河流保护的发展阶段及思考

   摘要：西方国家在河流保护工作中经历了单一水质恢复、河流生态系统恢复、大型河流生态恢复及流域尺度的整体生态恢复等若干阶段，指出河流由单纯的水质恢复发展到对河流生态系统的整体恢复是认识上的重大飞跃。我国的河流保护目前总体上处于水质恢复阶段。西方国家水能水资源开发已基本完成，而我国正处在水利水电建设的高潮时期，吸取西方国家的经验教训，可以使我们少走弯路。  
    关键词：河流 保护 生态 恢复  
    
    西方国家在经历了一百多年对于河流大规模开发利用的工程建设以后，从凹世纪50年代开始，逐步把重点从开发利用转向了对河流的保护，河流生态恢复建设正处于方兴未艾的形势中。 
    一、河流保护行动的发展阶段 
    1．河流水质恢复
    所谓水质恢复，是以污水处理为重点，主要以水质的化学指标达标为目标的河流保护行动。 
    由于西方国家在二次大战后工业急剧发展，城市规模扩大，工业和生活污水直接排人河流，造成河流污染严重。从20世纪50年代起，西方国家把河流治理的重点放在污水处理和河流水质保护上。为恢复河流水质，政府投入了巨额资金。通过加强管理，强化污水处理和控制排放，推行清洁生产。著名的工程案例是美国俄亥俄河、英国泰晤士河等的水质恢复工程。河流水质恢复的努力一直持续至今。 
    2．山区溪流和小型河流的生态恢复 
    自20世纪80年代初期开始，河流保护的重点从认识上发生了重大转变，河流的管理从以改善水质为重点，拓展到河流生态系统的恢复，这是一种战略性的转变。 
    西方国家这个阶段的河流生态恢复活动主要集中在小型溪流，恢复目标多为单个物种恢复。典型的案例是阿尔卑斯山区相关国家，诸如德国、瑞士、奥地利等国开展的“近自然河流治理’32程，20多年取得了斐然成效，积累了丰富经验。这些国家制定的河川治理方案，注重发挥河流生态系统的整体功能；注重河流在三维空间内植物分布、动物迁徙和生态过程中相互制约与相互影响的作用；注重河流作为生态景观和基因库的作用。河川的生态工程在德国称为“河川生态自然工程”，日本称为“近自然工事”或“多自然型建设工法”，美国称为“自然河道设计技术”。一些国家已经颁布了相关的技术规范和标准。 
    同一时期，一些国家的科学家和工程师对河流生态恢复工程开展了一些科学示范工程研究，较为著名的有英国的戈尔河(Gole)和思凯姆河(Skeme)等科学示范工程。 
    3．以单个物种恢复为标志的大型河流生态恢复工程 
    大型河流生态恢复工程大约始于20世纪80年代后期。具有典型性的项目是莱茵河的“鲑鱼-2000计划”和美国密苏里河的自然化工程。从恢复目标来看，大体是按照“自然化”的思路进行规划设计。从20世纪90年代开始，欧盟已经把注意力集中在河流及流域的生态恢复上，《生命计划和框架计划Ⅳ．V》已经通过，其目的是增进人类活动对于生物多样性冲击的认识，恢复生物多样性的功能。从1993年开始，欧盟生命计划开始在丹麦和英国的主要河流上实施，主要是开展示范工程建设。 
    4．流域尺度的整体生态恢复 
    河流生态系统是由生物系统、广义水文系统和人工设施系统等3个子系统组成的大系统。生物系统包括河流系统的动物、植物和微生物。广义水文系统包括从发源地直到河口的上中下游地带，流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区，以及作为整体存在的地下水与地表水系统。水文系统又与生物系统交织在一起，形成水域生态系统。而人类活动和工程设施作为生态环境的一部分，形成对水域生态系统的正负影响。因此，河流生态恢复不能只限于某些河段的恢复或者河道本身的恢复，而是要着眼于生态景观尺度的整体恢复。以流域为尺度的整体生态恢复，是20世纪90年代提出的命题。美国已经按照这种思路进行了部分河流恢复规划，未来20年美国将恢复60万km的河流或溪流。已经开展的大型河流按流域整体生态恢复工程的实例有上密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河。
    二、河流保护工作给我们的启示 
    1．河流保护工作的重点从单纯改善水质到恢复河流生态系统，这是河流管理中一次认识的飞跃通过研究和实践认识到，河流与周围的动物、植物及微生物组成了生机盎然的河流生态系统，河流是河流廊道生态系统的动脉。治河，不应孤立地处理河道里的水体，而要综合恢复整个河流的生态系统，促进其健康和具有可持续性。具备健全功能的生态系统，也包括了河流自我净化功能。水利工程对河流生态系统的胁迫，西方国家的学者进行了一些研究，指出水利工程的负面影响，一是改变了河流地貌学特征，二是改变了河流水文学特征。两者的作用都是使河流生境单调化，导致生物群落多样性的降低。在研究的基础上，提出了“河流生态恢复”的概念。所谓“恢复”是创造条件使河流生态系统尽可能回到未受干扰的状态，至少达到一种接近自然的状态。这样就把河流水质恢复的内涵扩大为河流生态恢复，把河流管理的范围从河道及其两岸的物理边界扩大到河流走廊生态系统的生态尺度边界。河流管理者关注的对象不再是仅仅具有水文特性和水力学特性的河流，而是还具备生命特性的河流生态系统。这是一种认识的飞跃。
    2．河流生态恢复的任务一是水文条件的改善，二是河流地貌学特征的改善，目的是改善河流生态系统的结构与功能，标志是生物群落多样性的提高，与水质改善为单一目标相比更具有整体性的特点，其生态效益更高.
    水文条件的改善包括：通过水资源的合理配置维持最小生态需水量；通过污水处理，控制污水排放以及提倡清洁生产改善河流水质；水库的调度除了满足社会需求外，尽可能接近自然河流的脉冲式的水文周期等。河流地貌学特征的改善包括：尽可能恢复河流的纵向连续性和横向连通性，尽可能保持河流纵向和横向形态的多样性，防止河床材料的硬质化。
    近几年来，我国河流管理工作开始重视通过适度向生态脆弱地区调水，改善湿地、河流的生态条件，已经收到明显效果，但是在改善河流地貌学特征方面尚未引起重视。在全国范围内防洪和渠道工程中仍然大量采用混凝土或浆砌块石材料作为衬砌或防护材料。河流整治工程中自然河流仍然被渠道化，裁弯取直工程屡见不鲜。不少地方结合城市河流整治更多注重园林景观的建设，沿河建设不少亭台楼阁，然而忽视了生态景观的建设。更多的现象是人们把河流生态建设简单理解为沿河种草植树的绿化工作，而不是河流走廊生态系统结构与功能的全面恢复和改善。
    从学科发展角度看，传统的水利工程学是以建设工程设施、改造河流和控制水流为手段，达到开发利用水资源的目的。学科的基础是水文学和工程力学等。传统的水利工程忽略了河流处于一个完整的生态系统之中这一基本事实，孤立地处理水资源中的水量、水质、水能等水文系统中的问题，忽略了河流生态系统中的动物、植物、微生物这些生命系统中的问题。其结果是在给人类带来巨大经济社会利益的同时造成对于河流生态系统的胁迫。对此反思的结论应该是：水利工程不仅能满足经济社会需求，还应该兼顾生态系统健康和可持续需求。传统的水利工程学需要吸收生态学的原理和方法，改善水利工程的规划和设计方法，发展“生态水利工程学”，形成新的交叉学科分支。 
    3．我国河流保护工作总体处子水质改善阶段，河流水质恶化趋势未能有效遏制，全面进入河流生态恢复建设尚待时曰，但是，应该积极借鉴发达国家河流生态恢复的经验用手我国的水利建设，而不必再走西方国家的弯路.
    我国河流保护工作总体处于第一阶段即河流水质恢复阶段，在治污方面还要走很长的路。河流生态恢复工作应该是在治污基本达标的基础上开展的。实际上，利用河流生态系统的自净功能，是对于达到排放标准的水质的进一步加强。自净功能对于严重污染水体是无能为力的。所以，河流生态恢复一般是在治污基本完成的前提下开展的，河流保护的各个阶段难以跨越。但是，结合我国的情况，应该积极借鉴发达国家的生态恢复方面的经验，不再走弯路。这体现在两个方面：一方面是对于已建工程，需要加强生态监测，进行生态系统演进的预测与评估。同时，加强水库库区的生态建设以及改善水库调度方式，加强被干扰河流的栖息地建设，目的是对于河流生态系统进行补偿。另一方面，西方国家水资源水能开发基本完成，而我国正处在水利水电建设的高潮时期，新建工程要吸取经验教训，改进工程规划设计理念和技术，主动研究和兼顾河流生态系统健康需求。这包括开展新建工程的生态系统变化的整体评估，加强工程立项的科学性。在工程规划和设计方面，积极吸收生态学的理论和方法，改进传统方法，在满足社会需求的同时，兼顾生态系统的健康和可持续性。比如避免或减少渠道化设计，增加河流的连通性。如果我们的规划设计仍然固守传统方法，继续搞河流直线化工程，继续搞裁弯取直工程，继续建设硬质岸坡，几年后一旦认识到这是对生态系统的胁迫，再进行改造，重新废除直线的人工运河，拆除混凝土护坡和衬砌，代之以可以长草、鱼类可以产卵的新型护坡等，其造价将是原来造价的若干倍。
    4．需要研究对手受损生态系统补偿的政策，修订相关技术规程规范，开展科学研究和工程示范
    河流生态系统对于人类的服务功能历来认为是大自然的恩赐，人们是可以免费获得的。这些服务功能没有明显的市场价值，往往得不到保护。有的西方学者认为，生态系统的服务功能应该使其价值定量化。比如由于河流上游滥伐森林发展木材加工业获得了利润，造成的后果是下游洪水泛滥，由谁来支付下游水灾的费用呢?应该靠财政手段通过税收让伐木公司和木材加工公司补偿下游水灾的经济损失。如上述水利工程对于河流生态系统造成胁迫，导致河流生态系统功能下降，是否应该研究相应的法规政策，通过财政手段收取补偿的费用，用于河流生态建设。 
    我国水利水电规划设计技术规程规范也应适应新的形势及时进行修订，特别是吸收发达国家的经验，补充与生态建设有关的内容。举个简单的例子，在堤防和渠道设计规范中，应列人生态型护岸结构。 
    在借鉴发达国家的经验时，应立足于我国的国情，综合考虑我国经济社会发展阶段以及特有的自然条件，研究我国流域管理中河流保护的战略方针，发展适合我国特点的河流生态建设理论和技术。积极开展示范工程建设，在总结经验的基础上全面推广。