2.4.2　河流生态环境问题成因分析

在分析河流生态环境问题成因之前,必须要掌握河流生态系统的结构和功能,必须对河流生态系统的几个重要过程有充分的了解。第一是水循环和水平衡过程。大气中的水通过降雨、降雪,一部分形成径流,进入地表湖泊、水库或形成地表径流,一部分渗入地下,补充地下水,还有一部分被地表植被或土壤截留,这些水,包括地表的径流或湖泊中的水,通过地表径流排泄,汇入江河、海洋,通过蒸发、植物的蒸腾作用返回大气层,这是水的自然循环,在水的循环中,包括流域水资源的平衡,流域的降水与水的储存、排放能力的平衡,当降水超出流域的排水和储存能力时,就会发生洪水,降水不足时,就会干旱,还包括地下水与地表水的平衡,一定区域的地表水与地下水之间的补给平衡,地下水位下降,地表水补给,反之,地下水也补给河流。同样,人类对水资源的适度开发,通过系统的自我调节和恢复,水生态系统会达成平衡,不会造成生态系统的破坏,但是,当水资源的开发超过水资源系统的承载力时,就会造成不可逆转性的改变,造成生态系统的破坏。第二是地理、地质、地貌过程。河流所处的地理位置、地形特点决定了河流的流向、流速、流量等特性,流域的土壤结构特点、植被类型和数量,决定了土壤侵蚀程度和河床特点,同样,河流泥沙输送能力,冲刷和淤积的平衡,也主要决定于河流本身的特点,在生态恢复建设中,要充分考虑这些地理、地质因素,保证符合河流的地质、地貌等自然特点,不能破坏原有的系统平衡。第三是河流中有机物的降解等化学过程。天然河流具有一定的自净能力,水环境容量范围内的污染物,通过河流的稀释、沉淀等物理作用和生化降解作用,会恢复河流的水质,但当污染负荷超出河流的容许范围之后,河流的水质就会急剧恶化,溶解氧含量降低,甚至伴随水体的颜色改变,因此,排入河流的污水量一定要处于河流的环境容量之内,同时,河流应保持一定的环境流量,以保证水体一定自净能力。第四是生物平衡过程。河流生态系统,是一个复杂的生态体系,由资源种类和数量以及生态系统特性决定的生物种类和数量,是一个动态的平衡,在考虑生态恢复和保护时,应综合评价生态系统的承载力,创造适合生物生存栖息环境和条件,恢复生物的种群和数量,保证物种多样性和种群、数量平衡。

在了解了上述问题之后,可以看到河流生态破坏和改变的原因很多,通常可以将其分为自然原因和人为原因两类。其中自然原因造成的生态环境改变是普遍存在的,“沧海桑田”就是指这一现象,自然变化带来的生态环境改变影响往往是相当巨大的和不可逆转的,如河流改道、洪水暴发、火山喷发等。而人为原因主要发生在人类对水资源的开发和利用过程中,如河流整治、修建水库、排水等。随着科学技术的进步,人类改变自然的能力也越来越强,相应对自然的影响也越来越大,生态破坏、水污染、物种灭绝等,全球气候变化等都与人类的活动有关。流域内水资源利用与开发的不合理,流域径流时空分布天然状况的显著变化和水质的恶化,是造成流域生态系统健康受损的主要原因,具体表现如下。

(1)气候变化造成水资源时间、空间分布不均,旱涝等极端水事件频发,天然径流年际、年内变化较大,丰枯特性增强。中国气候条件复杂,生态环境脆弱,适应任务艰巨,中国主要属于大陆性季风气候,大部分地区的气温季节变化幅度要比同纬度其他陆地地区相对剧烈,很多地方冬冷夏热,夏季全国普遍高温,中国降水时空分布不均,多集中在汛期,且地区分布不均衡,年降水量从东南沿海向西北内陆递减,水土流失和荒漠化严重,森林覆盖率只有18.21%,仅相当于世界平均水平的62%,自然湿地面积相对较少,草地大多是高寒草原和荒漠草原,北方温带草地受干旱、生态环境恶化等影响,正面临退化和沙化的危机,大陆海岸线长达1.8万多km,易受海平面上升带来的不利影响,气候变化已经引起了中国水资源分布的变化。近20年来,北方黄河、淮河、海河、辽河水资源总量明显减少,南方河流水资源总量略有增加,洪涝灾害更加频繁,干旱灾害更加严重,极端气候现象明显增多。预计未来气候变化将对中国水资源时空分布产生较大的影响,加大水资源年内和年际变化,增加洪涝和干旱等极端自然灾害发生的概率,特别是气候变暖将导致西部地区的冰川加速融化,冰川面积和冰储量将进一步减少,对以冰川融水为主要来源的河川径流将产生较大影响,气候变暖可能将增加北方地区干旱化趋势,进一步加剧水资源短缺形势和水资源供需矛盾。

(2)流域水资源开发利用过程中农业用水、工业用水、生活用水和生态环境用水的配置与流域生态环境需水规律不一致。当前国际上水资源系统规划的发展趋势,一是对水资源系统结构、供求关系的描述更深入和具体,更多地采用水文长系列分析方法;二是从区域社会、经济、环境及生态持续发展的动态角度研究水资源工程布局与供需平衡。自20世纪80年代初以来,我国开展了一系列大型水资源项目,有力地推动了水资源系统分析理论方法和模型技术的发展和应用,这些项目所建立的复杂水资源配置模型,主要研究的是如何满足生活、生产需水要求,没有同时考虑生活、生产和生态环境的需水要求,有些研究项目其配置模型甚至与流域生态环境需水规律相悖。

(3)水系人工化、天然植被破坏等下垫面的改变,改变了流域天然径流过程和天然水循环过程,使得水资源时空分布严重不平衡。随着经济快速增长,城镇化水平提高和人口不断增加,水资源不足、水污染加剧、城镇和风景区水生态的日趋退化,大多数城镇因工业、生活污水排放和农业面污染超过了当地水系生态自我修复的临界点,已成为影响我国可持续发展的主要因素之一,天然水系的过度人工化、城市化,使原有的自然风光和独特的水景观遭受破坏。

(4)建造大型水利工程,如修建水库等人类活动,改变了水资源的年内径流过程,河道内缺少必要的生态水量,地下水水位下降。拦河筑坝,开发水电,原有的生态系统严重失衡、物种消失,乱搭私建,占水建房,造成水体和水景观严重受损,使成千上万年前逐渐形成的自然人文环境发生剧变,调水过度,规模失控,致使水调出地生态遭受破坏,标准过高,投资过大,高大的防洪堤造成流域生态环境严重受损。

(5)随着社会经济的发展,环境污染日趋严重,造成河道内水质恶化,破坏了自然生态环境,生态环境承载力下降,耐干扰能力和恢复能力衰退。“九五”以来,我国重点流域水污染防治以淮河治理为先导,太湖、巢湖、滇池,以及海河、辽河相继开始,通过采取工业污染源的末端治理,以及在产业结构调整和压缩过剩生产力中,取缔、关闭、和淘汰设备陈旧、污染严重的企业等一系列措施,治理工作取得一定成效,部分水域已经接近实现第一阶段的污染防治目标。“九五”水污染防治作为我国历史上第一次大规模的流域水污染防治,积累了大量宝贵经验,对于开拓我国的环境与发展道路具有长远的战略意义,但是,从总体上看,重点流域的水污染防治工作进展还比较缓慢,取得的成果十分脆弱。在实践中暴露出来的一些问题充分说明,我国当前和今后一个时期流域水污染防治仍面临严重挑战。“九五”期间“三河三湖”的治理仅仅是拉开了我国水污染防治的序幕,在大规模治理“三河三湖”的同时,必须看到,黄河、长江的污染问题也到了非治理不可的程度了。在西部大开发中,黄河流域的经济发展将进入较快增长时期,黄河的水污染必然使沿岸的水资源短缺“雪上加霜”,长江上游沿岸地区经济社会的快速发展和城市化进程的加快,使这一地区的污染物排放量迅速增加,污染问题也随之加重,特别是三峡库区及其上游的水质不断恶化。在城镇水系方面则盲目改造、过度排放污染物至天然河渠,城市污水直接排放率居高不下,标准过低,工艺落后,城市水资源循环利用的目标远未实现,这些原因直接造成城市周边水体超出其环境容量和承载力,最终逐渐丧失其天然河渠的自我修复能力。