水土保持治理对河道生态环境的影响 摘 要：河道是流域系统的一个重要子系统，而且河道泥沙灾害所造成的损失往往是巨大的。因此，在进行水土保持治理时，就必须考虑河道系统的反馈效应，适应河流系统动平衡及可持续发展的要求，使水土保持治理建立在整体流域环境系统协调演化的科学基础之上。由此，提出了开展水土保持治理对河道系统影响的若干理论问题进行探讨。 关键词：水土保持治理；河道系统；生态影响 1.河道水土保持生态治理的重要性 水土保持的根本目的是保护环境，维护生态平衡，最终目的是保持经济社会的可持续发展。水土保持是小流域河道治理的根本，是水资源利用和保护的源头和基础，是与水资源管理互促进、紧密结合的有机整体。如何进行河道的水土保持，我们结合多年的工作实际经验，提出在水土保持治理中对河道系统影响要注意的具体问题。 江河流域多是开放的复杂环境系统。从地貌学的角度而言，该系统是由以坡面为主的能力聚集区子系统和以河道为主的能量及物质输移通道子系统构成的。水土保持治理不仅会对坡面生态环境变化产生影响，也对下游河道的演变也会有很大作用，就是说，在流域环境系统下，水土保持的效应具有级联性。然而，关于后一效应问题的研究目前并未引起人们的足够重视。 随着社会经济、科学技术的发展及山地的大规模开发，水土保持在解决江何水患和山区自然灾害中所具有的作用愈加被人们所认识。不过应当看到，水土保持是人类加诸自然环境的一种外界干预，对其必然有正负两方面的效应。如果这种干预适应自然环境的演化规律，就会促进自然环境的改善，增加其承载能力。反之，就难以达到治理的目的，可能会以糸统或大局的损失换取局部或部分的利益。例如，若水土保持治理方案不合理，将对河流系统的水沙组合关系及其输移规律产生大的干扰或破坏，很可能在得到流域局部地区的经济效益的 同时而造成下游河道泥沙灾害进一步加剧的局面。 目前，国内外对流域治理的方法和模式都有少研究成果，例如，我国80年代提出的以小流域为单元综合治理的模式，就是我国在流域治理应用基础理论方面作出的一项重大贡献。但是，就研究现状看，这些研究多局限于流域水土流失治理的土壤侵蚀学科范畴，忽视了从流域整体系统出发，研究河流对流域治理的反馈响应；片面强调了水保措施在流域治理中的减沙效益，而忽视了流域治理对河流水动力学特性及水文学特性、输沙规律的影响；更多的研究水保治理对流域大时域平均意义上的产水产沙的影响，而对洪水要造成的不利水沙关系，使河道淤积加剧等问题。这些均属于水土保持建设中存在的重大基础理论问题，直接涉及到制定江河治理方针及总体规划的科学决策。当前，国家对江河流治理、生态环境保护极为重视，大大加强了投资力度。此时对有关水土保持治理研究的现状进行分析，并提出加强研究水土保持治理对河道系统影响的问题，具有十分重要意义。 2.流域治理对河流能量输入影响 在一定的边界条件下，河流能量对河床演变趋势起着制约作用。例如，若动能减小，输沙能力降低，就不利于泥沙的输移，河床将向淤积抬高方向发展，引起泥沙淤积灾害加重。反之，若动能增加，就有利于河流输沙，河床淤积减轻。困此，分析不同治理措施配置体系下河流能量的变化，是认识水土保持治理后河道中淤演变趋势和原因的关键技术基础。 河流能量包括水动力因子形成的动能和河流地理因子形成的势能，以及化学、生物等环境因子形成的化学生物能。相对而言，水流动能是河流演变的主要动力来源。 3.小流域治理对河流水动力学特性的影响 在分析河流能量变化的基础上，进一步研究不同水土保持措施配置体系对河流水动力学特性的影响。分析内容主要包括河流纵比降、床面糙率、断面形态和流速等。同时，进一步分析输沙水力因子的变化，包括输沙率、悬移质泥沙组成等等。在分析过程中，通过对河流有关参数的统计，将水力、输沙因子的变化同流域治理体系的表征值联系起来，了解治理措施的影响作用。 研究的关键技术问题是水土保持措施不同配置体系，对河流水动力学特性影响的关联性数学模拟或反映。对于河流能量而言，其大小与流域降雨等因子具有直接的关联性，尤其是与流域治理因素的关联性较为复杂，具有一定的模糊性。 4.水土保持治理对河流特性的影响 主要是对洪水特性的影响。目前，不少专家认为水土保持治理对一般洪水有明显的影响，可使洪水过程趋于坦化，洪峰流量减小，历时不加长。但对大洪水尤其对特大洪水是否有影响，有何影响及影响多大等需要研究，这不仅对认识下游河道的演变趋势有必要，而且对制定下游的防洪宏观决策和规划也有十分重要意义。 5.水土保持治理对河道演变的影响 关于水土保持治理对河道的冲淤演变影响有很多问题需要研究，主要有：流域产水产沙与河道冲淤演变的关系、流域治理后河床冲淤变化、横断面形态调整、纵剖面调整等等，及其流域治理的關系。 在大的流域自然地理系统中，一定的自然地理背景决定着特定的河流演变规律，这种演变规律实质上是河流为适应集水区内各种地理环境因子繁纷复杂演化过程的一种由无序列到有序列的自组织功能的体现。就是说，河流的性质和演变过程集中反映了流域控制变量的影响，这些变量共同决定着河流的水文泥沙特征、河道形态特征和演变趋势。 一旦开展水土保持治理，不仅直接改变了土壤侵蚀的环境演化过程，还必然使径流量及其过程受到调蓄或干扰。而正如上述，在流域环境系统行为中存在着集水与产沙、供水与河道演变的平衡阈，当水土保持治理达到一定规模后，流域环境系统的行为将逾越这种阈，各项控制因子演变过程处于一种突变性的振荡态势，不过这种演变过程却又总是力求达到另一种新的平衡，建立相应的阈。各级支流是直接受到感应的第一层。因此，分析水土保持治理对河道演变影响的科学关键点是搞清水保措施与产水、产沙与河道演变的平衡阈关系，并以支流作为基本层次，研究下游河道演变对水土保持治理的反馈响应。 6.水土保持治理方案的河流效应研究 从流域环境系统的观点，水土保持治理的主要目标应获得三方面的效益，一是防治土壤侵蚀效益；二是农业增产效益及减少河道泥沙淤积灾害作用，而这三方面的效应效应具有相 互联系、相互平衡的关系，这种关系受约于流域系统整体稳定运行的要求。事实上只有此，才可能实现整体流域社会、经济等方面的可持续发展。关于水土保持治理的河流效应的约束参数需开展研究。同时，关于河流效应同其它效应间的关系以及在考虑河流效应约束条件下，水土保持措施配置体系的比选原理及依据也是开展研究的重要理论问题。 7.注重综合效益，改善河道流域生态环境 植被的破坏是水土流失的重要原因。地表植被覆盖对地面尤其是坡面土壤侵蚀影响极大，植被的减蚀作用主要表现在：植被茎叶对降雨雨滴动能的削减作用，对降雨的截留作用，对径流流速的减缓作用；改变土壤结构，增加入渗可以涵养水源的，固结土壤，提高土壤抗蚀性作用；植被可以减缓风速，降低风力侵蚀危害。在区域内水土流失严重地区植树造林，栽种牧草，禁止毁林、毁草；同时对沟、河、路、渠的堤岸坡面布设植被或砌护措施，防止坍塌和冲淤。在河道综合整治中，除抓好河道疏浚、护岸建设外，注重综合效益，在河岸两侧堤顶搞防护林建设，有效地防治了水土流失。 8.做好水资源管理，实现河道生态的可持续发展 做好水资源管理是水土保持的关键，其措施有以下三点： 一是坡面渗蓄、工程拦蓄天上水，使地表淡水土体深层转化，并保持在地下。因高差形成的势能，在无雨时节，上游的地下水转换为下游的地表水，维持河流用水量，保持河道常年不断流，以补给地下水，增加水资源的可利用量，发挥以淡压咸的作用。 二是减少水库、江河淤积，使水利工程延长寿命，增加效益，减轻防洪负担。 三是避免点源和非点源污染通过径流汇入受纳水体，减轻水体富营养化其它形式的污染。这一切都有利于水资源的开发利用和水环境的保护，建设景观水利、营造亲水空间的基础。同样，搞好水资源管理可以进一步增强水土保持措施的渗蓄、拦沙效益。缺少水资源管理，就会使陆地淡水在时间和空间分布上失衡，在生产、生活和生态用水分配上失调；就会使水土保持和生态环境用水的数量和质量难以得到保障，生态修复和湿地恢复难以实施；就会损害地表植被，使生态系统功能逐步退化，水土流失逐年加剧。没有水土保持，水资源管理就会推动支撑。唯有建立在水土保持基础上的水资源管理才是健康的、稳固的、可持续的。 综上所述，河道水土保持工程措施及其作用是防止水土流失、保护、改良与合理利用水土資源。维护和提高土地的生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益。因此，在进行河道流域治理时，应该本着为人们居住以及各种生物活动提供良好的环境为目标。 参考文献 [1]席承藩，徐琪，马毅杰等.长江流域土壤与生态环境建设，科学出版社，2002 [2]姚文艺，张胜利.黄河中游秃尾河流域治理对河道冲淤演变影响，土壤侵蚀与水土保持学报，2001 [3]杨华.水土保持原理与综合治理，山东科学技术出版社，2003. 5