水資源保護利用中生態(tài)工程論文范文

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1中國的水資源問題

就目前來看，我國面臨的水問題主要有三個：洪澇災(zāi)害頻繁、水資源短缺和水污染嚴(yán)重。

1．1洪澇災(zāi)害頻繁

20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初，我國幾大江河流域頻頻發(fā)生洪災(zāi)，1998年發(fā)生在長江、嫩江和松花江流域的特大洪水，造成全國29個省（自治區(qū)、直轄市）農(nóng)田受災(zāi)面積2229萬hm2，死亡4150人，房屋倒塌685萬間，直接經(jīng)濟損失2551億元，這充分暴露了我國江河堤防薄弱、湖泊調(diào)蓄能力較低等問題。近年來，國家加大了對防洪工程的投入，一些重要河流的防洪狀況得到了改善。

1．2水資源短缺

農(nóng)業(yè)方面，現(xiàn)有的0．44億hm2灌溉面積中尚有0．067億hm2灌溉保證率低，不能滿足干旱年份的灌溉要求；工業(yè)及城市用水方面，230個被調(diào)查城市中，嚴(yán)重缺水的有40多個，占17％，一般缺水的140個，占63％。鄱陽湖、洞庭湖、太湖、巢湖、洪澤湖五大淡水湖，面積已縮小1／4甚至1／2，水資源短缺問題越來越嚴(yán)重。

1．3水污染嚴(yán)重

中國七大水系和內(nèi)陸河流水質(zhì)評價的123個重點河段中，符合《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》1、2類的占25％，符合3類的占27％，屬4、5類的占48％。具有監(jiān)測資料的200多條河流中，有850條受到污染，230條受到嚴(yán)重污染，有60％的水質(zhì)達不到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，有11％的水質(zhì)不符合農(nóng)業(yè)灌溉要求，有6％的毒物含量超過污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

2生態(tài)工程定義

不同的學(xué)者對生態(tài)工程定義有不同的認識。Teal（1991）認為生態(tài)工程是基于自然的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計而非傳統(tǒng)的工程技術(shù)。美國H．T．Odum將生態(tài)工程定義為“人類利用自然能源對環(huán)境進行控制”，20世紀(jì)80年代后，生態(tài)工程在歐洲及美國逐漸發(fā)展起來，提出了生態(tài)工程技術(shù)，即“依據(jù)對環(huán)境生態(tài)的了解，以最小的投入達到對環(huán)境損害最小的一些技術(shù)”。我國生態(tài)學(xué)家、生態(tài)工程建設(shè)先驅(qū)馬世駿先生給生態(tài)工程下的定義為：“生態(tài)工程是借助生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合結(jié)構(gòu)最優(yōu)化方法，設(shè)計的促進分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。

3生態(tài)工程的應(yīng)用實例

3．1生態(tài)工程在解決水資源污染中的應(yīng)用

3．1．1濕地生態(tài)工程設(shè)計

濕地介于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)，水位接近地表，或以淺水形式覆蓋地表。濕地中有周期性的水生植物生長、終年飽和的土壤水分和不透水層。通過物理、化學(xué)、生物等過程使?jié)竦刂形廴疚锝到狻Ⅸi指出可以通過自然人工濕地減緩水流的速度，增加水力停留時間，吸收輸入濕地的營養(yǎng)成分，濕地植物如蘆葦和水葫蘆能有效地吸收有毒物質(zhì)，有利于毒物和雜質(zhì)的沉淀和排除，截留了68％的氮、43％的鱗；除此之外，還指出人工濕地利用可以吸收氮磷的經(jīng)濟作物，一方面減少了水體的富營養(yǎng)化，另一方面，增加了一定的經(jīng)濟收入。朱棣等以山東南四湖為例，進行人工濕地生態(tài)工程設(shè)計，利用不同植物種類對水生生活的適應(yīng)性狀不同，吸收水體中的特定污染物質(zhì)，分別設(shè)立了浮水植物區(qū)、挺水植物區(qū)、沉水植物區(qū)三級處理污水工藝，對BOD5處理率為90．8％，COD為80．9％，懸浮物為91．1％，N和P的處理率為80％和75％。

3．1．2緩沖帶截留技術(shù)

緩沖帶，全稱保護緩沖帶，最早是由美國農(nóng)業(yè)部國家自然資源保護局。緩沖帶是指利用有一定寬度的植被與受納水體隔開，減少污染源和河流、湖泊之間的直接連接并且能夠控制土壤侵蝕伴隨的養(yǎng)分流失。劉鵬指出水體岸邊的緩沖林帶通過控制侵蝕，減少徑流中氮、磷濃度，防止流失泥沙、養(yǎng)分進入河道水體。毛戰(zhàn)坡等指出氮在緩沖帶內(nèi)的截留作用主要是隨泥沙沉降、反硝化作用、植物吸收；磷在緩沖帶內(nèi)的截留主要是磷隨泥沙的沉降及溶解態(tài)磷在土壤和植物殘留物之間的交換，以及緩沖帶土壤中植物根孔的形成有利于過濾作用的增強和吸附容量的擴大。

3．1．3水塘系統(tǒng)

天然的或人工的水塘，通過其間歇性的雨與河流進行水、養(yǎng)分的交換，同時降低流速，使懸浮物得到沉降，增加水流與生物膜的接觸時間，水塘對非點源污染物的滯留和凈化能力很強。劉興國等以水塘系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種生態(tài)工程化循環(huán)水池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過水質(zhì)交換，使水體水質(zhì)變好，同時還起到節(jié)水、減排效果。劉鵬利用多水塘系統(tǒng)，以水塘為點、溝渠為線的流域系統(tǒng)，表明多水塘系統(tǒng)能截留來自農(nóng)業(yè)的氮、磷污染負荷94％以上。

3．1．4土地處理系統(tǒng)

土地處理系統(tǒng)是將土地處理技術(shù)與多種符合生態(tài)、環(huán)保要求的技術(shù)整合成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)區(qū)域污水的循環(huán)處理和資源化利用。劉明輝等利用土壤、微生物、植物組成的生態(tài)系統(tǒng)通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物轉(zhuǎn)化和植物吸收等來凈化污水。劉鵬利用高分子如PAM能與水相互作用增加入滲、減少徑流的特性來改善土壤的結(jié)構(gòu)和增加土壤中團聚體的穩(wěn)定性。

3．2生態(tài)工程在解決水資源不足問題中的應(yīng)用

當(dāng)前最主要的就是雨水的資源化，不僅可以減輕區(qū)域洪澇，還能夠充分地利用雨水資源。汪毅將生態(tài)工程應(yīng)用到雨水收集利用中，指出利用南方院區(qū)普遍存在的水塘和魚塘，配以必要的鋼筋混凝土調(diào)節(jié)池，利用天然防滲材料，實現(xiàn)了利用自然條件來為工程服務(wù)的初步設(shè)想。王一鈞等采用了自然回收凈化、部分間接利用的雨水回收利用生態(tài)工程，指出利用雨水生態(tài)塘調(diào)蓄雨水凈化的同時，也提高雨水的利用率上；另外提出水保耕作技術(shù)如帶狀間作技術(shù)、糧草等高帶狀輪作技術(shù)、等高耕作技術(shù)等在不同程度上起到攔蓄徑流、減少土壤沖刷、提高糧食產(chǎn)量的作用。

4展望

本文結(jié)合水資源的現(xiàn)狀，針對當(dāng)前存在的主要水問題，總結(jié)歸納了生態(tài)工程措施在水資源保護和利用中的應(yīng)用，由于現(xiàn)有資料的限制，本文未能總結(jié)當(dāng)前水利生態(tài)工程的措施，人們越來越認識到水利工程建設(shè)可能對環(huán)境帶來的負面效應(yīng)，生態(tài)工程在水利建設(shè)上的應(yīng)用將成為研究的重點。

作者：劉莉張曉婉單位：山東師范大學(xué)人口資源與環(huán)境學(xué)院