流域生态修复实践与认识

张建云中国工程院院士

我从三个方面谈一下流域生态修复的实践与认识：一是流域生态修复和治理的思路，共同学习习近平总书记关于流域保护的讲话精神；二是国内外流域治理的成功技术和实践；三是关于流域生态修复和治理方面的几点认识。

一、治理思路——学习总书记流域保护讲话精神

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视生态文明建设，作出一系列顶层设计、制度安排和决策部署，为建设美丽中国提供了根本遵循。习近平总书记在“3·14”讲话及三次重要座谈会上的讲话对流域治理和生态保护提出了明确要求。2016年1月，在重庆召开的推动长江经济带发展座谈会上，提出把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护、不搞大开发；2018年4月，在武汉召开的深入推动长江经济带发展座谈会上，强调坚持共抓大保护、不搞大开发，同时明确提出以长江经济带发展推动经济高质量发展；2019年9月18日，在郑州召开的黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上，强调共同抓好大保护，协同推进大治理。

我个人理解，总书记谈到了长江、谈到了黄河，这里的长江黄河泛指我国的大江大河，不仅长江黄河需要保护，其他的江河也同样需要保护和治理。保护的重点是什么？怎样进行科学保护？如何处理保护和发展之间的关系等，在流域规划和治理中，都需要仔细研究和认真考虑。

习近平总书记的讲话内涵非常丰富，其重点：第一是坚持共抓大保护、不搞大开发；第二是坚持生态优先、绿色发展；第三是坚持以水而定、量水而行；第四是坚持因地制宜、分类施策；第五是强调共同抓好大保护，协同推进大治理——这就需要各部门、地区之间的相互协同，例如永定河流域地跨五个省（自治区、直辖市），其保护和治理修复需要五省份共同协作；第六是促进全流域高质量发展，造福人民群众。

当前永定河流域生态环境存在五方面突出问题：一是由于处于干旱半干旱地区，水资源短缺，开发利用过度；二是水环境的承载能力低，污染严重；三是生态空间不足，生态系统退化；四是永定河暴雨多发，部分河段的防洪能力低，隐患犹存；五是区域协同管理能力尚需进一步加强。

针对这五个问题，《永定河综合治理与生态修复总体方案》提出的治理目标是将永定河恢复为“流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”。其中“流动的河”特别重要，我去过很多次永定河，然而每次去都看不到河流与河水，特别是泛区、永定河官厅水库以下。因此，我个人认为开展永定河综合治理与生态修复，建设永定河绿色生态河流廊道是践行习近平总书记关于流域保护与治理重要讲话精神和新时代治水思路的重要举措。

永定河治理方案提出“以流域为整体、区域为单元、山区保护、平原修复”的思路，提出了上游水源涵养区、平原城市段、平原郊野段和滨海段，对每一段提出了不同的治理措施和方案，也符合总书记提出的生态优先、绿色发展和坚持因地制宜、分类施策的保护与治理原则。

二、他山之石——流域保护治理技术与实践

1.德国德莱萨姆河

德莱萨姆河（Dreisam）位于德国西南部巴登—符腾堡州境内，德莱萨姆河与永定河相似，是一条近郊型河流，流域面积为577 km2，年平均降水量约为1 500 mm，年平均实际蒸散量约为600 mm。受降雨量大、坡度陡、河床多岩石、下渗率低等自然地理条件影响，流域易形成快速径流，长年遭受洪水侵扰。德国政府早期在德莱萨姆河河道中建设了拦水坝等设施用以蓄滞洪水，这些水工设施结构和水坝破坏了河流原有的面貌，干扰了鱼类的洄游，造成河岸带生物多样性与水质的下降。

为恢复河流生态状况、保持良好的生态潜力，德莱萨姆河流域的生态修复计划于2012年被正式提出，制定了改善河床底部与岸带的形态、提升防洪能力、提供丰富的多物种栖息地、修复与上游细小支流的联通性、植入游憩设施、提升景观效果等几个主要修复目标，这与永定河综合治理与生态修复的思路基本一致。德莱萨姆河修复项目是典型的“城—乡”衔接空间，拥有自然和社会的双重属性，该区段河岸带用地多为自然林地、农田等，景观风貌富有野趣，但其又靠近城区，因此对河道治理提出了更高的要求。

（1）修复理念

德莱萨姆河修复项目秉承近自然修复的理念，充分尊重河流系统的自然规律，考虑对生态、防洪、游憩、设施等功能的整合与协调。该项目以尽可能低的投入，在实现了传统河道治理目标的同时提升了德莱萨姆河流域的生态质量，同时营造出了朴素优美、富有地域特色的近自然河流景观。

（2）修复策略

德莱萨姆河的修复策略包括以下几个方面。

①重塑岸线，改善河床。依据防洪需求，对原有规整的单一线性河道进行了改造，形成了由生物廊道、行洪廊道和行水廊道构成的三级结构；河床改造以增加河水流形式多样性为原则，实施了阻流要素引入、水体沉积物引导、河堤“软化”等几项生态工程，用以丰富河床的底部结构。

②加固护岸，提高防洪标准。根据河段岸侧不同的防洪需求，提升了改造区内河道堤防的高度，同时增加了“隐形”防御沟来减少洪水的影响。

③营造生境，保护物种。在设计前期划定高土壤肥力区、水土流失保护区等生态敏感区域，规避建设过程对敏感区块的扰动。

④利用水能，植入游憩设施。项目充分利用德莱萨姆河的水能资源，建设小型水力发电站；对堤岸步行道、河道游憩区、河漫滩游憩区等生态修复的工法与设施进行了充分的景观化处理，拓展公众游憩空间。

（3）实施效果

德莱萨姆河修复项目实施后取得了显著成效。一是防洪能力显著提升，项目改造至今未发生严重的洪水侵扰事件；二是项目的实施为本土的植物和动物提供了更高质量的栖息地与庇护地，德莱萨姆河逐渐恢复了自我修复功能；三是滨水游憩的增加为市民提供了自然公共空间。

（4）经验启示

德莱萨姆河修复项目对我国流域生态修复工作的经验启示有如下几点：一是生态审美观下的近自然修复理念，通过优化河流生态系统自身物理条件实现多目标的修复效果，具有更强的可持续性与交互性；二是低影响的生态修复策略，从雨洪调蓄、水形态修复等多个维度思考切入，为河流的自我恢复提供了最基本的条件与基础；三是可持续的生态修复工法，在修复工程中运用生态工法，原料尽量取材于当地；四是多样复合的河流景观营造，以整个流域为着眼点，从河道形态恢复、土壤保护与补偿、生境与栖息地营造、生物多样性恢复、休闲游憩场地营造等多个维度进行综合考虑。

2.苏州古城区河道生态环境提升工程

（1）平原河网区域水环境治理思路

我国大部分城市分布在平原区，如京津冀、长三角、珠三角大湾区等，平原河网区域面临的水环境问题非常突出。如江苏省苏州市古城区河道存在河道水质差、小区分隔、河水流动性差、调动困难等问题。

平原河网区域水环境治理的目标，是在确保防洪排涝安全的条件下，统筹流域区域城市水环境，兼顾航运、景观和文化，利用外围优质水源，综合运用已有工程，通过控源截污、清淤、畅流活水和管理等综合措施，增大水动力，增加水环境容量和增强河流自净能力。

治理措施主要包括以下几个方面：一是控源截污，防止边治理边污染；二是加强河道治理，采取河道清淤措施；三是通过河湖连通增加河流的自净能力；四是通过动力调控增加河流的流动性；五是对于典型的点源污染采取强化净化和生态修复措施。

综上所述，在平原河网区域水环境治理过程中，截污是前提，应确保污染源达标排放，满足河道纳污能力要求；清淤是基础，内源污染是不可忽视的原因；活水是灵魂，通过增强水动力实现水流不腐；管理是保障，应健全相应的政策和法规。

（2）苏州古城区河道生态环境提升工程

苏州古城区河道生态环境提升工程采取多元互补的原则。一是优质水源的利用；二是按需配水，有序引排；三是精细调度，增流提质。

通过上述措施实现了苏州整个古城区河道水流有序的流动。工程实施后苏州古城区河道基本实现常年连通，进入城区水量明显增加；古城区河网流动性增强，城区排涝调蓄能力得到显著提升；河道主要水质达到Ⅳ～Ⅲ类，水环境明显改善。

三、关于流域生态修复和治理的几点认识

关于流域生态修复和治理，有以下几个问题需要重点关注。

1.要高度重视环境变化的影响

在流域生态修复和治理过程中，算水账时应充分考虑环境变化的影响，特别是气候变化和下垫面变化。《第三次气候变化国家评估报告》提出：过去百年（1909—2010年）中国陆地区域气温上升了0.9～1.5℃，近60年陆地表面温度上升了1.38℃，平均每10年升高约0.23℃，高于全球平均水平。

全国的平均降雨量未发生趋势性变化，但北方缺水地区降水发生了较大变化。北方缺水地区（海河、辽河、黄河中下游等流域）1980年以来降水明显减少，进一步加剧了我国北方缺水的严重情势。以海河流域为例，比较1980年前后两个序列发现，降水减少了10.4%，河川径流减少了40%～80%，地表水资源量减少了40.5%（第二次全国水资源调查评价）。永定河石匣里水文站的水文数据（1951—2018年）分析表明，永定河石匣里站以上实测河川径流减少显著，降雨径流关系发生了较大变化，降雨径流系数大幅度减少，产汇流机制发生了变化。

2.科学理解生态流量（水量、水位）

（1）生态流量的意义

生态流量是生态文明建设的一个非常重要的指标，是维系江河湖泊生态系统健康可持续的基本要素，因此可把生态流量定义为保持生态健康的一个最小流量。

（2）生态流量的定义

我个人理解生态流量是指维护河流、湖泊、湿地生态系统的结构和生态功能，维持其生物生存的基本生境条件所需要的流量（水量、水位）及过程。联合国《布里斯班宣言》认为环境流量是维持淡水、河口生态系统以及依赖于这些生态系统的人类宜居环境所需要的水流数量、过程和质量。

生态需水包括：①维持江河湖泊生态功能和生物多样性的水量；②维持江河湖泊自身纳污和净化能力的水量；③维持江河湖泊形态均衡的输沙水量和造床功能的水量；④维持江河湖泊生物生存的环境条件（如水温）的水量等。

（3）生态流量的表达形式

在不同的生态系统中，生态流量的表达形式不同。河流多用生态流量来表示；湖泊生态水量多用生态水量、生态水位、湖面面积等表示；湿地生态需水除了用生态水量、湿地面积等表示外，还可用水深来表示。

（4）生态流量的基本内涵

生态流量包括五方面要素：一是量，即水量，包括流量及过程、水位、水面面积、水深等；二是质，即水环境，包括污染物及其浓度，纳污能力、速度、温度等；三是时间，即季节，包括汛期与非汛期、春夏秋冬；四是地点，包括河段或局部湖泊；五是保护目标，包括水生生物、动物、湿地、滩涂、岸线、河势等。

生态流量基本内涵包括五个方面的内容：第一，一般情况下，对具有工程控制的多数河流，非汛期河流最小生态流量按不低于多年平均天然流量10%和90%保证率最枯月流量取外包确定。第二，水质不达标的水不能作为生态水量。第三，分期生态流量过程，即分为非汛期最小生态需水、汛期生态需水（造床输沙、水体连通、生物生长等）和中间过程的适宜生态需水。第四，无保护对象不存在生态需水量。不同的保护对象，生态需水量的保障程度要求不一样。第五，生态流量的保证率取决于两个方面：一是流域的水文规律，即水文要素丰枯变化和差异性；二是流域内的工程调控能力，如官厅水库是向下游补水的重要工程措施。

3.客观理解生态修复和生态工程

①科学认识生态修复。生态修复是指生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力和自己组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的自我恢复能力，辅以人工措施使破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。

②所有的工程在一定时期内都会对原生态系统产生一定的影响，但所有的工程也有一定的生态作用。

③生态系统具有弹性，有其自身的动态平衡规律，经过一定的运行期，生态系统会在一定程度上实现适应性的平衡。

④生态系统的自身退化，也需要适当的工程措施辅助修复。

四、结 语

开展永定河综合治理与生态修复，建设永定河绿色生态河流廊道是践行习近平总书记关于流域保护与治理重要讲话精神和新时代治水思路的重要举措。

德国德莱萨姆河是近郊型河流生态修复的成功范例，江苏省苏州市古城区水环境生态提升工作是平原河网区通过改善水动力条件、改善河道水环境和生态的成功实践，可为永定河治理和河流绿色生态廊道建设提供借鉴。

在河流治理和生态廊道建设中，一是要高度重视环境变化的影响；二是全面掌握河流生态流量的丰富内涵和科学计算方法；三是客观、全面、辩证地认识生态工程，降低其不利影响，发挥其生态修复和保护功能。