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何少苓 彭静 摘 要 水工程的建设、运行会对河道上下游相当范围内的自然环境与生态产生影响，有些影响是不利的。历史上国内外均有对自然、环境生态造成破坏的水工程实例，要建立水工程建设与自然生态协调的理念，并体现在水工程的规划、设计、建设与运行等多个阶段中，合理把握改造自然和与自然协调的关系。 关键词 水工程 与自然协调 理念 规划
笔者认为，与自然协调的内涵应当具有相当广义的概念。一条生机勃勃的河流，一个相互关联的流域，应当具有维系、塑造健康河床（而不是日渐萎缩）、具有足够的排洪能力、良好的生态环境和修复功能、且具有承载包括洪水、干旱、污染、人类活动强烈干扰甚至破坏等各类风险的能力。水工程建设的本质是人类对原有自然状况的改变（或称之为改造），对其利弊得失的客观认识和评价至关重要。 一、若干历史实例的回顾 对水工程建设与自然关系的认识，在很大程度上左右了实践的方向。认真回顾和研究历史，在国内外都可以找到令人痛苦反思的实例，建于20世纪60年代的黄河三门峡水库就是其中的一个典型。 对黄河水沙运动规律认识的不足，造成整个规划思想的偏差，三门峡水库被设计成以拦截水沙、发电为主的工程。由于其建设和运行方式违背了河道的自然输水输沙特性，水库建成之后不仅很快造成了库区的严重淤积，而且直接威胁到上游渭河和西安等城市的防洪安全。多年来政府虽然投入了大量的人力物力，并在1972年初开始下决心放弃了水库原有的运行方式，打开导流底孔力图拉走水库内淤积的大量泥沙，并采用低水头的运行方式，在很大程度上放弃了原来的发电目标，但迄今为止仍未能彻底解决问题。 数十年前我国新疆塔里木河上游建设的各类引水灌溉工程，开垦出了许多良田，但却因对水资源的过度开发利用，导致塔里木河下游的生态环境近乎毁灭性的破坏，近年来虽然政府采取了补救措施，力图重新优化配置塔里木河的水资源，但要修复原有的生态环境，尚需十分艰难和漫长的过程。 埃及阿斯旺大坝建设后，其巨大的防洪、灌溉和强大的发电能力令世人瞩目。但由于在规划阶段疏于工程建设对上下游利弊影响的研究，同时对工程建设后，给河口地带有可能造成的海岸侵蚀、海水倒灌导致的盐碱化等影响及相关对策研究不足，以致曾经在一段时间内引起了流域上下游生态环境的巨大变迁，包括下游大面积良田的盐碱化，河口海岸侵蚀等环境影响，在世界上引起了极大的震动。此后埃及政府花费了巨大的人力和物力对此展开研究，并认识到水库建设应当遵循与自然协调的原则，同时对该工程进行了卓有成效的改造和修复，通过规模巨大的排水工程、水草控制以及科学控制水库的输水输沙量等措施，有效地解决了上述问题。其成功的改造和修复，也同样令世人瞩目。种种失败和成功的实践给予人类新的、十分有益的启示。 二、关于水工程建设理念的若干思考 1．与自然协调规划理念的重要性 认真研究上述实例可见，在水工程的规划、建设及运行的不同阶段中，规划阶段是最为重要的阶段，是决定工程与自然是否能够协调的关键。如果黄河三门峡水库当初的规划目标不是以发电为主，而能充分兼顾考虑水库上、下游输水输沙关系，就不会导致现今水库上游防洪的巨大压力。 在人类日益认识到环境保护重要性的今天，很多人都认为，建造水库发电所利用的是最清洁的、用之不竭的能源，是符合环境保护和可持续发展理念的，因而常常热衷于建造高坝大库，以谋求更高的经济效益，忽略了建造水工程有可能对水库上下游原有自然环境、自然规律等造成的干扰，从而影响到原有的生态平衡。而实际上，对不同的流域、不同的坝址而言，其本底自然状况有很大的不同，相应地其抵御或称之为承载水工程干扰的能力也必然不相同，因而在工程建设之后将付出的种种代价也各不相同。但长期以来，水工程建设在规划阶段，往往似乎更关注工程的优选建设目标，如以发电为主、防洪为主还是供水为主等等，而鲜有因自然保护或谋求与自然协调的原因而否决原有规划目标的例子，这正是人类认识上的不足或问题症结所在。笔者认为，在流域开发、水工程建设整个过程中，首先应当遵循规划目标与自然协调的原则，要求以合理的、自然协调所允许的度来控制或制约流域开发与工程建设的目标，才真正有可能符合可持续地维持工程整体效益的目标。所以我们认为，与自然协调的规划理念的建立乃当务之急。 2．建设、运行阶段的任务 在流域的开发利用、水工程建设的规划目标中充分考虑了与自然协调的目标之后，在工程的具体设计、施工以及运行阶段，应当研究并实施各类安全、合理、可靠的措施，确保满足规划阶段制定的目标。 以现在已基本建成的黄河小浪底水利枢纽为例。在工程的规划阶段，规划设计人员就十分关注建坝之后应采用何种运行方式，既尽可能长久地保持规划目标中的防洪库容要求，又不对下游河道形态等造成不利于行洪的影响。而2002年夏季进行的大规模水库调水调沙原型试验，就是要为满足规划目标的要求，寻找出一套科学、合理、可靠的运行模式。从中得到的大量宝贵的原型数据，包括水库输水输沙对河南、山东河段带来的冲淤变化情况等，为小浪底水库今后实施合理的调水调沙方式，奠定了重要的基础。 长江三峡水库库区的环境保护问题一直是世人关注的焦点。笔者认为，除采用一系列必要的控制污染源措施之外，进一步研究如何具体针对库区的河道型水库形态和大坝坝身立体布局的泄洪、排沙、发电孔洞的特点，在满足水库防洪、发电、下游河道水环境承载力等目标的前提下，充分利用库区水体的水动力特性，优化水库的运行方式，最大限度地将库区内的污染物排向下游等措施，将有望成为库区环境保护的安全、节约的有效途径。实际上，如果从设计阶段开始，工程技术人员就能够将库区的水环境保护目标作为必须考虑的约束条件，纳入水库调度运行的设计中，那么对三峡工程今后实际运行中满足原规划中的环境保护目标将更为有益。 3．水工程建设与自然协调内涵的思考 水工程建设与自然协调在概念上应当是相当广义的，其中水工程建设与自然关系“协调”的定量表征是水工程与自然关系研究的技术核心。如果将流域原有的自然态势设想为“惯性力”，将水工程建设带来的干扰视为流域的外力，水工程建设应当把握的度可以用上述两种力的相对比值来度量。应当认识到这种关系中涉及的影响因子是十分复杂的，在今后的进一步研究中需科学分辨出干扰和承载的各类主要因子，寻找出相关的量化手段和方法，包括自然状况本身能够应对各类干扰的承载能力，外在干扰的影响程度的具体量化等，都是需要进行艰苦探索的课题，最终是力图建立水工程建设与自然协调的相关理论体系、标准或准则。对上述构想迄今为止尚未见有成熟的理论支持，尚需起步探索。 特别重要的是，还应当牢牢记住水工程建设或流域开发在规划阶段就要从可持续发展的角度，全面、客观地认识工程与自然的关系，正确把握工程与自然相协调的度，使水工程的建设和流域开发目标真正能促进流域社会、经济、环境相协调的可持续发展。当前，我国正处于建设大型水电工程的高峰期，包括长江三峡水利枢纽在内的许多特大型水工程，其建设的深远影响究竟如何，怎样才能做到最大可能的扬利抑弊，还有待广大专家和学者不断地思索和研究。 三、亟待探索和研究的若干问题 基于上述粗浅思索，笔者认为在以下方面的探索和研究将是必要和有益的。 1．基于可持续发展的目标，水工程与自然相协调的具体内涵及表征。 2．国内外各类水工程对自然影响效应的深入调研和分析研究。 3．水工程对自然影响效应的评价方法。 4．水工程规划、建设和运行阶段与自然协调的关系研究。 5．适用于我国的与自然协调的水工程规划、建设、运行新理念的初步理论体系和相关的标准或准则。 近年来，与自然协调的建设理念已日益受到我国各级水行政主管部门、许多科学家和专业人员的重视。政府要求在流域的梯级开发，各类水工程的规划、设计阶段，均要进行环境影响评价工作，力图减少水工程有悖于与自然协调的不利因素。但系统认识水工程与自然协调的关系，建立相关的理论体系和标准，还有很长的路要走。 （作者单位：中国水利水电科学研究院，何少苓为副总工程师、教授级高级工程师 |