張云昌：淺談水生態保護與修復的理論和方法 作者：張云昌 水利部三峽工程管理司。 摘要：水生態系統是一個復雜的系統，因此水生態保護與修復涉及許多學科。近年我國在水生態保護與修復方面做了大量

作者：張云昌  水利部三峽工程管理司。

2018年，在全國生態環境保護大會上，習近平總書記發表重要講話，系統闡述了生態文明思想，其內涵主要體現在以下方面：以“人與自然和諧共生”為本質要求，以“綠水青山就是金山銀山”為基本內核，以“良好生態環境是最普惠民生福祉”為宗旨精神，以“山水林田湖草是生命共同體”為系統思想，以“最嚴格制度最嚴密法治保護生態環境”為重要抓手，以“共謀全球生態文明建設”彰顯大國擔當。如何深刻理解，并貫徹落實習近平總書記生態文明思想，筆者結合近年水生態保護與修復工作實踐，認為應加強對水生態保護與修復理論和方法的研究、宣傳，用可持續發展理論、生物多樣性理論、復雜系統理論指導水生態保護與修復工作。

水生態系統保護與修復涉及水利、生物、環境、系統、經濟等學科，甚至包括美學、社會學、歷史學等社會學科，這些學科構成了龐大的知識體系。經過梳理，認為可持續發展理論、生物多樣性理論、復雜系統理論可以作為水生態保護與修復最根本、最核心的理論。

1、可持續發展理論

1987年，世界環境與發展委員會在《我們共同的未來》報告中，將可持續發展定義為：“既能滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害的發展。”這個對可持續發展的定義已被公眾廣泛接受并引用。1995年，黨中央、國務院把可持續發展作為我國的基本戰略，號召全國人民積極參與這一偉大實踐。1997年黨的十五大把可持續發展戰略確定為我國“現代化建設中必須實施”的戰略。

我國人均淡水、耕地、森林資源占有量分別為世界平均水平的28%、40%和25%，石油、鐵礦石、銅等重要礦產資源的人均可采儲量，分別為世界人均水平的7.7%、17%、17%。而且，大部分自然資源、能源主要分布在地理、生態環境惡劣的西部地區，開采、利用與保護的成本高。資源條件的剛性約束已然成為我國可持續發展的巨大挑戰。因此必須在可持續發展理論指導下全面推進節能、節水、節地等工作，進一步提高資源能源利用效率，加快推進資源能源生產方式和消費模式轉變。

2、生物多樣性理論

生物多樣性是人類賴以生存的條件，是經濟社會可持續發展的基礎，是生態安全和糧食安全的保障。各國正在采取一致行動以共同應對日益嚴重的全球性生物多樣性危機。1992年，在巴西里約熱內盧舉行的聯合國環境與發展大會上簽署了《生物多樣性公約》《里約宣言》，在發布的《地球憲章》中指出，“地球提供了生命演化所必需的條件，生命群落的恢復力和人類的福祉依賴于：保護一個擁有所有生態系統、種類繁多的動植物、肥沃的土壤、純凈的水和清潔的空氣的生物圈。資源有限的全球環境是全人類共同關心的問題。保護地球的生命力、多樣性和美麗是一種神圣的職責”。《生物多樣性公約》于1993年12月29日正式生效，目前共有196個締約方，中國是最早的締約方之一。該公約具有法律約束力，旨在保護瀕臨滅絕的動植物和地球上多種多樣的生物資源。

1994年6月，經國務院環境保護委員會同意，原國家環境保護局會同相關部門發布了《中國生物多樣性保護行動計劃》。該行動計劃確定的七大目標已基本實現，26項優先行動大部分已完成，行動計劃的實施促進了我國生物多樣性保護工作的開展。

水生態系統是地球上最大的生態系統，是長期自然、歷史進化的結果，水生態的平衡是人類生存和發展的基礎，維持生態平衡是保持生物多樣性的條件。雖然生態平衡是一種相對平衡而不是絕對平衡，是一種動態的平衡而不是靜態的平衡，但是我們在實施有可能影響生態平衡的行為時要審慎。因此在開展水生態保護與修復工作中要重視生物多樣性理論，使生物的多樣性得到保護。

3、復雜系統理論

水生態系統可分為淡水生態系統和海水生態系統。按照現代生物學概念，每個池塘、湖泊、水庫、河流等都是一個水生態系統，均由生物群落與非生物環境兩部分組成。生物群落依其生態功能分為：生產者（浮游植物、水升高等植物），消費者（浮游動物、底棲動物、魚類）和分解者（細菌、真菌）。非生物環境包括陽光、大氣、無機物（碳、氮、磷、水等）和有機物（蛋白質、碳水化合物、脂類、腐殖質等），為生物提供能量、營養物質和生活空間。因此可以說，水生態系統就是一個復雜的巨系統。

復雜系統理論就是要研究解決復雜系統中的共性問題，即復雜性問題。復雜性科學是建立在系統科學基礎之上的，是對系統科學的發展和深化，而非線性科學中的許多理論和方法，是研究復雜性科學的有力工具。復雜系統一般具有開放性、不確定性、非線性、涌現性以及不可預測性特征，我們在制定水生態保護和修復方案時，要考慮系統諸因子的狀態和關系，并及時監測所采取手段的有效性并做出調整。

對于水生態的保護與修復，生態學家、水利學家做了大量的研究，在實踐中也取得了豐富的成果。為了便于理解、記憶和把握，筆者提出“一條主線、六個字”的基本方法。

1、一條主線

水生態保護與修復要圍繞一條主線，人要發展，魚要生存，我們簡單地稱之為“人魚線”。

人類居于生物圈--地球生態系統的頂端，人是一切價值和意義，人要發展毋庸置疑。魚位于水生態系統食物網的頂端，魚類的生存狀態能夠很好的評價生態完整性。魚類群落通常包括代表各個營養級的一系列種類，如雜食性魚類、食草性魚類、食蟲性魚類、濾食性魚類和食魚性魚類等。魚類也能反映有藻類、浮游動物和浮游植物、水生植物、大型無脊椎動物的生存狀況。通過魚類還可以監測出急性的毒理效應（某些分類單元的缺失）和脅迫效應（生長緩慢，繁殖力下降）。通過對不同年份間補充群體和種群動態的調查可以了解干擾事件的關鍵時間點。洄游性魚類可以作為棲息地連續性或片段化的可靠指示種。

2、水生態保護與修復策略

解決當前水生態損害嚴重問題，我們認為要采取“調、控、退、通、改、拆”綜合措施解決。“調”是生態調度，“控”是控制水污染，“退”是退建還水、退田還湖，“通”是河湖連通，“改”是對已建涉水工程進行生態化改造，“拆”是對在保護區、重點風景名勝區、特有魚類棲息地修建的小型工程要采取堅決措施拆除，恢復原貌。

（1）生態調度

生態調度費省效宏，是水生態保護與修復的第一選擇。生態調度沒有統一的定義，從目前國內的實踐看，大致有兩種調度模式被冠以生態調度之名。一是三峽集團總公司開展以促進四大家魚和中華鱷產卵為目的的調度。二是水利部在福建召開的生態調度試點會，以保證水庫下游生態基流為目標的調度。筆者認為，這兩種調度可稱為狹義的生態調度。此外水利部珠江水利委員會組織了壓咸補淡調度、黃河水利委員會組織過調水調沙調度。這些調度也應算作單目標的生態調度。

筆者傾向于把生態調度定義為維護河湖健康和生物多樣性的調度。生態調度目前在國內外開展的時間不長，理論和實踐基礎都很薄弱，在建設生態文明的新時代，要組織多學科的力量開展聯合攻關，完善理念，豐富實踐，進而制定重要河流生態調度的目標、標準、規程，實施生態調度，促進重要河流的生態保護與修復。

（2）控制污染

水污染對水生態的影響是不言而喻的。控制污染，當務之急是落實《水污染防治法》第二十條和第二十一條。新修訂的《水污染防治法》“第二十條”重申了“國家對重點水污染物排放實施總量控制制度”，并在“第二十一條”中的排污許可管理要件中增加了“水污染物排放總量”控制內容，但這一制度沒有完全落地。

河流污染治理的目標是改善河湖水質，必須控制“入河污染物總量”。主要基于以下理由：

一是“達標排放”不能確保河湖水質改善。在點源污染控制方面，以往提出的要求是“達標”排放，并習慣性認為，“達標”排放對環境是安全的。即使按照污水一級排放標準控制，其排出的廢污水水體也將劣于地表水V類。當一個地區的產業布局較密集時，其水污染物排放對河湖水質的危害是巨大的。

二是即使是各段水污染物排放實施總量是不超量的，但河流或湖泊仍然呈現為污染狀態。這主要是因為河湖污染物總量計算錯誤，不是按河湖自凈能力做的測算，沒有考慮歷史累積的污染物和污染物在一定時空的新的物理化學反應。河湖污染物總量分配方法錯誤，按河流長度平均分配，逐段累積，污染物到下游會超過自然凈化的閾值。

（3）退建還水

退建還水完整準確的表述應是退去各種建設，包括養殖、種植、房地產、工業區等對水域的侵占，恢復原來的水域。

以長江為例，新中國成立以來，長江中下游地區約1/3以上的湖泊被圍墾，圍墾總面積達到1.3萬km2以上。這一數字大約相當于目前鄱陽湖、洞庭湖、太湖、洪澤湖和巢湖五大淡水湖泊面積總和的1.3倍。因圍墾消失的湖泊達到1000多個，蓄水容積減少了500億m3。

1998年大洪水過后，國家做出了退田還湖的決策。經過多年的工作，洞庭湖退田還湖增加了長江洪水調蓄能力，但仍未能從根本上解決問題。由于長江中下游地區高度發達、人口稠密，使退田還湖政策不可持續。解決長江中下游防洪問題，重點還是要加強蓄滯洪區建設。

在其他流域，退田還湖問題還沒有破題。在財力允許的條件下，要有計劃、有步驟的推進退田還湖工作。

（4）河湖連通

2010年水利部門就對江湖連通工作進行了部署，當年召開的全國水利規劃計劃工作會議提出：“江湖連通是提高水資源配置能力的重要途徑，要構建引的進、蓄的住、排的出、可調控的江湖水網體系，根據豐枯變化調度引流，實現水量優化配置，提高供水的可靠性，增強防洪保障能力，改善生態環境。”十年過去了，現在看來，這一工作思路擴大了河湖連通工作的范圍，給河湖連通附加了一些不屬于它的作用和功能。

河湖連通工程是生態修復工程，不是水資源配置工程、防洪工程和排污工程。河湖連通是修復被人為阻隔的河與湖的連通，其根本的目的是為水生生物提供多樣化的生境和育肥場所，保護生物的多樣性。如果說河湖連通還達到了一些其他的目的，那也是河湖連通工作的副產品，而不應成為主要目的。

河湖連通工作的技術難點是恢復歷史原貌、恢復自然連通性與防洪和人類利用的矛盾。

（5）生態化改造

雖然早在20世紀90年代，水利、航運學界就有一些人已經認識到傳統水利航運工程對生態帶來的破壞，并采取了一些措施，但新觀念、新技術的推廣過程總是曲折漫長的。幾十年來修建了大批非生態型水利航運工程，對這些工程進行生態化改造勢在必行。

非生態型水利、航運工程數量龐大，近期可以從以下三個方面著手：

一是對渠化的河道進行改造。所謂的“河道渠化”是指：①平面布置上河道形態直線化，也就是將蜿蜒曲折的天然河道改造成直線或折線形人工河道。②河道橫斷面規則化，把自然河道復雜的斷面變成梯形、矩形和弧形等規則幾何斷面。③河底材料的硬質化，河道的邊坡及河床采用混凝土、砌石等硬質材料。蜿蜒曲折的河流是長期自然歷史演化的結果，具有天然的合理性，河流形態的改變——河流縮短、河漫灘縮小、深潭及淺灘序列消失——使地貌空間異質性明顯下降，水生生物生境變得單調化，棲息地數量減少，生物多樣性下降。

國內外的大量實踐表明，對渠化的河道進行生態化改造取得了明顯的成效。“歐共體”通過實施“鮭魚一2000計劃”，對萊茵河進行生態修復，到2000年全面實現了預定目標，沿河森林茂密，濕地發育，水質清澈潔凈。鮭魚已經從河口洞游到上游一帶(瑞士)產卵，魚類、鳥類和兩棲動物重現萊茵河。基西米河生態修復工程是美國迄今為止最大的河流恢復工程，通過實施回填運河、開挖原有河道、拆除水閘、恢復洪泛區和沼澤地等工程，使原河道中過度繁殖的植物得到控制，新沙洲的新發展，恢復了洪泛區；葉林沼澤地，創造了多樣的棲息地，水中溶解氧水平提高，水質明顯改善，許多已經匿跡的鳥類又重新返回基西米河，科學家證實該地區鳥類數量增長了3倍。

二是增建過魚設施。過魚設施包括魚道、魚閘、升魚機和集運魚系統幾種形式。修建過魚設施問題在業內和社會上受到廣泛關注和討論。筆者認為，高壩大庫由于大壩上游生境已發生重大變化，不宜修建過魚設施。

三是增建分層取水設施。水庫存在水溫分層現象，為減緩下泄低溫水對下游水生生物或農田灌溉的不利影響，需要采取必要的水溫恢復和調控措施。一些大壩只在一個高程設出水口，這樣的工程需要進行技術性改造。

（6）拆除違規設施

拆除違規小水電工作邁出了可喜的步伐。2018年12月14日，水利部、國家發改委、生態環境部、國家能源局聯合下發了《關于開展長江經濟帶小水電清理整改工作的意見》。意見提出了總體目標：限期退出涉及自然保護區核心區或緩沖區，嚴重破壞生態環境的違規水電站，全面整改審批手續不全、影響生態環境的水電站，完善建管制度和監管體系，有效緩解長江經濟帶小水電生態環境突出問題，促進小水電科學有序可持續發展。2020年年底前完成清理任務。

要科學認識小水電的地位和作用。小水電在改革開放初期的大發展，對緩解用電緊張局面，促進地區經濟發展，提高人民生活水平方面發揮了不可替代的作用，應給予充分肯定，但任何問題都是時代的問題，在建設生態文明的新時代，在供電能力大幅度提升的條件下，適當退出一些小水電也是時代進步的表現。

習近平總書記在河南省鄭州市召開的黃河流域生態保護和高質量發展座談會上，發出了“讓黃河成為造福人民的幸福河”的偉大號召。貫徹落實好習總書記的講話精神，把一條條河打造成造福人民的幸福河，需要深刻理解習近平生態文明思想，高度重視水生態保護與修復工作。本文闡述了可持續發展、生物多樣性和復雜系統理論，都是比較偏向認識論方面的理論，而對水力學、水生態學、環境科學等應用科學方面的理論沒有展開，是因為筆者認為認識是實踐的先導，在當下觀念轉變至關重要。闡述了“一條主線，六個字”的基本方法，對生態教育、制度建設等問題也沒有涉及，這些問題也是非常重要的。本文僅作為拋磚引玉，希望更多的專家學者參與討論，共同推進水生態保護與修復工作。

編者：歡迎讀者留言討論。

總編輯：趙翠  整理：李靜  編輯：王俊蘭