地為處理設(shè)施，利用土壤—植物系統(tǒng)的吸附、過(guò)濾及凈化作用和自我調(diào)控功能，達(dá)到某種程度對(duì)水的凈化。一般用污水灌溉牧草或農(nóng)作物。生物操縱技術(shù)的原理主要是利用營(yíng)養(yǎng)級(jí)鏈狀效應(yīng)達(dá)到凈化水的目的。比如在湖泊水庫(kù)中投放經(jīng)選擇的魚(yú)類，用以吞食另一類小型魚(yú)類，借以保護(hù)某些浮游動(dòng)物不被小型魚(yú)類吞食，這些浮游動(dòng)物的食物正是人們所討厭的藻類。這些技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)有一些成功的工程實(shí)例。比如深圳沙田鎮(zhèn)人口10萬(wàn)人有小工廠300余家。工業(yè)污水排入附近的田角河，造成水質(zhì)嚴(yán)重惡化。為解決污染問(wèn)題，建立人工濕地污水處理廠，種植蘆葦、香蒲草和再力花等植物，日處理能力5000t/d，使廢水達(dá)到河流排放標(biāo)準(zhǔn)。韓國(guó)的漢江支流良才川地下生物廊道，利用河卵石表面形成的生物膜，使河流的BOD、SS等有較高的處理率。研究結(jié)果表明：在適宜的條件下，挺水植物如慈菇、茭白以及沉水植物伊樂(lè)藻、菹草等對(duì)水體中的氮和磷都有較高的去除率。常用的蘆葦對(duì)于磷的去除率達(dá)65％。

如果要問(wèn)，生態(tài)方法處理污水的技術(shù)原理是什么呢？可以說(shuō)自然界本身對(duì)于江河湖泊就具備一種很強(qiáng)的自我修復(fù)能力或稱自凈能力，這種技術(shù)不過(guò)是對(duì)自凈能力的一種強(qiáng)化，是人們遵循生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律達(dá)到治污目的的一種嘗試。

2．生態(tài)系統(tǒng)的各要素之間的依存性與制約性

所謂生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem），是指一定空間中的生物群落（動(dòng)物、植物、微生物）與其環(huán)境組成的系統(tǒng)，其中各成員借助能量交換和物質(zhì)循環(huán)形成一個(gè)有組織的功能復(fù)合體。近年，也有學(xué)者把人類活動(dòng)作為生態(tài)系統(tǒng)的要素。在這里“系統(tǒng)”一詞有兩層基本含義：一是它由一些相互依賴、相互作用的部分所組成；二是這些部分按照一定的規(guī)律組織在一起，從而使這個(gè)整體具備了統(tǒng)一的功能特性。