水利工程建设对河流生态系统服务功能的影响及补偿机制研究

引言

随着社会经济的快速发展，水资源的合理开发与利用成为保障人类生存和发展的重要课题。水利工程作为水资源调控的关键手段，在防洪、灌溉、发电、供水等领域成效显著。然而，大规模的水利工程建设改变了河流的自然水文条件、地貌形态和生态环境，进而对河流生态系统服务功能产生深远影响。深入研究这种影响并建立有效的补偿机制，对于维护河流生态平衡、保障生态系统服务的持续供给、实现水利工程的可持续发展具有重要的现实意义。

1、水利工程建设对河流生态系统服务功能的重要性

1.1 防洪减灾

水利工程体系中，水库、堤坝等关键设施发挥着不可替代的防洪减灾作用。水库利用自身巨大的库容，在洪水来临时能够有效地拦蓄洪水，通过控制出库流量，极大地削减洪峰的冲击力。以举世瞩目的三峡水库为例，在每年的汛期，它犹如一座坚固的屏障，凭借科学的调度策略，将大量洪水蓄存起来，显著降低了下游河道的水位和流速，减轻了长江中下游地区面临的洪水威胁，有力保障了沿岸数千万人民的生命财产安全。同时，稳定的水位和水流条件，避免了洪水对河流周边生态系统的冲刷和破坏，为湿地、滩涂等生态栖息地的稳定存在创造了条件，确保了河流生态系统免受洪水的过度干扰，维持其生态系统服务功能的正常发挥。

1.2 水资源调配

水利工程在水资源调配方面构建起了庞大而高效的网络。跨流域调水工程，如南水北调这一世纪工程，通过修建输水渠道、泵站等设施，将长江流域丰沛的水资源跨越千山万水，精准地输送到北方缺水地区。在北方，这些调来的水资源一方面直接补充到城市供水系统，满足了居民生活和工业生产的用水需求，支撑了地区经济社会的稳定发展；另一方面，大量水资源被引入到受水区的河流、湖泊，提高了水体水位，增加了河流的径流量。例如，海河、黄河等北方河流在得到南水北调水源补给后，河道生态明显改善，干涸的河道重新焕发生机，水生生物的生存空间得到拓展，河流生态系统的活力显著提升，促进了整个生态系统服务功能的全面优化。

1.3 能源供应

水电作为水利工程衍生出的清洁能源，在全球能源结构中占据着重要地位。水电站巧妙地利用河流奔腾不息的水能资源，通过水轮机将水能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，源源不断地向社会输送大量电力。与传统的煤炭、石油等化石能源相比，水电在生产过程中几乎不产生温室气体排放，也不会释放粉尘、硫化物等污染物，有效减少了对大气环境的污染，为应对全球气候变化贡献了积极力量。这种间接的生态保护作用，让河流周边生态系统免受能源生产带来的负面干扰，保障了河流生态系统服务功能的可持续性，使得河流在发电的同时，依然能够维持自身生态平衡，为各类生物提供适宜的生存环境。

2、河流生态系统服务功能的现状

2.1 供给服务

在众多河流流域，由于长期以来对水资源的过度开发利用，河流生态系统的供给服务面临严峻挑战。许多河流在枯水期时，流量急剧减少，部分地区甚至出现河道干涸断流的极端情况。以黄河流域为例，曾经多次出现长时间的断流现象，严重影响了沿岸地区工农业生产和居民生活用水的持续供给。在渔业资源方面，过度捕捞使得鱼类种群数量锐减，再加上工业废水、生活污水等大量排入河流，造成严重的水污染，以及水利工程建设阻断了鱼类的洄游通道，多种因素叠加，导致鱼类的生存环境恶化，种群多样性急剧下降，渔业产量大幅下滑，许多传统的渔业产区面临无鱼可捕的困境。

2.2 调节服务

河流生态系统原本强大的调节洪水和气候的功能正逐渐被削弱。在一些地区，由于人类不合理的开发活动，如围垦湿地、硬化河道等，湿地面积大幅萎缩，失去了天然的洪水缓冲和调蓄能力。河道硬化使得河水无法渗透到周边土壤，破坏了水循环，降低了河流对洪水的吸纳和存储能力，一旦遭遇强降雨等极端天气，洪涝灾害的发生风险显著增加。在气候调节方面，河流生态系统中的水体、植被等对局部气候有着重要调节作用，然而随着生态破坏，这种调节作用逐渐减弱，区域内气温波动加剧，降水分布不均，影响了区域气候的稳定性，给当地居民的生产生活带来诸多不利影响。

2.3 支持服务

河流生态系统的支持服务功能遭受了严重破坏。水利工程建设大规模改变了河流的地貌形态，大坝、堤防等设施的修建，阻断了河流的自然流动，改变了河水流速、水深等水文条件，破坏了水生生物赖以生存的栖息地。许多珍稀鱼类、两栖类动物失去了适宜的产卵、育幼场所，生存面临极大威胁。同时，河流生态系统结构的改变，使得其自净能力大打折扣。微生物群落结构因环境变化而失衡，对污染物的降解和转化能力减弱，导致河流中污染物浓度不断升高，水质恶化问题日益突出，进一步破坏了河流生态系统的完整性，严重影响了其支持服务功能的正常发挥。

2.4 文化服务

随着河流生态环境的持续恶化，与河流紧密相连的文化服务功能也受到了严重冲击。在历史长河中，河流孕育了丰富的文化景观和独特的传统习俗，如一些古老的水乡古镇，依河而建，形成了独特的水乡文化。然而，由于过度的开发利用，许多河流湿地被填平用于城市建设或工业开发，曾经美丽的水乡风光逐渐消失。传统的水上祭祀、渔业文化等习俗也因河流生态的破坏而失去了生存土壤，人们对河流的情感纽带逐渐断裂，审美体验和文化认同感大幅降低，河流生态系统所蕴含的深厚文化价值未能得到有效传承和发扬，文化服务功能价值严重缩水。

3、水利工程建设对河流生态系统服务功能的影响分析

3.1 正面影响

3.1.1 改善局部生态环境

部分水利工程在规划和运行过程中，充分考虑了生态需求，通过实施生态调度策略，为河流生态系统注入了生机。例如，一些水库在满足防洪、发电等功能的同时，科学合理地安排放水时间和流量，维持下游河道一定的生态基流。这一举措为水生生物提供了稳定的生存环境，保证了鱼类等水生生物的繁殖和生存空间，有利于恢复河流局部的生态功能。在一些河流的下游地区，通过生态补水，原本干涸的湿地重新焕发生机，植被得到恢复，吸引了众多候鸟栖息，生态系统的多样性和稳定性得到提升，促进了局部生态环境的良性发展。

3.1.2 促进经济发展

水利工程的建设宛如强大的引擎，带动了一系列相关产业的蓬勃发展，有力推动了区域经济增长。水电开发项目不仅为地方提供了清洁、稳定的能源供应，满足了工业生产的用电需求，还吸引了大量工业企业入驻，促进了工业产业的集聚发展。灌溉工程的建设则极大地改善了农业生产条件，通过精准的水资源调配，提高了农田的灌溉效率，保障了农作物的生长用水，有效提高了农业生产效率，稳定了粮食产量，保障了区域的粮食安全。经济的繁荣发展为河流生态保护提供了坚实的资金和技术支持，使得在生态修复、环境监测等方面能够投入更多资源，从长远来看，对提升河流生态系统服务功能具有积极的推动作用。

3.2 负面影响

3.2.1 水文条件改

水利工程的大规模修建对河流的天然径流过程产生了深远影响。以水库建设为例，水库蓄水后，上游水位抬升，水流速度减缓，而下游流量则大幅减少，水位变化规律被彻底打破。这种水文条件的改变对水生生物的生存繁衍造成了巨大冲击。许多鱼类具有特定的洄游习性，它们需要在不同季节、不同河段之间洄游来完成繁殖、觅食等生命活动。然而，水利工程建设阻断了它们的洄游通道，例如长江流域的中华鲟、白鲟等珍稀鱼类，由于三峡大坝等一系列水利工程的建成，其洄游路线被截断，无法到达适宜的繁殖场所，种群数量急剧下降，面临着灭绝的危险。

3.2.2 河道形态改变

河道整治工程以及大坝建设等人为活动，彻底改变了河流的自然形态。原本蜿蜒曲折、形态多样的河道被人为改造成顺直、单一的渠化河道，河流的河湾、浅滩、深潭等多样化地貌特征逐渐消失。这种改变极大地减少了河流的栖息地类型，许多依赖特定地貌生存的水生生物失去了家园。河道形态的单一化还降低了生态系统的复杂性，使得生物之间的相互关系变得简单，生物多样性受到严重威胁，进而削弱了河流生态系统的稳定性和服务功能，如河流对污染物的净化能力、对洪水的调蓄能力等都受到不同程度的影响。

3.2.3 水质恶化

部分水利工程建设在一定程度上导致了水质恶化问题。一方面，水利工程使得水流速度减缓，水体的自净能力显著下降。在自然状态下，河流的快速流动能够加速污染物的扩散和稀释，同时水流与河床、河岸的相互作用有助于污染物的降解。但工程建设后，水流变缓，污染物容易在局部区域积聚， 扩散和净化。 水库蓄水后，库底大量有机物在厌氧环境下分解，释放出氮、磷等营养物质，容易引发水体富营养化问题。藻类等浮游 生物在营养丰富的环境下大量繁殖，消耗水中的溶解氧，导致水质恶化，鱼类等水生生物生存环境恶化，河流生态系统的供水功能和支持服务功能受到严重损害，影响了河流生态系统的健康和可持续发展。

4、水利工程建设对河流生态系统服务功能的补偿机制探究

4.1 经济补偿机制

4.1.1 生态补偿资金设立

政府应设立专门的水利工程生态补偿资金，这一举措对于河流生态系统的保护和修复至关重要。资金来源可采用多元化渠道，财政拨款可作为稳定的基础支持，它体现了政府在生态保护层面的责任担当，能为生态补偿工作提供持续且可靠的资金保障。水电开发收益提成也是重要组成部分，水电企业依托河流资源进行开发并获取收益，从其发电收益中提取一定比例资金用于生态补偿具有合理性。比如，可依据水电企业的装机容量、发电量等指标，按照一定比例精准核算提成金额。水资源费同样可纳入其中，用水单位和个人因使用水资源而缴纳费用，这部分费用合理分配到生态补偿资金中，实现“取之于水，用之于水生态”。通过对受益地区和部门征收费用，将资金汇聚起来，统一用于对受影响河流生态系统的保护和修复。以实际案例来说，某大型水电企业在某河流流域建设水电站后，从其每年的发电收益中提取 5%的资金，多年累计下来，为该河流因工程建设而受损的生态系统的修复提供了大量资金，有效推动了河流生态的恢复工作。

4.1.2 生态服务价值评估

建立科学的河流生态系统服务价值评估体系是实现合理经济补偿的关键前提。河流生态系统具有多种服务功能，如调节气候、涵养水源、维持生物多样性等，这些功能对于人类社会的可持续发展意义重大。为准确量化水利工程建设对生态系统服务功能的影响，需综合运用多种科学方法。例如，采用市场价值法评估河流生态系统提供的水产品等直接经济价值；运用替代成本法衡量其在防洪、抗旱等方面的间接价值。通过严谨的数据收集与分析，构建全面且精准的评估模型。根据评估结果确定合理的补偿标准，确保补偿金额能够真实反映生态系统服务功能的损失。这不仅有助于保障受损生态系统得到充分补偿，实现公平合理的经济补偿，还能显著提高补偿机制的科学性和可操作性，为水利工程生态补偿工作提供坚实的理论与实践支撑。

4.2 生态修复措施

4.2.1 栖息地修复

水利工程建设往往会对河流生态系统的栖息地造成不同程度的破坏，因此采取针对性的生态修复措施迫在眉睫。在大坝下游建设人工鱼礁是一种有效的手段，人工鱼礁可以模拟自然礁石的结构和功能，为众多水生生物提供栖息、繁殖和躲避天敌的场所。其建设应充分考虑当地水生生物的种类、习性和生态需求，合理选择礁体材料和投放位置。恢复湿地也是关键一环，湿地被誉为“地球之肾”，对于净化水质、调节河流水位、为生物提供栖息地等具有不可替代的作用。通过退田还湿、疏通河道等方式，逐步恢复河流周边湿地的生态功能。同时，在河流周边开展植树造林、种草等工作，树木和草本植物的根系能够固土保水，减少水土流失，其枝叶可以为鸟类等生物提供食物和栖息空间，进而改善河流周边的生态环境，增强生态系统的稳定性，促进生物多样性的恢复与发展。

4.2.2 生态调度

优化水利工程的调度方案，将河流生态系统的需求置于重要考量位置。在鱼类繁殖期，多数鱼类对水流、水温、水质等环境条件有特定要求，此时合理安排水库放水，确保水流速度和水温适宜，为鱼类产卵和孵化创造良好条件。在洄游期，维持一定的流量和水位，保障鱼类能够顺利洄游，完成其生命周期中的关键环节。通过科学的生态调度，模拟河流的自然水文节律，避免因水利工程运行导致河流流量、水位等水文条件的剧烈变化。例如，在枯水期适当增加下泄流量，丰水期合理控制水位，使河流生态系统能够在较为自然的水文条件下进行自我修复，逐步恢复生态平衡，维持河流生态系统的健康与稳定。

4.3 政策法规完善

4.3.1 建立生态补偿法律法规

制定专门的水利工程生态补偿法律法规是规范生态补偿工作的核心。在法规中，需清晰明确补偿主体，即那些从水利工程建设中直接或间接获益的地区、部门和企业等；补偿对象则主要是因工程建设导致生态利益受损的群体和生态系统。补偿方式可涵盖资金补偿、实物补偿、技术支持等多种形式，每种方式都应详细说明适用条件和操作流程。同时，明确补偿标准的制定依据和核算方法，确保标准的科学性与合理性。加强对水利工程建设全过程的监管，从项目规划设计阶段开始，就严格审查生态补偿相关内容是否完备；在施工建设阶段，监督生态补偿措施是否同步实施；工程运营阶段，持续跟踪补偿效果。对违反生态补偿规定的行为，依法进行严厉处罚，提高违法成本，以此保障生态补偿工作有法可依、有序开展。

4.3.2 加强环境影响评价制度

完善水利工程环境影响评价制度，将河流生态系统服务功能的影响全面纳入评价范围。评价过程中，不仅要考虑工程建设对水质、土壤等方面的短期影响，更要对其可能产生的长期生态影响进行深入分析。例如，评估工程建设对河流生态系统中物种数量、分布及生态链完整性的长期改变。通过实地调研、数据分析、专家论证等多种方式，对工程建设可能产生的影响进行全面、细致的评估。根据评价结果，针对性地提出相应的生态保护措施和补偿方案。在项目规划设计阶段，依据评价结果优化工程方案，从源头上减少水利工程建设对河流生态系统的负面影响，实现水利工程建设与生态环境保护的协调发展。

5、结束语

水利工程建设对河流生态系统服务功能既带来了积极影响，也产生了不可忽视的负面效应。为了实现水利工程的可持续发展和河流生态系统的有效保护，必须建立科学合理的补偿机制。通过经济补偿、生态修复和政策法规完善等多方面的措施，对受损的河流生态系统进行补偿和修复，促进水利工程与河流生态系统的协调发展。在未来的水利工程建设中，应充分考虑生态环境保护的要求，不断优化工程设计和运行管理，最大程度地减少对河流生态系统服务功能的影响，实现人类社会与自然生态环境的和谐共生。

参考文献：

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[3]鲁春霞，谢高地，成升魁，等.水利工程对河流生态系统服务功能的影响评价方法初探[J].应用生态学报，2023，（05）：803807.

作者简介：

1 陈扬（1992 年 1 月），性别：男，民族：汉，籍贯：陕西潼关，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：水利水电工程专业。