中国水利现代化初探

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  摘要:水是人类社会不可或缺的重要资源,如何更好的认识和利用有限的水资源对于社会的发展至关重要。本文首先介绍了人类社会与水的关系和发展历程;在对人—水关系充分认识的基础上简述了我国水利建设发展现状;最后介绍了水利发展中新的设计理念和实践经验。
  关键词:水利现代化;发展现状;设计理念;实践经验
  Abstract: Water is an important resource for human society, how to better understanding and use of limited water resources are crucial for social development. This paper firstly introduces the relationship and the development of human society and the water; in the full understanding of the relationship between man and water on the present situation of water conservancy construction and development in China; finally introduced the development of water conservancy in the new design concepts and practical experience.
  Key words: water conservancy modernization; development status; design; practice and experience
  中图分类号:[TV-9]文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
  一、水利现代化发展研究
  水利建设的现代化是为国家现代化服务的,因此水利行业现代化首先要满足国家现代化进程中社会对水的各种需求。但是,水资源是有限的,对水资源的开发利用又必须遵循自然规律。水利行业的现代化还表现为能清楚地认识水的基本规律,引导社会对水资源进行合理利用,控制不合理的需求和消费。
  纵观人类社会对水的开发利用大致经历过五个阶段:
  (一) 以防洪建设为主的阶段
  人类社会要求发展首先要确保自己的安全,特别是人类开始在水域周边定居之后就必须进行防洪建设。一般是堤防、城墙、城区排水系统等,并且随着社会经济水平的提高,不断提高防洪建设水平。
  (二) 以供水建设为主的阶段
  人类社会防洪安全得到一定保障之后,经济就会发展。经济发展到一定程度之后,水的供需矛盾就日益突出,这时各种引水、配水等供水系统的建设成为水利建设的主要内容,经济越发展,要求供水能力和保障率越高。
  (三) 以水资源保护为主的阶段
  伴随社会经济的发展,供水量越高,排污量增加,水域的污染将造成重大社会问题。因而水资源保护、改善水域水质等水环境建设将成为水利建设的主要内容。
  (四) 以景观建设为主的阶段
  在水质问题基本解决之后,随着人类生活水平的不断提高,旅游事业的发展,人们会对水域周边的景观提出较高的要求。因此,以水域空间管理,为人们提供良好的休息娱乐空间为主要内容的水利建设将首先在城市周边地区得到发展。
  (五) 以生态修复为主的阶段
  随着人们对保护生物多样性意识的增强,人们重新审视自然水域在生态环境中的作用,要求恢复水系自然生态功能的呼声越来越高。水域不仅要清洁、美观,而且要求水域生机盎然。即回归自然、修复水域的生态系统成为目前发达国家水系管理的主要内容。
  综上所述,水利建设内容的变化,是由于社会经济的发展所推动。社会经济发展的不同阶段,社会对于水利行业的需求也不断变化。 在经济发展的初期,社会要求有一个基本的安全发展空间,保持社会的稳定,首先要求防洪安全建设,所以水利建设的初期,多以大型防洪工程建设为主。在防洪安全、供水问题基本解决后,社会经济会有较快的发展,同时污染物的排放量大幅度增加,水系污染问题突出,在社会经济发展的中期对水资源的保护问题将成为社会关注的焦点。 当社会经济实力较强时,水系的污染问题可以得到解决,人们生活质量提高、假期增加,旅游业的发展要求水系周边有优美、舒适的休闲娱乐空间,以水边景观建设为主的水域周边空间管理是社会经济比较发达阶段的水利工作重点。 在社会经济进入发达阶段时,人们将不再满足水清、景美,而要求有更丰富多样的生态系统,对水系的生态修复是社会经济和文化发达的重要标志。
  二、中国水利建设发展现状
  我国近年来由于经济发展十分迅速,但由于前期水利建设投资不足,问题积累较多。在防洪方面城市防洪标准不高,大江大河可防中、小洪水;在供水能力方面北方缺水严重,江河断流,但地下水开采能力较强,造成地下水严重超采;水域污染已十分严重,流经城市的水系普遍呈严重污染,重大污染事故时有发生;在一些大城市水系已开始景观建设,但水质普遍较差;水系的生态修复问题尚没有引起足够重视。我国目前水利方面存在的问题主要包括以下几方面:
  (一)流域水循环的短路化
  流域水循环的短路化是指由于水利工程的大量建设使流域水循环的时间过程加快的现象。在自然状态下,流域内的降雨在落到地面后,一部分经过地表产汇流的过程汇入河道,再流入湖泊和海洋,另一部分渗入地下,通过渗流缓缓地回归河道,形成河流的基流,整个流域的水循环时间过程较长,河流的基流分布较均匀,地下水位保持正常水平。但是,大量堤防和水库建成后,降雨迅速汇入河道,其水量大部分被贮存在水库内,河道内的汇流又因为河道的疏浚和堤防的修建而快速地排入大海,流域的水循环时间过程加快。
  (二)流域水循环的绝缘化
  河流的广大中下游平原地区大多是河流泛滥形成的冲积平原,河流的洪水泛滥过程不仅是一个灾害的形成过程,也是一个形成冲积平原的生态过程。河流洪水的泛滥给广阔的洪泛区带来水资源、土沙、肥料、物种、鱼类饵料,并冲洗河流和土壤的污染,维持流域的特有生态系统,因而洪水的泛滥过程也是一个生态过程。但是,由于河流防洪工程体系的建设,河流不再泛滥,洪泛区的水循环与河流的水循环无关,称之为绝缘化。洪泛区水循环的绝缘化不仅杜绝了洪水灾害,同时也中断了洪泛区的生态过程,使广大洪泛区的生态系统难以维持。
  (三)流域生态系统的孤立化
  生态系统是连续的,起源于水域的生态系统由水生物、两栖生物、陆地小动物、陆地大型动物等形成一个连续的流域生态系统,通过食物链关系维持流域生态系统的平衡。但是,水库的建设破坏了河流的连续性,堤防的建设破坏了水陆的连续性,使大量湿地消失。同时,陆地渠道、公路、铁路等大型连续性工程的建设也割断了流域生态系统的连续性,流域内的动物难以自由移动觅食,生物通道被阻隔,连续的生态系统被分割成一个个孤立的区域,生态系统的食物链被破坏,生态系统难于保持平衡。
  三、新水利设计理念及實践
  进入21世纪,人们对水利建设的要求应当是全方位的。恢复碧水蓝天、山川秀美,营造良好的水系,恢复水系的资源功能、环境功能和生态功能,已成为新时期水利发展建设的逐流。
  近年来,我国经济的快速发展也推动了水利事业的进步。在湖泊水环境的治理中,比较普遍重视湖泊的生态修复,采用生态技术改善河流湖泊的水质。如湖滨带的修复、湿地净化、生物氧化塘、有机污染物的微生物分解等。在成都、北京、上海、广州、宁波等一些大城市,在城市河道的整治中,把改善城市景观作为主要的目标,深受市民的欢迎。
  
  图1 成都府城河河岸亲水景观
  (图1)成都市府南河的整治中考虑了生态景观,比较注重文化氛围,受到了联合国的奖励(图1)。引进法国的现代技术观念,以喷泉和水幕电影为主的宁波水广场,深最受群众喜爱,居民经常网上相约,志愿打扫广场。上海市提出了投入1000亿打造上海市的水系统。北京市也提出了在奥运会之前建设环城河、奥运湖的计划,同时在温榆河的改造中提出了把河道两岸建成绿色生态走廊的规划。广州市在最近完成的珠江堤防规划中,充分考虑了景观、亲水、生态等方面的要求。在我国的城市水利建設中已经提出了景观环境、生态修复、水文化等许多新的课题。水利建设的工作内容、基础理论、施工方法等都在不断丰富和进步,对水利工作者提出了新的要求和挑战。
  (一)丰富多彩的水域景观
  原始的水域及周边的景观是自然生成的景观,水域景观由水域、过渡域、周边陆域三部分的景观构成。
  水域的景观由水域的基本特征所决定,或是碧波万顷的湖泊,或是奔腾咆哮的大河,或是清澈见底的涓涓溪流,……。几乎每一条河流,每一个水域都具有各自的性格、各自的风貌。水域的景观基本是由水域的平面尺度、水深、流速、水质、水生态系统、地域气候、风力、水面的人类活动等要素所决定。
  过渡域的景观是指岸边水位变动范围内的景观,在平原地区湖泊和河流周边多是水草茂密的湿地,大片的苇草,鸟飞鹤舞。在山区的河流两岸、湖泊的周围大多是因为水位剧烈变动造成的裸露坡地。
  河流周边的陆域景观,主要是由地理景观所确定,但是在人口稠密区,更多的是受人文景观的影响。如江南水乡的小桥、流水、人家;长江、黄河源头的涌泉、沼泽、草原;两岸猿声啼不住的长江三峡绝壁;……。
  各不相同的水域、过渡域、陆域景观组成了丰富多彩的水域自然景观。这些景观成为祖国的宝贵自然遗产,成为吸引一代又一代人为之赞叹、欣赏、讴歌、献身的壮丽河山。现在又成为祖国的重要旅游资源,为国家创造了大量的财富,也为世界所认知,许多自然景观由于长期人类的巧妙营造,被列入世界文化遗产。
  这样宝贵的自然遗产,由于人类活动的影响,水域的自然特征正逐渐消失,自然景观被人工化。如大江大河的堤防多采用人工材料;两岸湿地消失;沿河开山修建公路,边坡岩石裸露,植被破坏;城市的河道用混凝土包裹,完全变成了人工渠道;……。同时,由于河道水质的污染,许多城市河道变成暗渠,原有的河道空间变成了道路或其它建筑,自然景观彻底消失。目前我国的很多河流已经变得和运河没有什么两样。
  现在,人们的观念有了很大的进步,建立了社会可持续发展的原则。其中特别提出了保护生物多样性的概念,认为保护生物多样性是维护生态系统平衡,保障人类自身健康发展、支持社会可持续发展所不可缺少的条件。因此,保持环境的自然特征已经不仅是一个单纯的景观问题,它已经成为保护生物多样性所必须的条件。所以现代水域景观建设的重点任务是恢复水域景观的自然特征,在此基础上通过景观建设满足人们的审美要求。几百年不变的单调人工景观很难满足几代人的审美要求,每天看着同样的人工环境,用不了几年就会感到厌倦。而具有自然特征的环境景观,随着季节的变化显得多姿多彩,能够更好地满足人们对景观的审美要求。
  回归自然成了水域景观建设发展的主流,先后提出了“多自然河流”、“建设家乡河”等概念。多自然河流意味着河流应当具有更多的自然特征,比如尽量少采用人工建筑材料,或用天然材料覆盖必须使用的人工材料(图2);又如在已经被渠化的河道中恢复弯道,变均匀断面河道为宽窄不一,深浅变化的,适合多种鱼类生存的河道(图3)。家乡河更多地表达了成年一代对于童年时代家乡河流的记忆和怀念,几十年前的河流有着丰富的自然特征,童年时代大多有戏水、捕鱼捉虾、野游等美好的记忆。实际上家乡河就是指这种具有丰富自然特征,可以给人们提供舒适的休闲娱乐空间的水域环境。
  
  
  城市河流的景观建设要充分考虑城市居民的要求,建设一些与城市整体景观相和谐的河流公园,使城市两岸周边的空间成为最引人入胜的休闲娱乐空间(图4)。
  
  为了便于居民欣赏水域景观,在景观建设中还需要有亲水性,即创造人与水接近的条件。如亲水平台、亲水广场等(图5、图6)。
  
  河道的景观设计要充分考虑到观赏者可能到达的角度和位置。比如站在桥上沿水流方向所看到的景观称之为“流轴景”;站在此岸看另一岸的景观称为“对岸景”;乘船在河上由近处看到的河岸景观称为“水上景”;由空中看到的河流景观称为“俯瞰景”。好的景观设计应当使各种景观都精彩。
  河流的景观设计应当考虑到整体景观的和谐、景观的个性化、景观的透视效果、景观的耐看和居民的接收程度。设计的内容包括:岸线形状、护岸形式、护岸材料的选择、护岸材料的纹理和亮度、河岸休闲娱乐空间的创立、亲水活动空间、近岸水生物的活动空间等。河流景观的设计既要考虑到工程的要求,又要考虑景观和生态的要求,不能简单地把园林设计搬到水边来,要创立独立的河流景观设计理论。
  (二)历史悠久的中国水文化
  河流的景观以及河流所发生的各种现象对人的感官产生刺激,人们对这种刺激会产生感受和联想,通过各种文化载体所表现出来的作品和活动都可以称为水文化。由于人类的生活和生产活动都离不开水,长期以来积累了丰富的水文化。历史水文化也是一种宝贵的文化遗产,记录了我国的自然、地理、灾害和社会变迁等。我国的水文化大致包括了以下一些形式和内容。
  诗歌类:在唐宋诗词中,讴歌大江大河、湖泊壮丽景观的作品随手可得。表达水灾之后民众流离失所的悲惨民谣也有很多记录。
  碑刻类:在石碑和岩石上刻记曾经发生过的水现象。如三峡白梦梁的鱼纹石刻及相应文字记录了历史上发生过的长江枯水位;都江堰的石碑记录了李冰的治河原则;黄河花园口蒋介石题刻的石碑记录了抗日战争时期黄河人工决堤的惨剧。
  绘画类:山水画一直是我国文化的主流,表达了人们对水域景观的追求和向往,其中以清明河上图最具代表性,它精细地记录了黄河下游曾经有过的繁荣。
  史记传说类:在中国数千年的治水活动中,涌现过许多民众心目中的英雄人物,他们的事迹被文字记载,或经过长期口头流传,形成了丰富的历史和文学。如关于大禹治水,三过家门而不入的故事,至今家喻户晓。
  信仰类:由于人们对水灾的恐惧和对治水人物的崇拜,逐渐形成有宗教色彩的信仰。如随处可见的龙王庙、禹王庙、纪念李冰父子的二王庙、纪念韩愈治理韩江的韩王庙等。英雄人物逐渐被神化,至今香火不断。
  祭祀类:在历史上每当遇到干旱和洪水,民众苦不堪言,迷信地认为是上天在发怒,常常举办各种祭祀活动,祈求降雨、平安。
  民俗类:长期在水畔生活的人群或民族,为表达人与水的亲密关系,或为了纪念某一事件和人物,或为了表达丰收的喜悦之情而举行的活动,长期以来演变成为民俗。如西双版纳傣族的泼水节、洞庭湖区的赛龙舟等。
  科学著作类:在长期的治水活动中,人们也加深了对水的认识,也涌现了一些治水的专家,形成理论,汇聚成书。比较有名的如《山海经》、潘季训的治水方略等。
  我国的水文化内容极其丰富,有很多具有保存和研究价值。
  (三)倡导现代的水文化
  “水是人类文明的一面鏡子”,这话十分深刻。水域的严重污染,说明流域内居民的生产生活方式不文明,缺少优秀的水文化。优秀的水文化可以促进人水关系的协调,落后的水文化使人水关系紧张。在现代的水利建设中也应当倡导水文化,既要注意保存我国历史遗留的优秀水文化,又要创造现代的水文化。在现代社会,由于人与水关系的变化,水文化也在不断地变化。
  既然有水文化存在,在进行水利工程建设时要充分注意保护该地区的优秀水文化,这应当成为水利工作者的职责。例如对三峡白梦梁鱼纹石刻等文物的保护;在水文化活动、民俗盛行的地方,要为居民从事水文化活动保留足够的场所(图7)。如在赛龙舟盛行的水域,堤岸建设要方便人群观看比赛,又如钱塘江堤防的建设既要便于大规模的观潮活动,又要有足够的安全保证。但是,如果在水利建设中缺少水文化意识,就有可能破坏了当地的水文化。例如河流污染、断流、渠化等都可能从根本上破坏了地方水文化的基础。“太湖美,美就美在太湖水”这样家喻户晓的歌词,如今很难引起人们的共鸣。
  由长期历史人类活动所创造的特定水域周边的人文景观,例如能够充分体验江南人水和谐的有代表性的古城镇,也应当通过综合整治,使其重现当年风貌。
  在保存历史水文化的同时,还应当将现代技术、文化、观念引进代水利建设中来,创造现代水文化。如在河岸建设高技术手段的水文化展览馆、现代雕塑(图8)、大型喷泉(图9)、水上娱乐、水幕电影、音乐广场、水上夜景游览、焰火晚会等。
  现代水文化的创立的基本原则是满足现代人们对水文化的基本需求、反映现代人与水的关系、体现现代科技进步。在不断总结现代水文化发展经验的基础上,创造新的水利建设理论,充分展现我国水利建设事业的文化内涵。并且通过水文化的发展,引导社会建立人水和谐的生产生活方式。
  
  结语
  我们进行水利建设的最终目标是提高国土的安全度、舒适度和富裕度,保障社会的可持续发展。水域的景观建设、水文化的体现也是达到这一目标所必须的。要实现这一目标,需抓紧制定我国水利现代化的行动计划,包括人才培养、资金保障、技术进步、法制建设、管理体制改革等。通过宣传和教育来弥补我国水利观念上的落后,通过发展水利科技和增加水利投入来解决水利技术的落后要,通过有力的体制改革和法制建设来解决管理体制上的落后。
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