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摘要：水是生態系統的重要組成部分。河流、湖泊中的水與生物群落（包括動物、植物、微生物）共存通過氣候系統、水文循環、食物鏈、養分循環及能量交換相互交織在一起。水是生物群落生命的載體，又是能量流動和物質循環的介質。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。水利工程學應吸收、融合生態學的理論，建立和發展生態水工學。在滿足人們對水的各種不同需求的同時，水利工程還應滿足水域生態系統完整性、依存性的要求，恢復與建設潔凈的水環境，實現人與自然的和諧。

關鍵詞：生態水工學水環境工程理念

我國江河、湖泊和水庫普遍受到污染，直接威脅著飲用水的安全和人民的健康，影響到工農業生產和農作物安全水污染也加劇了水資源短缺。究其污染原因，未經處理的工業廢水排放是最重要的點污染源，工業廢水造成水污染占水污染負荷50％以上。由于農田施用化肥、農藥形成的農田徑流，畜禽養殖業排放的廢水、廢物，是我國水環境的重要面污染源。湖泊、水庫、河流、海灣的底部沉積物蓄積著多年來排入的大量污染物，稱為內污染源，目前已是水體富營養化和赤潮形成的重要因素。水環境整治的重點是對污染源的治理與控制，特別是抓好工業和生活廢水的源頭治理是解決問題的關鍵。

近幾年來，為改善流域的水環境，恢復生態系統，水利部門加強了流域的綜合管理，通過統一調度，初步扭轉了黃河、塔里木河及黑河持續斷流的局面。使黃河三角洲地區生態系統得到明顯改善，塔里木河及黑河流域下游的胡楊林復蘇，鳥類及野生水禽返回，趨于惡化的生態系統得到了初步恢復。事實說明，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系統方面也是大有作為的。生態建設已經成了水利工作的重要任務。在這樣的大背景下，我們所討論的問題是：

一個地區，一個流域生態系統的恢復與改善，反過來對于改善水質會產生什么影響？

新建的水利工程如何避免或減少對原有生態系統的負面影響？水利工程建設除了能滿足人對水的多種需求的同時，如何對流域生態系統的改善作出貢獻？

一、水在生態系統中的地位和作用

我們需要討論的問題是：水質狀況與生態系統的關系，水在生態系統中扮演的角色，進而討論在一個健全的生態系統中的水質問題。

1．生態方法修復水體技術帶給我們的啟示

生態方法水體修復技術，是利用培育的植物、動物或培養、接種的微生物的生命活動，對水中污染物進行轉移、轉化及降解作用，從而使水體得到凈化的技術。生態方法水體修復技術包括：人工濕地處理技術、生物膜法處理技術、土地處理技術及生物操縱技術等。人工濕地是利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。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，有利于加強對污染物的降解作用。這些微生物吞噬污染物分解為二氧化碳和水。土地處理技術是以土地為處理設施，利用土壤—植物系統的吸附、過濾及凈化作用和自我調控功能，達到某種程度對水的凈化。一般用污水灌溉牧草或農作物。生物操縱技術的原理主要是利用營養級鏈狀效應達到凈化水的目的。比如在湖泊水庫中投放經選擇的魚類，用以吞食另一類小型魚類，借以保護某些浮游動物不被小型魚類吞食，這些浮游動物的食物正是人們所討厭的藻類。這些技術在國內外都已經有一些成功的工程實例。比如深圳沙田鎮人口10萬人有小工廠300余家。工業污水排入附近的田角河，造成水質嚴重惡化。為解決污染問題，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，使廢水達到河流排放標準。韓國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藻、菹草等對水體中的氮和磷都有較高的去除率。常用的蘆葦對于磷的去除率達65％。

如果要問，生態方法處理污水的技術原理是什么呢？可以說自然界本身對于江河湖泊就具備一種很強的自我修復能力或稱自凈能力，這種技術不過是對自凈能力的一種強化，是人們遵循生態系統自身規律達到治污目的的一種嘗試。

2．生態系統的各要素之間的依存性與制約性

所謂生態系統（Ecosystem），是指一定空間中的生物群落（動物、植物、微生物）與其環境組成的系統，其中各成員借助能量交換和物質循環形成一個有組織的功能復合體。近年，也有學者把人類活動作為生態系統的要素。在這里“系統”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律組織在一起，從而使這個整體具備了統一的功能特性。