论我国水生态的保护与修复：任务与对策
张云昌
（水利部三峡工程管理司，100053，北京）
摘要：本文聚焦我国水生态保护与修复工作，结合长期实践，分析当前的形势和任务，指出了当前要着力解决的水生态问题主要是：在大坝上游，河流变湖库，生境变化导致生物物种变化；水库水流流速变缓，水体自净能力降低，导致富营养化及藻类水华。在大坝下游，清水下泄，冲刷下游河道导致局部河道河势变化较大；水库蓄水使坝下游春季水温下降、秋季水温升高，水温变化过程滞后；水库蓄水导致大坝下游的水文过程改变，水的流量、流速、流态发生变化。在河道（航道）整治工程中，裁弯取直，缩短水流在河道中的停留时间，河岸衬砌和硬化，减少水向沿河堤岸的渗透，在大降水和洪水时易造成涝灾和洪灾。在涉湖工程中，阻隔河湖，填湖造地。在明确存在问题和迫切需求的基础上，提出了切实可行的对策建议。当前水生态保护与修复要围绕一条主线，即“人要发展，鱼要生存”的“人鱼线”，要采取“调、控、退、通、改、拆”的综合措施，即生态调度，控制水污染，退建还水、退田还湖，河湖连通，对已建涉水工程进行生态化改造，对在保护区、重点风景名胜区、特有鱼类栖息地修建的小型工程要采取坚决措施拆除，恢复原貌。
关键词：水安全；人鱼线；水生态调度；水污染控制
Protection and Rehabilitation of Water Ecology in China: Task and
Countermeasure
ZHANG Yunchang
(Deparment of Three Gorges Project Management, Ministry of Water Resources of the People’s Republic of China, Beijing 100053, China)
Abstract: This paper focused on the water ecological protection and restoration in China, analyzed the current status and tasks based on long-term practice, and pointed out the main issues as follows. In the upstream of the dam, the river changes into a lakelike reservoir, and the habitat changes lead to the change of biological species; the flow velocity of the reservoir slows down, and the self purification capacity of the water body decreases, leading to eutrophication and algal bloom. In the downstream of the dam, water flows down and scours the downstream river, resulting in great changes in the local river regime; the reservoir impoundment makes the water temperature in the downstream of the dam to drop in spring and to rise in autumn, thus the water temperature change process lags behind; the reservoir impoundment results in changes in the hydrological process of the downstream of the dam, resulting in changes in water flow, flow rate and flow pattern. In the regulation project of river (channel), the measures of “cut the bend straight” shorten the stay time of water in the river, and the means of“lining and hardening the bank”reduce the water infiltration to the bank along the river, which is easy to cause water logging and flood disaster in heavy rainfall and flood. In the lake project, the river and lake are blocked; the land is built by filling the lake. On the basis of clarifying the existing problems and urgent needs, practical countermeasures and suggestions are put forward. At present, the water ecological protection and restoration should focus on the line of people-fish harmony, i.e. for people to develop and for fish to survive, and take the comprehensive measures of“dispatching, controlling, restoring, connecting, reforming and dismantling”, that is, ecological dispatching, controlling water pollution, restoring construction to water and farmland to lake, connecting rivers and lakes,,ecologically reforming of the existing wading projects, and dismantling small projects in the protected areas, key scenic spots, and special fish habitats to restore their original appearance with resolute measures.
Key words: water security; people-fish harmony; water ecological dispatch; water pollution control
早在2014年春，习近平总书记就水利工作发表重要讲话，分析了我国水安全面临的严峻形势，指出保障国家水安全需要研究的十个重大问题，提出“节水优先，空间均衡，系统治理，两手发力”的十六字新时期治水思路，为做好今后水利工作提供了理论武器和行动指南。
本文在习近平总书记重要讲话精神指引下，聚焦我国水生态保护与修复工作，结合长期实践，分析当前存在的问题和亟待解决的需求，提出切实可行的建议或对策，以期抛砖引玉，就教于在水安全工作领域的专家学者和干部群众，集思广益、群策群力、贯彻落实习近平总书记新时期治水思路，应对解决好保障国家水安全重大问题，为中国人民谋幸福，为中华民族谋复兴。
1 深化对水生态损害问题的认识
习近平总书记在分析我国当前水问题时指出，新时期由地理气候环境导致的水灾害的老问题还没解决，水资源短缺、水环境污染及水生态损害等新问题越来越突出。水灾害、水资源短缺是长期在抓的工作，水环境污染近年来事件频发，但水生态损害问题还没有引起足够的重视。
解决水生态问题首先要了解水生态。习近平总书记在阐述水生态损害严重情况时主要讲了三个方面的问题：一是涵养水源的生态空间大面积减少，盛水的“盆”越来越小，降水存不下、留不住；二是河流断流、河道缩减，许多奔腾咆哮的大河变成涓涓细流，相当一部分河流已经河枯岸荒，“白鸟一双临水立，见人惊起入芦花”的景象在很多地方已一去不复返了；三是天然的水环境在消失，却花大把钱去搞人工仿造。习总书记用通俗易懂的语言阐述了水生态保护的重要性。水生态是长期自然、社会经济演变的结果。水生态系统是由“水盆”、水流等生境以及生存于其中的水生生物构成。保护和修复水生态就是要规范人的行为，纠正人的错误行为，避免或减少人为干扰，保持其系统的完整性和多样性。
水生态损害严重问题是当前我国水利工作的短板。这块短板的形成有深刻的社会、历史原因。旧中国多年战乱，满目疮痍，水利设施破坏殆尽。解放后，水旱灾害频发，党中央、各级政府和人民群众把目光和精力都放在兴修水利、减灾防灾上。改革开放后，快速的城市化和工业化又把水供给不足、水环境破坏等问题摆在面前，解决这些问题又成为急务。水生态问题对社会经济发展的影响短时期内显现不出来，容易被忽视，具有潜在性。这影响了我们对水生态损害问题的判断,对水问题的认识不准确、不全面，把水当成了取之不尽、用之不竭的资源，没有从生态的、系统的角度认识水和把握水。
补齐水生态损害严重这块短板，首先要正视问题。70年来，水利工作取得了辉煌成就，农田水利基础建设、三峡工程、南水北调工程等都是“过五关斩六将”取得的成绩。但也毋庸讳言，也有“走麦城”的时候，比如围湖造田、截断江河与湖泊的联通、三门峡工程等，这些问题带来了比较严重的生态后果。
其次，要进一步加深对水规律的理解，转变观念，树立江河不老、永续利用的指导思想。水生态系统是水与水生动植物长期协同进化的结果。从本质上说，水生态系统是一个活的系统，是一个生命系统。如果不能合理地开发和利用，它就会老、会病、会死。习近平总书记在长江经济带发展座谈会上说，“长江病了，病得还不轻”，就是这个道理。治理和开发河流要着眼于可持续发展、永续利用。可持续发展的意思是上一代人的利用不影响下一代人的利用。要做到可持续发展，最根本的是要保证水生态系统的完整性。盆小了、水干了、草枯了、鱼灭绝了，就是对后代不负责任、对后代的犯罪。
深化对水生态损害问题的认识，最重要的是要担负起水资源开发利用对水生态影响的责任。不能把自身造成的问题推给其他部门，要把水生态保护与修复工作作为今后水利工作的主战场，并在工作上予以落实。要从学校教育抓起，组织编写出版水生态学教材，开设水生态学课程，不能把水利学院仅仅办成水利工程学院。对已有的水利工程项目进行水生态保护评估，根据评估结果，该进行完善提高的完善提高，该优化调度的切实优化调度。对新建项目，要从项目筹划、设计开始，贯彻生态优先、绿色发展的指导思想，把保护好水生态作为建设工程的重要任务。
2 着力解决九个水生态问题
除了已经有比较深入研究的土地淹没、移民、诱发地质灾害等问题外，水利工程对水生态的影响还需要关注以下九个问题。
2.1 大坝工程
2.1.1 大坝上游的生态问题
(1）河流变湖库，生境变化导致生物物种变化[1]。鱼类组成会出现明显更替[2-3]。段辛斌等[4]和吴强等[5]分别调查了三峡库区蓄水前（1997—2000）和蓄水后（2005—2006）鱼类资源情况，发现蓄水前后流水型鱼类资源，像圆口铜鱼，显著下降。Cao等[6]对三峡水利工程二期蓄水前后鱼类群落结构进行研究，发现在蓄水过程中也出现了鱼类群落明显替换的现象。
(2）水库水流流速变缓，水体自净能力减弱，导致富营养化及藻类水华现象发生率增加[1]。水利部长江水利委员会对三峡库区2012—2015年监测结果表明，2012年达到中营养化程度的较大支流有16条，2013年有5条已经达到富营养化程度，到2014年增加到11条，富营养化程度增加。2012年16条支流水华爆发概率达到81%，显著高于2009年（38%）、2010年（50%）和2011年（50%）。2013—2015年水华爆发概率出现回落，但仍处于较高发生率水平，分别为75%、63%和43.7%。
2.1.2 大坝下游的三个主要生态问题
(1）清水下泄。冲刷下游河道，导致局部河道河势变化较大[1]。清水下泄可以冲深河床，从长远看对防洪有利，但短期内会导致崩岸塌岸问题的发生。据监测，宜昌到湖口段在2002—2013年间，平滩河槽总冲刷量为1.19×109m3（含河道采砂量）。长江中游干流河道在2003—2013年10年间发生崩岸共计698处，受损堤岸长度约521.4 km。
(2）滞温效应。由于水库蓄水的影响，会使坝下游春季水温下降、秋季水温升高，达到历史同期水温需要更长时间，对三峡库区蓄水前后坝下江段水温变化研究发现，水温比同期秋季高出2～4℃，水温下降过程滞后，比同期延后20～36 d，对中华鲟的自然繁殖和生存有很大的影响。廖小林等[7]和蔡玉鹏等[8]的研究也证实了水温过程滞后对中华鲟和四大家鱼繁殖产生了明显影响。
(3）水文过程改变。水库蓄水导致大坝下游的水文过程改变，水的流量、流速、流态发生时空变化[1]。河流断流是水文过程改变最严重的情况。华北地区是水文过程改变影响最大的区域，断流问题比较普遍。国家发改委、水利部和国家林业局在2016年12月联合印发了《永定河综合治理与生态修复总体方案》，计划投资370亿元着力解决永定河水资源过度开发、水环境承载力差、污染严重、河道断流、生态系统退化、部分河道防洪能力不足等突出问题，将永定河水系恢复为“流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”。
2.2 河道（航道）整治工程
可能是受西方河道治理理论的影响，也可能是出于安全和方便的考虑，还有可能是由于对河道形成的理解不全面，前些年，河道治理走了弯路，出现了两个方面的问题。
（1）裁弯取直。这是中小型水利工程或农田水利工程中常用的改善措施。农村土地整得方方正正，有利于耕种和机械化，河道因而也被整治得横平竖直。这一问题在大江大河治理中也屡见不鲜，航道治理工程为通航方便，裁弯去滩的也有一些。但这种改造缩短水流在河道中的停留时间，减少水向沿河堤岸的渗透，在大降水和洪水时易于造成涝灾和洪灾。
（2）河岸衬砌和硬化[1]。德国莱茵河在1993年和1995年发生过两次洪灾，其主要原因是莱茵河的水泥堤岸阻碍了水流向堤岸渗透。对此德国对河道及沿线岸边进行回归自然改造，将水泥堤岸恢复成具有自然属性的储水湿润带，对支流进行弯曲化改造以延长洪水在支流停留的时间，降低主河道的洪峰流量。
这些灾难还没有得到足够的重视，混凝土硬化在我国河道治理中仍是主要的工程措施。
2.3 涉湖工程
（1）阻隔河湖。主要是建闸和采用拦网、栅栏及电网阻隔河流生物通道。与长江连通的鄱阳湖和洞庭湖对保护长江水生物多样性具有重要影响[9]。从20世纪50年代开始，大规模的围湖造田活动导致湖泊面积减小。此外，湖泊和长江之间修建的多处控制闸阻隔了江湖连通，使湖泊中鱼类物种减少，江湖中洄游鱼类消失，生态结构发生明显变化。朱江等[10]对涨渡湖调查发现，江湖被阻隔后，鱼类多样性减少，群落结构向单一性方向发展，流水性和洄游性鱼类所占比重由20世纪的50%减少到现在的30%。渔业生产也会造成阻隔，对三峡库区监测发现通过拦网和电网阻隔的支流和干流就有13处。
（2）填湖造地。由于利益驱使，多地进行填湖造地，用于开发房地产项目或者建工业区，湖泊面积大大减少，对水环境造成极大的破坏。1998年的洪水发生后，填湖造地问题得到遏制，但是仍有发生。据《中国经营报》报道，21世纪80年代以来，仅武汉湖泊面积就减少了226.78 km2[11]。
3 保护和修复水生态的方法
水利学家和生态学家对水生态保护与修复进行了大量研究，总结成果提出“一条主线、六个字”的基本方法[12]。
3.1 一条主线
人要发展，鱼要生存，概括为“人鱼线”，是水生态保护与修复的主线。人类居于生物圈——地球生态系统的顶端，因此人类肯定要发展。鱼位于水生态系统食物网的顶端，鱼类的生存状态能够很好地评价生态完整性。鱼类群落通常包括能代表各个营养级的一系列种类，如食草性鱼类、食虫性鱼类、杂食类鱼类、滤食性鱼类等。同时鱼类也能反映出藻类、浮游动植物、水生植物和大型无脊椎动物的生存状况；还能反映出急性的毒理效应（某些分类单元的缺失）和胁迫效应（生长缓慢，繁殖能力降低）[12]。
3.2 六个字
“调、控、退、通、改、拆”六字措施解决水生态损害问题。“调”是生态调度，“控”是控制水污染，“退”是退建还水、退田还湖，“通”是河湖连通，“改”是对已建涉水工程进行生态化改造，“拆”是对在保护区、重点风景名胜区、特有鱼类栖息地修建的小型工程要采取坚决措施拆除，恢复原貌[12]。
（1）生态调度。生态调度没有统一的定义，从目前国内的实践看有两种调度，分别是三峡集团总公司开展促进四大家鱼产卵为目的的调度和水利部开展的以保证水库下游生态基流为目标的调度，是狭义的生态调度。此外，也开展了一些单目标的生态调度，如水利部珠江水利委员会组织的压咸补淡调度、黄河水利委员会组织的水沙调度。
三峡集团公司原总经理、三峡办副主任、水利专家陈飞对生态调度进行了长期深入的思考，在多篇讲话和文章中阐述了广义生态调度观点。强调要通过管理运行好三峡工程，切实保护好长江，确保长江不老。其工作思路可概括为四个方面。一是三峡工程运行贯穿生态调度这条主线；二是生态调度要以水文、生态环境这两项预测预报为基础；三是生态调度要贯穿于防洪、发电和航运三项重点任务之中；四是一年四季都要精心组织实施生态调度。
不管生态调度如何定义，其实践成效显著。以三峡集团公司组织的促进四大家鱼产卵调度为例，水利部中科院水工程生态所的报告称：三峡水库从2011—2018年每年的5—6月进行生态调度促进四大家鱼自然繁殖，其中2012年、2015年和2017年每年调度2次，其他年份每年调度1次，共计11次。长江宜昌江段持续涨水时间3～7 d，流量日均涨幅1 080～3 180 m3/s，水位日涨幅为0.43～1.30 m，水温为20～24℃。结果显示生态调度对四大家鱼产卵产生积极效应，但2016年除外；调度期间估算各年份累计产卵量达到8.08×108粒，占监测期间累计产卵量（2.11×109粒）的38.3%。
可以把生态调度定义为维护河湖健康和生物多样性的调度。基于这个定义，建议长江主要调度方式的顺序如下：防洪调度优先于生态调度，生态调度优先于中下游补水调度，中下游补水调度优先于航运调度，航运调度优先于发电调度，发电调度优先于调水调沙调度。
目前国内外对生态调度的研究较少，理论和实践都很薄弱，因此需要联合多学科的力量组织开展攻关研究，完善理论和丰富实践基础，进而制订河流生态调度的目标、标准、规程等，实施生态调度，促进河流的生态保护与修复[12]。
（2）控制污染。水体污染对水生态的影响是非常巨大的，控制污染的当务之急是落实《中华人民共和国水污染防治法》第二十条和第二十一条。新修订的《中华人民共和国水污染防治法》第二十条重申了“国家对重点水污染物排放实施总量控制制度”，并在第二十一条中的排污许可管理要件中增加了“水污染物排放总量”控制内容[12]。
因此河流污染治理的目标是改善河湖水质，控制“入河污染物总量”，分析原因如下：
一是“达标排放”往往不能确保河湖水质改善。在点源污染控制方面，认为“达标”排放对环境是安全的。即使按照污水一级排放标准控制，其排出的废污水水体也将劣于地表水Ⅴ类。当一个地区的产业布局较密集时，其水体污染物排放对河湖水质的危害也是巨大的[12]（见表1）。
表1 《污水综合排放标准》（GB 8978—1996） 与《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002） 对比
Table 1 Comparison between Integrated Wastewater Discharge Standard (GB8978—1996) and Environment Quality Standard for Surface Water (GB 3838—2002)
二是即使各段水污染物排放总量不超量，但河流或湖泊仍然呈现为污染状态。这主要是因为河湖污染物总量计算错误，不是按河湖自净能力做的测算，没有考虑历史累积的污染物和污染物在一定时空的新的物理化学反应。河湖污染物总量分配方法错误，按河流长度平均分配，逐段累积，污染物到下游会超过自然净化的阈值[12]。
（3）退建还水。退去侵占水域的各种建设，包括房地产、工业园、养殖和种植等地，恢复原来的水域[12]。
以长江为例，新中国成立以来，长江中下游进行了大面积的围垦，1 000多个湖泊消失，蓄水容积减少5.0×1010m3，围垦面积相当于现在鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖总面积和的1.3倍。
1998年大洪水过后，国家做出了退田还湖的决策。据新华网2002年3月2日一篇题为《中国主要江湖面积增长》的报道，五年间国家共投入103亿元用于长江及两湖地区退田还湖，鄱阳湖还湖面积1 343 km2，洞庭湖还湖面积1 522.5 km2，增加蓄洪容积1.3×1010m3。但退田还湖不能从根本上解决长江防洪问题。1954年长江有1.023×1011m3的超额洪量，若1954年洪水再现，则现有退田还湖所增加的洪水调蓄能力，显然是杯水车薪。而且，由于长江中下游地区高度发达、人口稠密，使退田还湖政策不可持续。1998年能够实施退田还湖政策也是利用了“九八”大洪水的历史契机。解决长江中下游防洪问题，重点还是要加强蓄滞洪区建设。
在其他流域，退田还湖问题还没有破题。在财力允许的条件下，要有计划、有步骤地推进退田还湖工作。有人认为，退田还湖资金投入大，还有移民问题，不好做还尽花钱，这是不正确的。从生态学的角度讲，湿地是具有较高生产力的生态系统，只要在保护好湿地的前提下合理利用，一定能获得比种植一般农作物更好的经济利益。
（4）河湖连通。河湖连通是修复被人为阻隔的河与湖的连通性，目的是为水生生物提供多样化的生态环境和育肥场所，从而保护生物的多样性。2010年水利部就对江湖连通工作进行部署，在当年召开的全国水利规划计划工作会议提出“江湖连通是提高水资源配置能力的重要途径，要构建引得进、蓄得住、排得出，可调控的江湖水网体系，根据丰枯变化调度引流，实现水量优化配置，提高供水的可靠性，增强防洪保障能力，改善生态环境”。然而10年过去了，这项工作部署拓展了工作思路，扩大了河湖连通的工作范围，给河湖连通附加了一些不属于它的功能和作用[12]。河湖连通工程是生态修复工程，而不是水资源配置、防洪或排污工程。
河湖连通工作现在出现了两个极不好的苗头，应予以纠正。一是转移污染。在实施河湖连通工程时，有的地方采用引入河道优质水，导出湖泊污染水，湖水从死水变活水改善了湖泊水质，但导出的湖泊污染水却污染了河道水质。这实际上是一种污染转移。二是引水造景搞开发，这是更应制止的一种功利主义做法。
河湖连通工作的技术难点是要处理好恢复河湖自然连通性（特别是生物通道的连通性）与防洪和人类利用的矛盾。
（5）生态化改造。20世纪90年代，已有学者认识到传统水利、航运工程会对生态环境带来破坏，对此采取了一些措施，对修建的大批非生态型水利航运工程进行改造，主要包括以下方面。
一是对渠化的河道进行生态化改造。国外已经取得明显成效。“欧共体”通过实施“鲑鱼-2000计划”对莱茵河进行生态修复，到2000年全面实现了预定目标。鲑鱼已经从河口洄游到上游一带（瑞士）产卵，鱼类、鸟类和两栖动物重现莱茵河。美国通过回填运河，开挖原有河道、拆除水闸和恢复沼泽等工程对基西米河进行生态修复，河道中过度繁殖的水生植物得到有效控制，沼泽地得到恢复，创造了多样的生物栖息地；水质得到明显改善，水中溶解氧浓度大幅度提高；甚至已经匿迹的鸟类又重新返回基西米河，生态环境得到很大的改善，经科学家证实此地鸟类数量相对改造前增加了3倍。
二是增建过鱼设施。过鱼设施包括鱼道、鱼闸、升鱼机和集运鱼系统等形式。此类设施修建问题在业内和社会上引起了广泛关注。但大坝上游水生态环境已发生变化，不再适宜修建过鱼设施。
三是增建分层取水设施。水库存在水温分层现象，为减缓下泄低温水对下游水生生物或农田灌溉的不利影响，需要采取必要的水温恢复和调控措施。一些大坝只有一个高程出水口，有必要进行技术改造。
（6）拆除违规项目。2018年12月14日，国家水利部、发改委、生态环境部、国家能源局联合下发了《水利部国家发展改革委生态环境部国家能源局关于开展长江经济带小水电清理整改工作的意见》。意见提出在2020年底完成清理任务，对涉及自然保护区核心区或缓冲区，严重破坏生态环境的水电站进行清理整改。完善建管和监管体系，缓解长江经济带因小水电站导致生态环境破坏的突出问题。
虽然清理整改工作在进行，但是应对小水电的地位和作用进行科学地认识。在改革开放初期，小水电在促进社会经济发展、提高人民生活水平、缓解用电紧张方面发挥了巨大作用。在建设生态文明新时代，供电能力大幅度提升的条件下，适当清理整改一些小水电站也是时代进步的表现。
认识是实践的先导，认识问题是解决问题的第一步。要以十九大精神为指导，树立人与自然是生命共同体的理念，尊重自然，顺应自然，保护自然，努力实现江河不老，绿水长清，建设美丽中国。
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