河流生态修复的目标探求

河流生态修复的目标探求摘要：水利工程建设一方面给经济社会带来了巨大利益，一方面对于河流生态系统造成了胁迫。人们在反思中提出如何修复河流生态系统的问题，并对河流生态系统进行补偿。

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水利工程建设一方面给经济社会带来了巨大利益，一方面对于河流生态系统造成了胁迫。人们在反思中提出如何修复河流生态系统的问题，并对河流生态系统进行补偿。

从上世纪70年代开始，水利工程与河流生态系统的关系问题，在行业内外引起了广泛的关注。人们从不同角度分析了水利工程对河流生态系统产生的负面影响，进而提出如何进行补偿，在此基础上产生了河流生态修复的理论与工程实践。在新的时期如何结合我国国情研究和规划河流生态修复，成为我们的重要课题。为此，本刊记者李平、赵建平采访了著名水利专家、中国水利水电科学研究院教授、全球水合作组织（GWP）中国技术顾问委员会主席董哲仁博士。

什么是“胁迫”

本刊记者：水利工程与河流生态系统的关系问题逐渐引起了人们的重视，人们对河流的改造规模有多大？

董哲仁：几千年来，人类为了自身的安全与发展，对于河流进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流进行了大规模开发利用，兴建了大量工程设施，改变了河流的地貌学特征。河流一百年的人工变化超过了数万年的自然演进。有学者估计，至今，全世界有大约60％的河流经过了人工改造，包括筑坝、筑堤、自然河道渠道化、裁弯取直等。据统计，全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中大约40000座大坝是在1950年以后建设的。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。

本刊记者：近来在国内有一些学者认为水利工程对于河流生态有负面影响，并对此提出了批评，您有什么看法？

董哲仁：一方面，这些工程为人类带来了巨大的经济和社会效益，为了防洪、供水、灌溉、发电和航运等目的，现在和将来，社会还离不开水利工程。

另一方面，水利工程却极大改变了河流自然演进的方向。自然界和人类活动对于生态系统造成的压力，生态学中称为胁迫（stress）。人们始料未及的是，对河流大规模的改造，造成了对河流生态系统的胁迫，导致河流生态系统的不同程度的退化。这种退化也降低了河流生态系统的服务功能，大自然对于人类的恩赐因此而减少，这样反过来又损害了人类自身的利益。

我认为，我们水利工作者应该站在可持续发展和保护生态环境的高度，承认和正视这种负面影响，还要以主动的态度，应对这种挑战。

本刊记者：人类活动对于河流生态系统的胁迫主要来自哪些方面？

董哲仁：人类活动对于河流生态系统的胁迫主要来自以下几个方面：工农业及生活污染物对河流造成污染；从河流、湖泊和水库中超量引水，使得河流本身流量无法满足生态用水的最低需要；通过对湖泊、河流滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失，导致湖泊、河流的退化；在河流的水库中，不适当地引入外来物种造成生物入侵；水利工程对于生态系统的胁迫。最后的问题是我们讨论的重点。

本刊记者：您认为水利工程对河流生态系统的胁迫主要有哪些表现形式？

董哲仁：水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化，二是自然河流的非连续化。

所谓“河流渠道化”，一种是指平面布置上的河流形态直线化，即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流或人工河网；另一种是指河道横断面几何规则化，即把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面；还有河床材料的硬质化，即渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。河流的渠道化改变了河流蜿蜒型的基本形态，急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失，而横断面上的几何规则化，也改变了深潭、浅滩交错的形势，生境的异质性降低，水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落多样性将随之降低，可能引起淡水生态系统退化。

自然河流的非连续化分筑坝和筑堤两种。筑坝是顺水流方向的河流非连续化。流动的河流变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，气温较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对要脆弱，自我修复能力弱。由于靠水库进行人工径流调节，改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是不可逾越的障碍。

另一类非连续性是由于筑堤引起的。堤防也有两面性。一方面起防洪作用，另一方面又妨碍了汛期主流与岔流、滩地及死水区之间的沟通，阻止了水流的横向扩展，形成另一种侧向的水流非连续性。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内。植被面积明显减少。鱼类无法进入滩地产卵和觅食，也失去了躲避风险的避难所。鱼类、无脊椎动物等大幅度减少，可能导致滩区和洪泛区的生态功能退化。

“趋利避害”还是“因噎废食”

本刊记者：从上世纪70年代开始西方国家一些学者反对建设大坝，近来国内也有类似的舆论，那您认为我国应该选择什么样的态度来应对呢？

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河流生态恢复的目标

本刊记者：在对于水利工程给河流生态系统带来的胁迫进行反思和总结以后，如何确定河流生态恢复的目标呢？

董哲仁：随着对“胁迫”认识的深化，出现了“河流恢复”的概念和相应工程技术。首先，要确定河流生态恢复的目标是什么？归纳起来，有以下几种表述：

“完全复原”，定义为“使生态系统的结构和功能完全修复到干扰前的状态”。完全复原首先是河流地貌学意义上的恢复，这就意味着拆除大坝和大部分人工设施以及修复原有的河流蜿蜒性形态。“修复”，定义为“部分地返回到生态系统受到干扰前的结构和功能”。

“增强”，定义为“环境质量有一定程度的改善”。

“创造”，定义为“开发一个原来不存在的新的河流生态系统，形成新的河流地貌和河流生物群落”。

“自然化”。其出发点是，由于人类对于水资源的长期开发利用，已经形成了一个新的河流生态系统，而这个系统与原始的自然动态生态系统是不一致的。所谓“自然化”就是通过河流地貌及生态多样性的修复，达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性的动态稳定的、可以自我调节的河流系统。

对应不同的修复目标，采取不同的措施。概括各种措施不外是人工直接干预、自然修复和增强修复。

本刊记者：您刚才谈到的河流生态修复的目标，您认为它们的异同体现在什么方面？

董哲仁：上述几种生态修复目标存在着共同点。首先，都是从河流生态系统的整体性出发，确定修复的着眼点是河流生态系统的结构和功能。其次，各种修复目标都把生物群落多样性作为修复程度的主要衡量标准，而不是仅仅修复岸边植被或修复某些单一物种。最后，从生物群落多样性与河流生态的一致性原理出发，都强调修复工程要遵循河流地貌学原理。

至于几种修复目标的差别，一些学者对于“完全修复”这种目标提出置疑。如果全面拆除大坝及各种水利设施以修复河流的原始面貌，从经济分析和防洪安全观点看可以说是完全不现实的。

其次，对于“创造”一个新的河流生态系统，也有不同观点。不少学者主张，应该更多地依靠自然界的力量，依靠自然演替过程实现生态修复的目标。欧洲和日本的河流修复实践大多倾向于在承认河流开发现状的基础上，进行河流的生态修复。在权衡满足经济社会需求与满足生态健康关系上，大体采取二者并重的立场。

哪一种更适合我们

本刊记者：结合中国国情，您认为我国应该选取哪一种河流生态修复的目标？

董哲仁：考虑到我国目前经济发展阶段，在我国多数地区还难以按照西方国家的高标准进行河流修复建设。在我国值得提倡的经济可行的技术路线是充分利用生态系统自设计、自组织的功能，实现生态系统的自我修复。重点是减轻人为对河流生态系统的胁迫，包括强化治污和污水排放控制，保持最低生态需水量等，在此基础上研究河