下载

1下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 水利现代化和新水利理论

水利现代化和新水利理论.doc

水利现代化和新水利理论

HEAVEN
2014-04-03 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《水利现代化和新水利理论doc》,可适用于工程科技领域

我国的水利建设取得了巨大的成就但是传统的水利建设理论与现实的冲突越来越尖锐由于水利工程建设所引起的生态环境的恶化日益显现。随着社会可持续发展、生物多样性保护、人与自然相和谐等现代观念的形成应当认真总结传统水利建设理论的得失建立能够满足社会可持续发展和国家现代化需求的新的水利建设理论已成为必然。本文是作者在这方面的一个初步思索。  一、世纪的水利建设出现了问题  世纪我国的水利建设是以“兴利”、“除害”为目标大量兴建大坝、堤防、闸涵、渠道、机井等水利工程以满足防洪、发电、城市供水、灌溉、航运、水产等多方面的要求。但是大型水利工程的建设必然要改变流域水循环的状况出现了许多始料不及的问题。  一流域水循环的短路化  流域水循环的短路化是指由于水利工程的大量建设使流域水循环的时间过程加快的现象。在自然状态下流域内的降雨在落到地面后一部分经过地表产汇流的过程汇入河道再流入湖泊和海洋另一部分渗入地下通过渗流缓缓地回归河道形成河流的基流整个流域的水循环时间过程较长河流的基流分布较均匀地下水位保持正常水平。但是大量堤防和水库建成后降雨迅速汇入河道其水量大部分被贮存在水库内河道内的汇流又因为河道的疏浚和堤防的修建而快速地排入大海流域的水循环时间过程加快。  二流域水循环的绝缘化  河流的广大中下游平原地区大多是河流泛滥形成的冲积平原河流的洪水泛滥过程不仅是一个灾害的形成过程也是一个形成冲积平原的生态过程。河流洪水的泛滥给广阔的洪泛区带来水资源、土沙、肥料、物种、鱼类饵料并冲洗河流和土壤的污染维持流域的特有生态系统因而洪水的泛滥过程也是一个生态过程。但是由于河流防洪工程体系的建设河流不再泛滥洪泛区的水循环与河流的水循环无关称之为绝缘化。洪泛区水循环的绝缘化不仅杜绝了洪水灾害同时也中断了洪泛区的生态过程使广大洪泛区的生态系统难以维持。  三流域生态系统的孤立化  生态系统是连续的起源于水域的生态系统由水生物、两栖生物、陆地小动物、陆地大型动物等形成一个连续的流域生态系统通过食物链关系维持流域生态系统的平衡。但是水库的建设破坏了河流的连续性堤防的建设破坏了水陆的连续性使大量湿地消失。同时陆地渠道、公路、铁路等大型连续性工程的建设也割断了流域生态系统的连续性流域内的动物难以自由移动觅食生物通道被阻隔连续的生态系统被分割成一个个孤立的区域生态系统的食物链被破坏生态系统难于保持平衡。  二、流域的生态状况恶化  由于流域水循环状况的恶化必然导致流域生态系统的恶化主要表现在:  一流域的人工化  由于流域内人类的活动自然状态的流域将逐渐人工化。没有受到人类干扰的自然状态的流域在接受降雨后大部分雨水渗入地下以渗流的方式回归河道而人工化的流域将随其人工化的程度的扩大地表的产流比重不断增加地下渗流的比重不断减少。目前经济活动发达的流域根据人类活动的干扰程度大致可以分为人工化、半人工化、自然状态三种类型的区域。  自然状态的区域是指基本没有受到人类活动干扰的区域其基本植被状况尚保持较原始的状态比如目前国家所设置的各类自然保护区自然环境基本没有受到人类活动干扰。尽管如此这类区域的规模也大大缩小生物通道受阻加之受大气环境、水环境变化的影响生态环境也在日趋恶化。  半人工化的区域主要是指广大农业地区这里由于长期的人类农业活动所形成的人工生态系统与自然生态系统共存相互交织。这里既保存有较多的野生动植物资源也有大量被人工驯化或培育的动植物资源杂交物种和变异物种较多。  人工化的区域主要是指城市地区这里受到人类活动的强烈干扰流域的自然地理特征改变较多遍布的人工建筑物使生态环境发生彻底变化自然生态系统近于绝迹被称为“生态沙漠”。  对于人类社会的可持续发展来说这三类地区都具有重要的意义。人工化的区域推进人类文明、高新科学技术的发展半人工化的区域为人类提供大量的食物和其他资源自然区域为人类提供良好的生态环境和保存大量的物种资源。但是如果不能控制社会的发展规模就可能使三者之间丧失平衡造成生态环境不断恶化难以保持社会可持续发展的基础。  (二)流域的连续性被破坏  流域是一个连续的整体保证了流域生态系统的连续和完整。流域的连续性表现在流域内水域的连续性包括地表水和地下水的连续性、水域和陆域的连续性、陆域的连续性等。但是大规模的人类活动造成了流域连续性的破坏。  水域连续性的破坏  在水域内大量兴建水利工程使水域连续性遭到破坏如大坝建设使水流的连续性、河床的连续性、水生态的连续性被破坏由于河流中上游大量蓄水造成下游河道断流河流的连续性及生态的连续性被彻底破坏。  地表水和地下水连续性的破坏  在自然条件下在非干旱区域内地表水和地下水是连续的由于地下水位较高通过毛细作用可以保持地表的湿润地表水也可以通过正常渗透补充地下水。但是由于人工大量超采地下水造成大面积的深埋地下水漏斗使地表水与地下水失去连续性地表土壤干裂地表植被受到严重的破坏。  水域和陆域连续性的破坏:水域和陆域是连续的在水域和陆域之间存在有过渡带即水位涨落的区间即自然状态下的滩地和湿地总体上形成了水域湿地陆地的连续形式。水域和陆域的连续性保证了水、陆生态系统的连续性和生物通道即水生物两栖生物陆地动物的连续通道。但是由于堤防建设使湿地消失、水域和陆域的连续性破坏。  陆域连续性的破坏:在自然状态下陆地形态和陆地生态系统也是连续的即平原丘陵山地的连续过渡。生态系统也由陆地小动物陆地大动物由平原生态系统过渡到山地生态系统。但是由于渠道、高速公路、铁道等大量建设陆域连续性破坏生物通道受阻。  流域连续性破坏受害最大的是流域生态系统流域内的各类生态系统本来是通过交流形成网状的食物链关系维持生态系统的平衡。流域的连续性遭到破坏后生物通道受阻食物链无法维持将导致大量物种的灭绝。  (三)资源的开发速度超过再生速度  流域的可持续发展需要资源条件作为支持对流域的资源可以从两个角度去认识即资源是否可替代?是否可再生?  流域的资源有可替代资源和不可替代资源当可替代资源不足时可以寻求其他替代资源不可替代资源不足时就只有从其他流域输入。  流域的资源又有可再生资源和不可再生资源可再生资源可以重复利用但是利用速度不能超过其再生速度。不可再生资源伴随开发利用总会趋于枯竭。  在流域的可持续发展规划中要充分做好流域的资源开发利用规划对可再生资源的利用尽量将利用速度控制在不超过再生速度的范围内对不可再生资源的利用要考虑资源枯竭后的替代资源开发必须从其他流域输入时要考虑可持续性和经济的合理性。  在各类资源中必须对水资源的开发给予非常的重视。水资源是可再生的资源而且水资源同时具有资源、环境、生态三种功能没有任何一种资源可以替代水资源。流域水资源不足不仅影响流域的经济发展影响人类生活而且还要影响到流域的环境质量和生态状况。  目前我国的北方流域普遍存在水资源不足的威胁流域内的水资源开发利用速度大幅度超过水资源的再生速度要靠大量超采地下水来维持社会发展造成地下水位严重下降。进而引起地面沉降、地表植被枯萎、生态系统难以维持。  (四)污染物排放量超过流域自净能力  流域的气、水、土圈对一些污染物可以通过物理、化学、生物等作用使其降解对污染物具有一定的净化能力。但是在很多流域或流域的某些地区污染物的排放量已经大大超过流域或地区的净化能力造成流域内总体环境质量的持续下降流域环境总体质量下降又导致流域净化能力的下降使流域的环境状况陷入恶性循环。环境总体质量的下降也必然使流域的生态系统赖以存在的环境趋于恶化。  特别是在近代化学合成工业的发展高分子化合物制品大量生产和使用有些合成物是很难分解的成为流域物质循环的垃圾和环境的有害物这种物质在流域内大量积累将使流域的物质循环出现障碍。这些垃圾时常被大型动物吞食导致死亡。  (五)生物种的灭绝速度超过新生速度  在自然状态下地球上的物种的灭绝速度和新生速度大致相同差不多每年余种这样能够保持物种总量的基本平衡。但是由于人类活动的影响如大量捕杀、栖息地的破坏、生物通道的阻断、环境质量的恶化等原因生物种的灭绝速度大大加快。据估计近年来存在于地球的物种总数已经由万种减少为大约万种。物种的新生速度没有增加而物种的灭绝速度却加快了倍通过食物链的关系一个物种灭绝可影响到数十种生物的生存生物灭绝速度的加快可能导致生态系统的崩溃。因此保护生物多样性已经成为当前的重大课题。  三、流域内的社会难以实现可持续发展  流域内生态状况的恶化表明了一个事实流域已经难以实现可持续发展。可持续发展的基本内涵是实现流域内人口、经济、资源、环境、生态的协调发展即流域内的社会要根据资源条件、环境容量、生态系统状况制订流域内的人口和经济发展计划。可持续发展要达到两个目标:经济要发展、生态环境要改善。按目前的状况我国的流域几乎都难以实现可持续发展。现以海河流域为例评估流域的可持续发展状况。  海河流域由海河、滦河及徒骇马颊河等水系组成。海河水系为主要水系又可分为南系和北系。北系包括永定河、北三河(北运河、潮白河、蓟运河)南系包括大清河、子牙河、漳卫南运河等。滦河位于流域东北部。徒骇马颊河位于流域南部毗邻黄河。行政区包括北京、天津全部河北省大部分山西省东部鲁北、豫北地区和内蒙、辽宁一小部分。总面积万k㎡其中平原面积万k㎡占流域内人口亿人。  (一)海河流域的水资源状况  海河流域为我国水资源严重紧缺的地区之一年间降水量mm陆面蒸发量mm多年平均水资源量只有亿m人均占有量m。但是流域内不包含生态需水量在内需水量已达亿m年间缺水近亿m。为了满足社会发展的需求依赖大量超采地下水目前已累积超采地下水亿m深层地下水最大下降到地面以下m受害面积已达万k㎡。  (二)不断恶化的海河流域生态系统  海河流域水资源状况的不断恶化造成流域生态系统的恶化主要表现在:  地下水位下降引起流域内湖泊和湿地的萎缩湖泊干枯湿地面积也由解放初期的k㎡减少为目前的k㎡。  沿海地区海水入侵地下水使地下水污染并且难以恢复。目前受害面积已达k㎡。  入海水量减少造成河口淤积、海岸侵蚀、盐水上溯、两岸地下水污染、回游鱼类灭绝等生态环境的破坏。同时由于河床干沽床面外露风沙为害严重。  流域内由于水资源不足植被破坏水土流失加剧水土流失面积达万k㎡。  流域内的年排污量达亿m而实际上流域的处理能力只有使流域内km的河道有遭到污染。  由海河的事例可知流域内水资源不足如果不采取有效措施改变目前的状况流域社会已经难以实现可持续发展。  四、中国水利的现代化  由于水利事业对流域的水循环及流域的生态系统有重大影响为了保证流域社会的可持续发展必须更新水利理论实现中国水利的现代化。  我国已经制订了国家现代化的议程中国将在年前后实现全国的现代化而水利行业是国家的重要基础产业目前的状况无法满足国家现代化的需求水利行业要率先实现现代化。为此在年汪恕诚部长提出:中国水利要由传统水利转变为现代水利转变为资源水利。  (一)经济发达国家的水利发展过程  纵观美国、日本、法国等世界经济发达国家的水利发展过程在不同的经济发展阶段有不同的工作重点。  在年以前各国的水利工作是以水资源开发为主为了满足经济发展的需求大规模地修建水库、堤防、整治河道。是水利工程技术发展较快的时期。  进入年代由于经济的发展显露水资源的不足各国开始重视对水资源进行管理注重发展节水技术并且重视相关的法规建设。  在年代由于经济发展造成河流的污染问题引起社会关注反映在水利建设方面社会对水资源保护的呼声较大对污染源进行控制发展污水处理技术修订各类水质标准也自然成为各国水利工作的重要内容。  在年代经济发达国家的水利建设先后转入对水资源的综合管理即对河流水质、水量、环境、景观等多方面的指标进行统一管理以满足社会对水利建设的多方面需求。对河道两岸的空间管理也列入水利管理的内容之一河流公园的建设发展较快。  进入年代伴随可持续发展理论的深入在水利建设方面也有许多新观念产生开始对传统的水利建设理论进行反思。水利建设由传统的以改造自然为目标转变为以人水和谐共处为目标比较重视利用非工程措施协调人水关系重视环境用水和生态用水。最具代表性的进步是水域生态修复理论和技术的提出重新认识水利工程对生态环境产生的负面影响并采取积极的措施进行修复。  (二)水利现代化与社会经济的发展  发达国家水利建设内容的变化是由于社会经济的发展所推动。社会经济发展的不同阶段社会对于水利行业的需求也不断变化。  在经济发展的初期社会要求有一个基本的安全发展空间保持社会的稳定首先要求防洪安全建设。水利建设的初期多以大型防洪工程建设为主。  经济的发展过程中用水需求的增加导致供水紧张供水设施的建设是社会经济发展初期的主要要求。  在防洪安全、供水问题基本解决后社会经济会有较快的发展同时污染物的排放量大幅度增加水系污染问题突出在社会经济发展的中期对水资源的保护问题将成为社会关注的焦点。  当社会经济实力较强时水系的污染问题可以得到解决人们生活质量提高、假期增加旅游业的发展要求水系周边有优美、舒适的休闲娱乐空间以水边景观建设为主的水域周边空间管理是社会经济比较发达阶段的水利工作重点。  在社会经济进入发达阶段时人们将不再满足水清、景美而要求有更丰富多样的生态系统对水系的生态修复是社会经济和文化发达的重要标志。  以上的论述说明水利建设内容的变化主要是受社会经济发展的推动在社会经济发展的不同阶段水利建设的重点内容也有所不同。一般认为发达国家是在年代完成经济现代化的水利事业作为社会经济的一部分也实现了现代化。当时美国的经济发展水平是:GDP约亿美元人均美元。日本的经济发展水平是:GDP美元人均美元。我们可以用亚洲国家的日本作比较把人均GDP美元作为我国初步实现现代化的经济指标。那么我国的一些地区已经接近或达到了这一经济指标。所以谈论我国的现代化和水利现代化已不是遥远的将来但是现代化是有起点而无终点的进入世纪年代美国GDP已达亿美元人均美元。相比之下我们所谈论的现代化标准又只是一个起点标准或称为“门槛标准”。(三)中外水利发展水平的比较  为了解我国水利建设发展的水平我们选择一些重要指标与发达国家进行比较(表)我们可以得到以下一些认识:  中国总体的经济水平尚未达到发达国家世纪年代水平即使说我国实现了现代化现代化水平将较低。  我国在水资源开发、防洪等方面还要求大量建设大坝、整治河道。所以我国高坝建设技术发展较快水平也较高。  我国的流域管理和水资源管理水平还较低、特别是流域监测能力和评价手段比较落后。  我国的流域环境、生态问题日益突出已经引起国家领导重视开始增加投入。  经济发展不平衡经济发达地区年以前可实现现代化。水域环境保护、生态修复将成为水利工作的主题。但是从全国的总体水平来说实现现代化还需要更长的时间。  (四)水利现代化的基本标准  水利现代化的标准可以有很多各地已经制订了各类标准多的可达百余项。但是尽管各地条件千差万别最基本的条件可以归纳为以下三个大标准。  观念的现代化  随着许多后社会的进步形成了许多科学的现代化观念代表着社会的进步方向。目前与我们水利事业关系密切的新观念有可持续发展理论、人与自然的和谐共处、生物多样性保护等这些人类文明的结晶必须成为水利事业发展的重要指导思想。  生产技术和装备现代化  现代化的水利事业要广泛地应用现代技术如通讯、监测、分析、污染治理、生态修复、流域规划、设计、施工大型水利施工等方面的新理论、新技术和新设备。  水利管理现代化  形成现代化管理体系实施体制改革适应当代发展对水利事业的需求加强管理人员与国内外的交流。建立现代化管理法规依法治水实现公众参与、公众监督。采用现代化管理手段实现信息畅通、决策科学、准确、及时。  五、新水利理论的形成  实现我国的水利现代化要有新的水利理论指导新水利理论应当充分体现现代的观念、技术和现代的管理理论。在以前的文章中我把新水利理论称之为“大水利”因为与传统的水利理论比较现代水利的工作内容要扩大了许多。  传统的水利理论是世纪初的产物其指导思想是以改造自然为主、以工程建设为主、理论基础以力学为主。在这种理论的指导下水利建设过分地干扰了流域的水循环。  新水利理论的形成要在传统水利理论的基础上引进世纪的新观念、综合考虑技术、经济、环境、生态、社会等对水系影响较大的因素重新定位水利在流域可持续发展中的地位和建设目标。  新水利理论的一个重要进步是更加重视流域的概念。传统的水利理论虽然也提出了流域的概念但是只注意到流域的物理特征即由降雨和地形决定的产汇流特征比较多的是研究流域的水文变化规律。而新水利理论除了流域的物理特征之外还注意研究流域的自然特征和流域的社会特征。  流域的自然特征要从天地生大系统来考察流域即把流域作为天地生系统的基本单元认为流域生态系统的基本形态由流域的天象、地象条件所决定。  流域的社会特征是指流域内的自然条件与社会环境之间是互相影响的即流域社会的发展受流域的自然条件制约而流域的生态系统又受人类活动的影响因而社会的可持续发展必须以流域为单位。  按照大水利的理论流域规划要全面地考虑流域的水文、自然和社会特征即“天时”、“地利”、“人和”以谋求流域内社会的可持续发展为规划目标。我在过去提出的大水利理论中曾经对新旧水利理论的差异列表进行了比较(表)这张表有助于我们较好地理解它们本质上的差别。表

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/11

水利现代化和新水利理论

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利