一、引言

许多水利工程的建设改变了河流的天然水文情势，阻断了生物洄游通道，破坏了栖息地，导致生态系统失衡，生物多样性减少，对生态环境产生了长期且深远的影响。在当前生态文明建设的大背景下，人们对生态环境保护的意识日益增强，如何解决水利工程带来的生态问题，实现水利工程与生态环境的和谐共生，成为水利领域亟待解决的重要课题。

二、水利工程引发的生态问题

2.1 对水文系统的影响

2.1.1 改变河流天然流量和水位

水利工程中的大坝、水库等设施改变了河流的天然流量过程。在丰水期，水库蓄水，使下游河流流量大幅减少；枯水期时，水库放水以满足用水需求，导致下游流量变化与自然状态下差异显著。黄河流域的一些水库，在非汛期蓄水，造成下游部分河段流量锐减，甚至出现断流现象，严重影响了河流生态系统的正常功能。水位的大幅波动也会对周边生态环境产生不良影响。

2.1.2 影响河流流速和流态

大坝的修建使河流流速减缓，原本湍急的水流变为相对平缓的库区水流。这种流速的改变对河流生态产生多方面影响。流速减缓使得河流对污染物的稀释和搬运能力下降，污染物易在局部区域积累，导致水质恶化。河流中依赖急流环境生存的水生生物，如某些鱼类和底栖生物，因流速改变失去适宜的生存条件，其种群数量和分布范围受到影响。此

2.2 对生物多样性的影响

2.2.1 破坏水生生物栖息地

水利工程建设导致水生生物栖息地遭到严重破坏。水库淹没了大量的陆地和水域，许多水生生物的产卵场、育幼场和觅食地被淹没消失。工程建设还改变了水体的理化性质，如水温分层现象，深层水温度较低，当大坝下泄低温水时，会对下游水生生物的生长、发育和繁殖产生冷害，影响其生存和种群数量。

2.2.2 影响陆生生物生存

水利工程建设区域的施工活动直接破坏了大量陆生生物的栖息地，砍伐森林、平整土地等行为使得许多动植物失去了生存空间。水库蓄水导致周边陆地面积减少，使一些陆生动物被迫迁移，可能因找不到适宜的栖息地而死亡。水库周边生态环境的改变，如湿度增加、植被类型变化等，也会影响陆生生物的食物资源和栖息环境，进而影响其种群数量和分布。

2.3 对土壤环境的影响

水库蓄水后，库区地下水位上升，在蒸发作用下，土壤中的盐分随水分上升到地表，水分蒸发后盐分积累，导致土壤盐碱化。这种现象在干旱和半干旱地区的水库周边尤为明显。

2.4 对气候影响

大型水利工程的建设对局部气候产生了一定影响。水库形成大面积水面，水分蒸发量增加，使周边地区空气湿度增大，降水条件可能发生改变，部分地区降水量有所增加。水体的热容量较大，水库对周边地区气温有一定调节作用，使库区附近昼夜温差减小。

三、生态水利工程概述

3.1 生态水利工程的概念与内涵

生态水利工程是指在满足人类对水资源合理需求的基础上，充分运用生态学原理和方法，将水利工程建设与生态环境保护有机结合，以实现水资源可持续利用和生态系统健康稳定发展的水利工程。

3.2 生态水利工程的设计原则

3.2.1 生态系统完整性原则

生态水利工程设计应充分考虑生态系统的完整性，确保工程建设不会对整个生态系统的结构和功能造成严重破坏。在规划阶段，要对工程所在区域的生态系统进行全面评估，包括生物群落、栖息地、水文过程等要素。尽量避免对关键生态区域和生态廊道的破坏，维持生态系统的连通性和稳定性。

3.2.2 尊重自然规律原则

遵循自然规律是生态水利工程设计的重要原则。水利工程建设应顺应自然水文循环、河道演变、生态演替等规律，减少对自然过程的人为干扰。在设计防洪工程时，应充分考虑河流的天然行洪能力和洪水演进规律，采用合理的防洪标准和工程措施，避免过度改变河道形态和水流特性。

3.2.3 可持续发展原则

生态水利工程设计要以可持续发展为导向，确保工程在长期运行过程中，既能满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害。在工程规划时，要综合考虑水资源的合理利用、生态环境保护和社会经济发展的长远利益，实现三者的协调统一。

四、生态水利工程的应用措施

4.1 生态护岸工程

4.1.1 生态护岸的类型与特点

生态护岸是生态水利工程的重要组成部分，其类型丰富多样，各有特点。植被型护岸利用植物根系固土护坡，如在河岸种植柳树、芦苇等植物，植物根系可以深入土壤，增强土壤的抗侵蚀能力，同时为水生生物提供栖息地和食物来源，具有良好的生态功能，还能美化环境。

4.1.2 生态护岸的生态功能

生态护岸具有多种生态功能。它能有效防止河岸坍塌和水土流失，保护河岸的稳定性。通过植被的拦截和吸附作用，减少进入河流的污染物，净化水质，例如芦苇等水生植物能够吸收水中的氮、磷等营养物质，降低水体富营养化程度。

4.2 河道生态修复工程

4.2.1 河道形态修复

河道形态修复旨在恢复河道的自然形态，包括蜿蜒性、深潭浅滩序列等。通过拆除不合理的人工硬质化河道设施，恢复河道的自然弯曲度，使水流能够自然摆动，形成多样化的水流条件。这有助于提高河道的自净能力，为水生生物创造更适宜的生存环境。

4.2.2 水生植被恢复

水生植被恢复是河道生态修复的关键环节。选择适合当地水质、水深和光照条件的水生植物，如沉水植物、浮叶植物和挺水植物进行种植。沉水植物如苦草、黑藻等，能够吸收水中的营养物质，增加水体溶解氧，改善水质。

4.3 水库生态调度

4.3.1 生态调度的目标与理念

水库生态调度的目标是在保障水库防洪、发电、供水等传统功能的基础上，兼顾生态系统的需水要求，实现水资源的综合效益最大化和生态系统的可持续发展。其理念强调将生态因素纳入水库调度决策过程中，充分考虑水库下泄流量、水温、水质等对下游生态系统的影响。

4.3.2 生态调度的实施方法

实施水库生态调度需要采用一系列科学方法。首先，要确定合理的生态流量指标，通过对河流生态系统的研究，结合不同水生生物的需水特点，确定满足生态系统基本功能的最小流量和适宜流量范围。然后，利用先进的监测技术，实时监测水库的水位、流量、水温、水质以及下游河道的生态状况等信息，为调度决策提供数据支持。

五、结论与展望

5.1 研究结论

水利工程在促进经济社会发展方面发挥了巨大作用，但不可否认其对生态环境造成了诸多负面影响，如改变水文系统、破坏生物多样性、影响土壤环境以及改变局部气候和景观等。这些生态问题不仅威胁到生态系统的稳定和平衡，也对人类的可持续发展构成挑战。

5.2 未来展望

未来，随着生态文明建设的深入推进和人们对生态环境保护意识的不断提高，生态水利工程将迎来更广阔的发展空间。在技术创新方面，应加强多学科交叉融合，利用先进的信息技术、生物技术、材料技术等，研发更加高效、环保、可持续的生态水利工程技术和方法。。

参考文献

[1] 董哲仁。生态水利工程原理与技术 [M]. 北京：中国水利水电出版社，2007.

 [2] 董哲仁。生态水利工程学 [M]. 北京：中国水利水电出版社，2019.

 [3] 水利部黄河水利委员会。中国古代水利中的生态思想与智慧 [EB/OL]. [2024 - 01 - 09].