生态水工学的工程理念
作者：董哲仁
简介： 水是生态系统的重要组成部分。河流、湖泊中的水与生物群落（包括动物、植物、微生物）共存?通过气候系统、水文循环、食物链、养分循环及能量交换相互交织在一起。水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质。水体与生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自净能力。水利工程学应吸收、融合生态学的理论，建立和发展生态水工学。在满足人们对水的各种不同需求的同时，水利工程还应满足水域生态系统完整性、依存性的要求，恢复与建设洁净的水环境，实现人与自然的和谐。
关键字：生态水工学 水环境 工程理念
我国江河、湖泊和水库普遍受到污染，直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物安全?水污染也加剧了水资源短缺。究其污染原因，未经处理的工业废水排放是最重要的点污染源，工业废水造成水污染占水污染负荷50％以上。由于农田施用化肥、农药形成的农田径流，畜禽养殖业排放的废水、废物，是我国水环境的重要面污染源。湖泊、水库、河流、海湾的底部沉积物蓄积着多年来排入的大量污染物，称为内污染源，目前已是水体富营养化和赤潮形成的重要因素。水环境整治的重点是对污染源的治理与控制，特别是抓好工业和生活废水的源头治理是解决问题的关键。
近几年来，为改善流域的水环境，恢复生态系统，水利部门加强了流域的综合管理，通过统一调度，初步扭转了黄河、塔里木河及黑河持续断流的局面。使黄河三角洲地区生态系统得到明显改善，塔里木河及黑河流域下游的胡杨林复苏，鸟类及野生水禽返回，趋于恶化的生态系统得到了初步恢复。事实说明，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态系统方面也是大有作为的。生态建设已经成了水利工作的重要任务。在这样的大背景下，我们所讨论的问题是：
一个地区，一个流域生态系统的恢复与改善，反过来对于改善水质会产生什么影响？
新建的水利工程如何避免或减少对原有生态系统的负面影响？水利工程建设除了能满足人对水的多种需求的同时，如何对流域生态系统的改善作出贡献？
一、水在生态系统中的地位和作用
我们需要讨论的问题是：水质状况与生态系统的关系，水在生态系统中扮演的角色，进而讨论在一个健全的生态系统中的水质问题。
1．生态方法修复水体技术带给我们的启示
生态方法水体修复技术，是利用培育的植物、动物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术。生态方法水体修复技术包括：人工湿地处理技术、生物膜法处理技术、土地处理技术及生物操纵技术等。人工湿地是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。生物膜法是指用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。这些微生物吞噬污染物分解为二氧化碳和水。土地处理技术是以土地为处理设施，利用土壤—植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到某种程度对水的净化。一般用污水灌溉牧草或农作物。生物操纵技术的原理主要是利用营养级链状效应达到净化水的目的。比如在湖泊水库中投放经选择的鱼类，用以吞食另一类小型鱼类，借以保护某些浮游动物不被小型鱼类吞食，这些浮游动物的食物正是人们所讨厌的藻类。这些技术在国内外都已经有一些成功的工程实例。比如深圳沙田镇人口10万人?有小工厂300余家。工业污水排入附近的田角河，造成水质严重恶化。为解决污染问题，建立人工湿地污水处理厂，种植芦苇、香蒲草和再力花等植物，日处理能力5000t/d，使废水达到河流排放标准。韩国的汉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等有较高的处理率。研究结果表明：在适宜的条件下，挺水植物如慈菇、茭白以及沉水植物伊乐藻、菹草等对水体中的氮和磷都有较高的去除率。常用的芦苇对于磷的去除率达65％。
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