河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)探求

河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)探求摘要：水利工程建設(shè)一方面給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來了巨大利益，一方面對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)造成了脅迫。人們?cè)诜此贾刑岢鋈绾涡迯?fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的問題，并對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。關(guān)鍵字：河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)水利工程建設(shè)一方面給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來了巨大利益，一方面對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)造成了脅迫。人們?cè)诜此贾刑岢鋈绾涡迯?fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的問題，并對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。從上世紀(jì)70年代開始，水利工程與河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系問題，在行業(yè)內(nèi)外引起了廣泛的關(guān)注。人們從不同角度分析了水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響，進(jìn)而提出如何進(jìn)行補(bǔ)償，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了河流生態(tài)修復(fù)的理論與工程實(shí)踐。在新的時(shí)期如何結(jié)合我國國情研究和規(guī)劃河流生態(tài)修復(fù)，成為我們的重要課題。為此，本刊記者李平、趙建平采訪了著名水利專家、中國水利水電科學(xué)研究院教授、全球水合作組織（GWP）中國技術(shù)顧問委員會(huì)主席董哲仁博士。什么是“脅迫”本刊記者：水利工程與河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系問題逐漸引起了人們的重視，人們對(duì)河流的改造規(guī)模有多大？董哲仁：幾千年來，人類為了自身的安全與發(fā)展，對(duì)于河流進(jìn)行了大量的人工改造。特別是近一百多年來利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，對(duì)河流進(jìn)行了大規(guī)模開發(fā)利用，興建了大量工程設(shè)施，改變了河流的地貌學(xué)特征。河流一百年的人工變化超過了數(shù)萬年的自然演進(jìn)。有學(xué)者估計(jì)，至今，全世界有大約60％的河流經(jīng)過了人工改造，包括筑壩、筑堤、自然河道渠道化、裁彎取直等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界壩高超過15米或庫容超過300萬立方米的大壩有45000座。其中大約40000座大壩是在1950年以后建設(shè)的。建壩最多的國家依次為中國、美國、前蘇聯(lián)、日本和印度。本刊記者：近來在國內(nèi)有一些學(xué)者認(rèn)為水利工程對(duì)于河流生態(tài)有負(fù)面影響，并對(duì)此提出了批評(píng)，您有什么看法？董哲仁：一方面，這些工程為人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為了防洪、供水、灌溉、發(fā)電和航運(yùn)等目的，現(xiàn)在和將來，社會(huì)還離不開水利工程。另一方面，水利工程卻極大改變了河流自然演進(jìn)的方向。自然界和人類活動(dòng)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)造成的壓力，生態(tài)學(xué)中稱為脅迫（stress）。人們始料未及的是，對(duì)河流大規(guī)模的改造，造成了對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度的退化。這種退化也降低了河流生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，大自然對(duì)于人類的恩賜因此而減少，這樣反過來又損害了人類自身的利益。我認(rèn)為，我們水利工作者應(yīng)該站在可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的高度，承認(rèn)和正視這種負(fù)面影響，還要以主動(dòng)的態(tài)度，應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)。本刊記者：人類活動(dòng)對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫主要來自哪些方面？董哲仁：人類活動(dòng)對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫主要來自以下幾個(gè)方面：工農(nóng)業(yè)及生活污染物對(duì)河流造成污染；從河流、湖泊和水庫中超量引水，使得河流本身流量無法滿足生態(tài)用水的最低需要；通過對(duì)湖泊、河流灘地的圍墾擠占水域面積以及上游毀林造成水土流失，導(dǎo)致湖泊、河流的退化；在河流的水庫中，不適當(dāng)?shù)匾胪鈦砦锓N造成生物入侵；水利工程對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。最后的問題是我們討論的重點(diǎn)。本刊記者：您認(rèn)為水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫主要有哪些表現(xiàn)形式？董哲仁：水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫主要表現(xiàn)在兩方面：一是自然河流的渠道化，二是自然河流的非連續(xù)化。所謂“河流渠道化”，一種是指平面布置上的河流形態(tài)直線化，即將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流或人工河網(wǎng)；另一種是指河道橫斷面幾何規(guī)則化，即把自然河流的復(fù)雜形狀變成梯形、矩形及弧形等規(guī)則幾何斷面；還有河床材料的硬質(zhì)化，即渠道的邊坡及河床采用混凝土、砌石等硬質(zhì)材料。河流的渠道化改變了河流蜿蜒型的基本形態(tài)，急流、緩流、彎道及淺灘相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規(guī)則化，也改變了深潭、淺灘交錯(cuò)的形勢(shì)，生境的異質(zhì)性降低，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態(tài)系統(tǒng)退化。自然河流的非連續(xù)化分筑壩和筑堤兩種。筑壩是順?biāo)鞣较虻暮恿鞣沁B續(xù)化。流動(dòng)的河流變成了相對(duì)靜止的人工湖，流速、水深、水溫及水流邊界條件都發(fā)生了重大變化。水庫形成后也改變了原來河流營養(yǎng)鹽輸移轉(zhuǎn)化的規(guī)律。由于水庫截留河流的營養(yǎng)物質(zhì)，氣溫較高時(shí)，促使藻類在水體表層大量繁殖，產(chǎn)生水華現(xiàn)象。藻類蔓延遮蓋住大植物的生長使之萎縮，而死亡的藻類沉入水底，在那里腐爛的同時(shí)還消耗氧氣。溶解氧含量低的水體會(huì)使水生生物“窒息而死”。由于水庫的水深高于河流，在深水處陽光微弱，光合作用也弱，導(dǎo)致水庫的生態(tài)系統(tǒng)比河流的生物生產(chǎn)量低，相對(duì)要脆弱，自我修復(fù)能力弱。由于靠水庫進(jìn)行人工徑流調(diào)節(jié)，改變了自然河流年內(nèi)豐枯的水文周期規(guī)律，即改變了原來隨水文周期變化形成脈沖式河流走廊生態(tài)系統(tǒng)的基本狀況。最后，眾所周知，不設(shè)魚道的大壩對(duì)于洄游魚類是不可逾越的障礙。另一類非連續(xù)性是由于筑堤引起的。堤防也有兩面性。一方面起防洪作用，另一方面又妨礙了汛期主流與岔流、灘地及死水區(qū)之間的溝通，阻止了水流的橫向擴(kuò)展，形成另一種側(cè)向的水流非連續(xù)性。堤防把干流與灘地和洪泛區(qū)隔離，使岸邊地帶和洪泛區(qū)的棲息地發(fā)生改變。原來可能擴(kuò)散到灘地和洪泛區(qū)的水、泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)，被限制在堤防以內(nèi)的河道內(nèi)。植被面積明顯減少。魚類無法進(jìn)入灘地產(chǎn)卵和覓食，也失去了躲避風(fēng)險(xiǎn)的避難所。魚類、無脊椎動(dòng)物等大幅度減少，可能導(dǎo)致灘區(qū)和洪泛區(qū)的生態(tài)功能退化。“趨利避害”還是“因噎廢食”本刊記者：從上世紀(jì)70年代開始西方國家一些學(xué)者反對(duì)建設(shè)大壩，近來國內(nèi)也有類似的輿論，那您認(rèn)為我國應(yīng)該選擇什么樣的態(tài)度來應(yīng)對(duì)呢？董哲仁：首先，對(duì)于水利工程建設(shè)，要充分肯定水利工程對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要作用。我們要承認(rèn)水利工程為經(jīng)濟(jì)社會(huì)服務(wù)這個(gè)基本現(xiàn)實(shí)，在此基礎(chǔ)上，研究河流生態(tài)修復(fù)問題。如果片面強(qiáng)調(diào)負(fù)面影響，反對(duì)建壩，主張一律拆壩，修復(fù)河流到原始狀況，我認(rèn)為這既不現(xiàn)實(shí)也不可能。可以說，這是一種“因噎廢食”的路線，恐怕不足取。但是針對(duì)工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的脅迫問題，我們應(yīng)該采取趨利避害的科學(xué)態(tài)度，而不是回避的態(tài)度。要承認(rèn)并且深入研究這些負(fù)面影響。對(duì)于新建和已建工程，要采取各種工程措施、管理措施和生物措施，盡可能減輕對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的壓力，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的脅迫給予補(bǔ)償?？傊?，我認(rèn)為應(yīng)該提倡“趨利避害”的原則，而不主張“因噎廢食”的做法。本刊記者：當(dāng)前，一切對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生影響的建設(shè)項(xiàng)目都要考慮生態(tài)修復(fù)，那么水利工程建設(shè)的生態(tài)修復(fù)應(yīng)該遵循什么樣的原則呢？董哲仁：目前，河流生態(tài)修復(fù)工作正在進(jìn)行試點(diǎn)，我認(rèn)為應(yīng)該遵循如下原則：首先是因地制宜，要根據(jù)河流自身自然特點(diǎn)、它的歷史和現(xiàn)狀，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)實(shí)力制定規(guī)劃和進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能照搬國外的經(jīng)驗(yàn)，而且外地的經(jīng)驗(yàn)在本地也不能照搬。其次大力控制污水的排放和處理，同時(shí)提倡清潔生產(chǎn)。需要指出，依靠人工濕地等生態(tài)工程自凈能力，處理高度污染的水體是不可能的。最后要充分發(fā)揮自然界自我修復(fù)能力，在改善河流的水量、水質(zhì)等水文條件的同時(shí)，增強(qiáng)河流形態(tài)的異質(zhì)性。這些原則都是應(yīng)該考慮到的。本刊記者：我們?cè)谟^念和方法上還需要哪些改變？董哲仁：要改變水利工程建設(shè)的目的僅僅是為開發(fā)利用水資源這種單一目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí)，應(yīng)兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。為此，就需要吸收生態(tài)學(xué)知識(shí)，促進(jìn)水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的結(jié)合，改善水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，發(fā)展生態(tài)水利工程學(xué)。比如不要再搞裁彎取直，不要使河流人工渠道化，有條件的工程作生態(tài)型護(hù)坡，進(jìn)行生物棲息地建設(shè)等等。河流生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)本刊記者：在對(duì)于水利工程給河流生態(tài)系統(tǒng)帶來的脅迫進(jìn)行反思和總結(jié)以后，如何確定河流生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)呢？董哲仁：隨著對(duì)“脅迫”認(rèn)識(shí)的深化，出現(xiàn)了“河流恢復(fù)”的概念和相應(yīng)工程技術(shù)。首先，要確定河流生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)是什么？歸納起來，有以下幾種表述：“完全復(fù)原”，定義為“使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能完全修復(fù)到干擾前的狀態(tài)”。完全復(fù)原首先是河流地貌學(xué)意義上的恢復(fù)，這就意味著拆除大壩和大部分人工設(shè)施以及修復(fù)原有的河流蜿蜒性形態(tài)?！靶迯?fù)”，定義為“部分地返回到生態(tài)系統(tǒng)受到干擾前的結(jié)構(gòu)和功能”?！霸鰪?qiáng)”，定義為“環(huán)境質(zhì)量有一定程度的改善”?！皠?chuàng)造”，定義為“開發(fā)一個(gè)原來不存在的新的河流生態(tài)系統(tǒng)，形成新的河流地貌和河流生物群落”?！白匀换?。其出發(fā)點(diǎn)是，由于人類對(duì)于水資源的長期開發(fā)利用，已經(jīng)形成了一個(gè)新的河流生態(tài)系統(tǒng)，而這個(gè)系統(tǒng)與原始的自然動(dòng)態(tài)生態(tài)系統(tǒng)是不一致的。所謂“自然化”就是通過河流地貌及生態(tài)多樣性的修復(fù)，達(dá)到建設(shè)一個(gè)具有河流地貌多樣性和生物群落多樣性的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的、可以自我調(diào)節(jié)的河流系統(tǒng)。對(duì)應(yīng)不同的修復(fù)目標(biāo)，采取不同的措施。概括各種措施不外是人工直接干預(yù)、自然修復(fù)和增強(qiáng)修復(fù)。本刊記者：您剛才談到的河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)，您認(rèn)為它們的異同體現(xiàn)在什么方面？董哲仁：上述幾種生態(tài)修復(fù)目標(biāo)存在著共同點(diǎn)。首先，都是從河流生態(tài)系統(tǒng)的整體性出發(fā)，確定修復(fù)的著眼點(diǎn)是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。其次，各種修復(fù)目標(biāo)都把生物群落多樣性作為修復(fù)程度的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，而不是僅僅修復(fù)岸邊植被或修復(fù)某些單一物種。最后，從生物群落多樣性與河流生態(tài)的一致性原理出發(fā)，都強(qiáng)調(diào)修復(fù)工程要遵循河流地貌學(xué)原理。至于幾種修復(fù)目標(biāo)的差別，一些學(xué)者對(duì)于“完全修復(fù)”這種目標(biāo)提出置疑。如果全面拆除大壩及各種水利設(shè)施以修復(fù)河流的原始面貌，從經(jīng)濟(jì)分析和防洪安全觀點(diǎn)看可以說是完全不現(xiàn)實(shí)的。其次，對(duì)于“創(chuàng)造”一個(gè)新的河流生態(tài)系統(tǒng)，也有不同觀點(diǎn)。不少學(xué)者主張，應(yīng)該更多地依靠自然界的力量，依靠自然演替過程實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)。歐洲和日本的河流修復(fù)實(shí)踐大多傾向于在承認(rèn)河流開發(fā)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行河流的生態(tài)修復(fù)。在權(quán)衡滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求與滿足生態(tài)健康關(guān)系上，大體采取二者并重的立場(chǎng)。哪一種更適合我們本刊記者：結(jié)合中國國情，您認(rèn)為我國應(yīng)該選取哪一種河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)？董哲仁：考慮到我國目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，在我國多數(shù)地區(qū)還難以按照西方國家的高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行河流修復(fù)建設(shè)。在我國值得提倡的經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)路線是充分利用生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織的功能，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)。重點(diǎn)是減輕人為對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫，包括強(qiáng)化治污和污水排放控制，保持最低生態(tài)需水量等，在此基礎(chǔ)上研究河流修復(fù)問題。比較現(xiàn)實(shí)的方法是，結(jié)合河流整治、防洪工程等，開展河流生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)。在河流