水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的原則

1、水處理設(shè)備與儀表教案模塊一水生態(tài)修復(fù)技術(shù)概述任務(wù)1水生態(tài)修復(fù)與保護(hù)學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)項(xiàng)目2水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的原則學(xué)時(shí)1學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的原則教學(xué)重點(diǎn)水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的原則教學(xué)難點(diǎn)水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的原則參考資料（1）水利部水資源管理中心. 水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用M. 中國(guó)水利水電出版社, 2015.（2）趙進(jìn)勇, 董哲仁, 孫東亞,等. 河流生態(tài)修復(fù)負(fù)反饋調(diào)節(jié)規(guī)劃設(shè)計(jì)方法J. 水利水電技術(shù), 2010, 41(9):10-14.（3）張紹良, 張黎明, 侯湖平,等. 生態(tài)自然修復(fù)及其研究綜述J. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2017, 31(1):160-166.水生態(tài)修復(fù)應(yīng)遵循自然規(guī)律和經(jīng)

2、濟(jì)規(guī)律，既重視生態(tài)效益，也講求社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。其目標(biāo)和內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)水資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境相結(jié)合；人工適度干預(yù)與自然界自我修復(fù)相結(jié)合；工程措施和非工程措施相結(jié)合。生態(tài)效益的重點(diǎn)放在水質(zhì)改善、自然界水文情勢(shì)和河流自然地貌形態(tài)修復(fù)。應(yīng)遵循產(chǎn)出效益最大化和投入成本最小化的一般經(jīng)濟(jì)原則，采取負(fù)反饋分析規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，統(tǒng)籌兼顧，因地制宜。生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展是中國(guó)未來社會(huì)發(fā)展的必經(jīng)之路，我們不能走發(fā)達(dá)國(guó)家曾經(jīng)走過的先污染后治理的老路，也不能投入大量的資金來保護(hù)生態(tài)環(huán)境，放慢經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)度。經(jīng)濟(jì)發(fā)展一旦受到限制，便會(huì)產(chǎn)生一些系列的社會(huì)問題，造成環(huán)境保護(hù)失去經(jīng)濟(jì)的支撐，更加不利于環(huán)境的保護(hù)。1.生態(tài)效益與社會(huì)經(jīng)

3、濟(jì)效益相統(tǒng)一的原則在水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)過程中，堅(jiān)持發(fā)展知識(shí)經(jīng)濟(jì)，依靠科技和高新技術(shù)，增加資源的利用率，減少資源消耗，開發(fā)新能源取代有限資源，能很好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)可有效利用自然資源，提高資源的配置效率，減少?gòu)U棄物的生產(chǎn)和排放，使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞達(dá)到最小。循環(huán)經(jīng)濟(jì)在環(huán)境保護(hù)上表現(xiàn)為污染的“低排放”甚至是“零排放”，并把資源綜合利用、生態(tài)設(shè)計(jì)、清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展等融為一體，從而達(dá)到低消耗、低污染、高利用的目的，以最小的資源和環(huán)境成本，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。加快技術(shù)創(chuàng)新，不斷推廣節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材的新工藝、新技術(shù)，降低產(chǎn)品的資源消耗，推行清潔

4、生產(chǎn)技術(shù)，減少和避免資源的浪費(fèi)與對(duì)環(huán)境的破壞。同時(shí)，加快工業(yè)化進(jìn)程。堅(jiān)決淘汰那些技術(shù)落后、能源消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)出較低的產(chǎn)業(yè)，控制物耗高、污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鼓勵(lì)扶持能耗低、污染小、附加值高的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，大力扶植環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。健全環(huán)境法律體系，應(yīng)從環(huán)境立法、環(huán)境問題和環(huán)保實(shí)際出發(fā)，堅(jiān)持以人為本、人與自然和諧的理念，來維護(hù)生態(tài)平衡，改善生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善離不開經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展也離不開現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力。中國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中要充分考慮生態(tài)環(huán)境的最大負(fù)荷力，建立起“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”的國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)可持

5、續(xù)發(fā)展2.恢復(fù)河流自然地貌多樣性和自然水文情勢(shì)的原則河流地貌特征的多樣性是河流生態(tài)修復(fù)的重要內(nèi)容。河流地貌多樣性修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施需要了解流域特征，以及河流與流域之間所進(jìn)行的能量、物質(zhì)交換情況和河道泥沙輸移情況,并綜合運(yùn)用河岸帶廊道修復(fù)、河流蜿蜒性修復(fù)、河流斷面多樣性修復(fù)、深潭-淺灘序列的創(chuàng)建、河道內(nèi)局部地貌特征的改善、生態(tài)型岸坡防護(hù)技術(shù)等河流地貌多樣性修復(fù)方法。同時(shí)將流域內(nèi)不同級(jí)次的河流、水陸交錯(cuò)帶、高地等部分作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行考慮，綜合規(guī)劃，提出一套完善的實(shí)施措施和步驟，并需要利用生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、地貌學(xué)、泥沙學(xué)、水力學(xué)及景觀學(xué)等多種學(xué)科的交叉研究成果。河流地貌多樣性修復(fù)中需恰當(dāng)處理與防洪目標(biāo)的關(guān)

6、系，要兼顧棲息地多樣性與防洪安全二者的不同需求。此外，還要正確處理河流地貌特征多樣性保護(hù)與修復(fù)中與沿河兩岸土地利用之間的矛盾，從而確保河流地貌特征多樣性的修復(fù)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。3.投入最小化和生態(tài)效益最大化原則恢復(fù)被人類干擾而退化的水生態(tài)系統(tǒng)需要付出的努力要比開發(fā)利用水生態(tài)系統(tǒng)大得多。水生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目往往需要投入大量的資金，如何評(píng)估修復(fù)的成本與效益,這是河流生態(tài)修復(fù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)需要面對(duì)的重要課題。水生態(tài)修復(fù)帶來的影響是多方面的。同傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉工程、防洪工程等的性質(zhì)相類似,生態(tài)修復(fù)工程也需要初期的投入、隨后的各種支出,最后產(chǎn)生對(duì)人類有價(jià)值的效益。然而河流生態(tài)修復(fù)工程的經(jīng)濟(jì)分析有其特點(diǎn)。考察生態(tài)修復(fù)方案時(shí)

7、,傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析方法一直是對(duì)擬建工程的效益賦予貨幣價(jià)值,然后直接與預(yù)期的成本進(jìn)行比較。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境和資源的成本與效益。效益成本比最高的方案是選擇的解決方案。4.發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自然修復(fù)功能生態(tài)系統(tǒng)都具有自然修復(fù)的能力，包括污染物的自凈化植被的再生、群落結(jié)構(gòu)的重構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)等。其理論基礎(chǔ)主要包括: 生物地球化學(xué)循環(huán)、種子庫(kù)理論(生態(tài)記憶)、定居限制理論、自我設(shè)計(jì)理論、演替理論、生態(tài)因子互補(bǔ)理論等來自恢復(fù)生態(tài)學(xué)的基本原理。對(duì)于污染物，生態(tài)系統(tǒng)通過生物地球化學(xué)循環(huán)具有自我凈化的能力，例如土壤中重金屬可在物理、生物、化學(xué)作用下失活或轉(zhuǎn)化，從而減輕重金屬毒害。水資源中含砷、石油類等污

8、染物，也可以自然衰減，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于破壞的植被，根據(jù)定居限制理論，在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)前期可通過先鋒植物、土壤種子庫(kù)等為植被的再生提供基礎(chǔ)，且這一能力十分突出，即使在重度損毀下依然存在著永久種子庫(kù)。對(duì)于損毀的群落結(jié)構(gòu)，生態(tài)系統(tǒng)可利用自身恢復(fù)力，通過"種子庫(kù)"所記錄的物種關(guān)系形成先前穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)，而根據(jù)自我設(shè)計(jì)理論，退化生態(tài)系統(tǒng)也能根據(jù)環(huán)境條件合理地組織自己形成穩(wěn)定群落。對(duì)失去的生態(tài)系統(tǒng)功能，雖然自然修復(fù)很難像人工修復(fù)那樣定向且全面地修復(fù)各影響因子，但生態(tài)因子的調(diào)節(jié)性能力 某一因子量的增加或加強(qiáng)能夠彌補(bǔ)部分因子不足所帶來的負(fù)面影響 使生態(tài)系統(tǒng)能夠保持相似的生態(tài)功能，例如，土壤

9、中微生物的增加，可以提高營(yíng)養(yǎng)元素的活性從而彌補(bǔ)土壤肥力的不足，提高系統(tǒng)生物產(chǎn)量。修復(fù)的目的在于利用，如果破壞后的系統(tǒng)沒有承載人類活動(dòng)，不能為人類利用，那么這種破壞的修復(fù)，企業(yè)不會(huì)投入，政府也不會(huì)干預(yù)。例如，在戈壁灘上、在沙漠里采礦，也會(huì)造成地表沉陷，但是這里荒無人煙，沉陷治理好后也沒有利用價(jià)值，所以這些沉陷不會(huì)被企業(yè)修復(fù)。由此可見，人工修復(fù)是為了獲得修復(fù)對(duì)象的利用價(jià)值，那些沒有利用價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng)就只能靠自然恢復(fù)。換句話說，礦區(qū)生態(tài)破壞往往是面狀的，但人工修復(fù)往往針對(duì)局部，呈現(xiàn)點(diǎn)狀分布，所以自然修復(fù)的部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工修復(fù)的部分。由于對(duì)自然修復(fù)的認(rèn)知度不高，目前自然修復(fù)的技術(shù)研究進(jìn)展不大，生態(tài)修復(fù)

10、實(shí)踐中，自然修復(fù)區(qū)域多局限于封育手段的實(shí)施。根據(jù)我們的定義，自然修復(fù)時(shí)依然可以并且需要技術(shù)投入，但是工程需具有輕量化，低擾動(dòng)的鮮明特征，其目的在于引導(dǎo)和控制生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)進(jìn)程。為此，除傳統(tǒng)封育技術(shù)外，微生物技術(shù)、種子庫(kù)技術(shù)、動(dòng)物技術(shù)等也是未來自然修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向。5.工程措施與非工程措施相結(jié)合工程措施是指興建水利工程（如建水庫(kù)，大堤，涵閘等措施）以達(dá)到調(diào)節(jié)洪量，削減洪峰或分洪.滯洪等，改變洪水其自然運(yùn)動(dòng)狀況，最終控制洪水，減少損失。是個(gè)硬件措施。非工程措施是指通過法律，行政，經(jīng)濟(jì)手段以及直接運(yùn)用防洪工程以外的其他手段減少洪災(zāi)損失的措施。例如頒布和大力宣傳關(guān)于水利的法律法規(guī)（規(guī)范從事水利工程

11、的工作人員的操作規(guī)范）；建設(shè)現(xiàn)代化的防汛指揮系統(tǒng)（做到及時(shí)有效地處理水利危機(jī)以減少損失）；開展洪水保險(xiǎn)等等；是個(gè)軟件措施。其兩者的目的都是為民造福，減少經(jīng)濟(jì)損失。兩者相依相存，缺一不可，少了工程措施，如同巧婦難為無米之炊，少了非工程措施，興利就可能成為災(zāi)難。6.遵循負(fù)反饋調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)原則所謂“負(fù)反饋調(diào)節(jié)”是大系統(tǒng)控制論的一個(gè)重要概念。首先需要定義“目標(biāo)差”概念，目標(biāo)差是指一個(gè)大系統(tǒng)的現(xiàn)狀與預(yù)定目標(biāo)的偏離程度。負(fù)反饋調(diào)節(jié)的本質(zhì)是設(shè)計(jì)一個(gè)使目標(biāo)差不斷減少的過程，通過系統(tǒng)不斷將控制后果與目標(biāo)差進(jìn)行比較，使得目標(biāo)差在一次次調(diào)整中逐漸減小，最后達(dá)到控制的目的。在河流生態(tài)修復(fù)這一大系統(tǒng)中，河流生態(tài)系統(tǒng)是被控制

12、系統(tǒng)，人們的規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)是控制系統(tǒng)。河流生態(tài)修復(fù)過程是控制系統(tǒng)與被控制系統(tǒng)相互作用的過程。在生態(tài)修復(fù)過程初期，人們規(guī)劃設(shè)計(jì)了一套河流生態(tài)修復(fù)方案，包括初步確定了修復(fù)目標(biāo)。項(xiàng)目開始實(shí)施后，人們按照制定的修復(fù)方案施工和管理，其實(shí)質(zhì)是向河流生態(tài)系統(tǒng)輸入一系列干擾，促使其向良性方向發(fā)展。河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)這種干擾持續(xù)地作出響應(yīng)，其演進(jìn)方向具有多種可能。對(duì)于干擾的生態(tài)響應(yīng)，系統(tǒng)以信息的方式輸出。輸出的大量信息可以分為四大類型，即水文、水質(zhì)、地貌和生物。通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期、持續(xù)地進(jìn)行水文、水質(zhì)、地貌和生物監(jiān)測(cè)。經(jīng)過信息濾波和傳輸,進(jìn)入生態(tài)狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)。評(píng)估系統(tǒng)需要有適當(dāng)?shù)脑u(píng)估模型支持，能夠?qū)恿魃鷳B(tài)系統(tǒng)狀況作出綜合評(píng)估。目標(biāo)差評(píng)估系統(tǒng)的作用是對(duì)于現(xiàn)狀與歷史狀況進(jìn)行對(duì)比分析和判斷，分析生態(tài)系統(tǒng)的演進(jìn)方向，判斷生態(tài)現(xiàn)狀與修復(fù)目標(biāo)的偏離程度。如圖1中，在時(shí)刻a2開展了評(píng)估，需要判斷河流生態(tài)狀況到底在包絡(luò)圖的什么坐標(biāo)位置，系統(tǒng)依據(jù)這些評(píng)估結(jié)果判斷生態(tài)修復(fù)過程的方向是好轉(zhuǎn)、持平或者惡化。如