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1、1河湖生态修复理论刘树坤中国水利学会编印2目 录第一章 恢复流域健全的水循环系统1第二章 自然环境的保护和修复（一）8第三章 自然环境的保护和修复（二）15第四章 湿地生态系统的修复29第五章 河流整治与生态修复45第六章 大坝建设中的生态修复54第七章 水力发电站建设中的生态修复68第八章 工程建设对河流鱼类的影响80第九章 工程建设对水生昆虫的影响91附件 1 21 世纪的中国大水利建设106附件 2 水利建设中的景观和水文化114附件 3 中国水利现代化和新水利理论的形成1223第一章 恢复流域健全的水循环系统流域是自然形成的，是天地生系统中的一个基本单元，而流域内的水循环作为流域内最重
2、要的自然现象，健全的流域水循环具有多种重要的功能。 涵养地下水资源的功能在流域水循环的过程中，降水量的 30%70%左右可能渗入地下，变成浅层地下水或深层地下水，使得大量的降水能被保留在流域内成为水资源，大量的地下水资源的补充使得能够保持较高的地下水位，保持一定的土壤湿度。由此形成多样的地理特征和多样的生态特征，构成丰富多彩的国土资源。 减轻洪涝灾害的保水功能由于大量降水渗入地下，使地表径流减小，不仅可以减轻下游的洪涝灾害，渗入地下的降水缓慢流出后，可以保持河道的基流，满足河流的环境和生态要求。 向泛滥域的物资输送功能在降水集中的季节，江河漫溢，洪水泛滥是一种很自然的现象。这些泛滥区域作为水的
3、游动空间，可以起到对洪水的调节作用。同时洪水也将水、沙、营养盐、饵料、物种等各类资源输送到泛滥区域，使广大洪泛区能够得到源源不断的物资补充，保持可持续发展。 水质净化功能即使是水质较差的水，在流域的水循环过程中，通过氧化、沉淀、稀释、微生物分解、水生物吸收等过程得到净化，从而使水变得洁净。另外通过水面、陆面、叶面形式蒸发又能够形成洁净的气态水重新降到地面，为流域源源不断地提供清洁的水资源。 保持近地大气层热量平衡的功能太阳向地球辐射大量的热能，使近地层大气温度升高，这些热能中有相当大一4部分通过水的蒸发被吸收和消耗，使得近地层大气温度保持在适合人类和其它生物生存的范围内。如果陆地水面减少，或地
4、下水位大幅度下降，都可能使蒸发量减少，使局部地区气温升高。 保持良好陆地水环境的功能陆地水环境包括水质环境、水空间环境和水生态环境，在流域水循环过程中形成河流、湖泊、洼淀、湿地、洲滩等多种多样的水域空间环境，孕育了与此相应的多种多样的水域生态环境。 保持流域良好生态系统的功能在流域水循环的过程中，形成了多种多样的水、土和植被条件，孕育了丰富多彩而又具有各自特征的流域生态系统，有丰富多样性的生态系统通过食物链关系，维持生物物种的不断进化，并保持生态系统的相对稳定。 维持流域人类社会发展的资源功能流域水循环的过程也为流域内的人类社会发展提供了源源不断的水资源、动力资源，保障了人类文明社会出现以来数
5、千年的不断进步和发展，同时也形成了相关的历史文化资源、人文景观资源。概括来说，健全的流域水循环系统在流域内具有重要的资源功能、环境功能和生态功能等三大功能，其中任何一种功能损坏到不能支持流域内人类社会的可持续发展，流域的水循环都是不健全的。人类对于流域内水、土资源的大规模开发和利用，将使流域内的水循环机制发生重大的改变，如果规划不当就有可能损害流域健全的水循环系统。在近代日本人口急剧增长，在 400 年前人口为 3000 万人，到 100 年前发展到4000 万人，到 60 年前就发展到 7200 万人。特别是在近 50 年内，日本的经济也经历了高速的成长期。1956 年日本的人口为 9000
6、 万人，国民生产总值为 96000 亿日圆；到了 1999 年，人口就增加到 1.3 亿，国民生产总值达到 490 万亿日圆（按日本单位为 490 兆日圆） 。由于过度的开发，流域的水循环系统也发生了很大的变化。 流域对水的涵养功能、保水功能、容纳洪水的功能降低。5 由于城市化的发展，地表径流加大。洪水加大、加快，洪水灾害风险增加。 流域水涵养和保水功能降低，使流域内发生缺水的风险也相应增大。 河流的日常流量减少，使河流的净化功能、环境功能、生态功能都受到损害。 水域污染严重，水质变差。 地下水位降低，引起地面沉降。 城市水面积减少，城市热岛效应加强。 流域生态环境恶化，水生多样性减少。 流域
7、水文化环境破坏，水文化丧失。由于日本的专家和政府较早地注意到了这一问题，在 1991 年的河川审议会答辩中，就提出了“ 今后的河流治理应当怎么办？ ”的问题。在 1996 年 6 月河川审议会提出的21 世纪的社会展望及今后的河川整治方向中，提出了河川整治的基本对策： 建设可靠的、安心的、安全的国土环境。 建设与自然相协调的健康、健全的生活环境。其中包括建立“ 健全的水循环系统和相应的管理体制” 。 建立有个性、有活力的地域社会。之后，于 1998 年 7 月在河川审议会水循环小委员会上又提出了“流域的水循环应当怎么办？” ， “在水循环过程中，下水道应当怎么办？”两个问题。在同年的 8 月，
8、在日本国内设立了“构筑健全的水循环系统省厅联席会” ，由建设省牵头，有环境、国土、厚生、农林水产、通商产业等省厅参加。1999 年 3 月， “联席会” 提出了 “建立新的水循环和国土管理的综合行政”的建议。其中包括： 、鼓励流域分散蓄水工程建设，国家对该类工程费用补助 1/3。、通过调整产业结构和社会生活习惯，对水的需求进行管理。、加强对水环境的管理。以此作为改善流域水循环的初步对策。同年 6 月，国土厅提出了21 世纪的水计划 ，对健全的水循环作了初步的解释，6其内容是：“ 水资源是一种可以循环的天然资源，为了创造安全而舒适的生活，实现健全的产业活动，同时又不损害水所具有的保护自然环境和生
9、态系统的功能，我们应当注意保持各种各样的平衡，以求得人类活动与水循环系统的协调，从而建立起健全的水循环系统，这应当作为我们的规划目标”。同年 7 月，在食料、农业、农村基本法中，加入强调农业产业活动应当重视国土保护、水土涵养的相关内容。同年 10 月， “构筑健全的水循环系统省厅联席会 ”提出了 构筑健全的水循环系统的中间报告 ，对健全的水循环定义为：“以流域为中心，在连贯的水的流动过程中，注意把握适当的平衡，以保持水在推动人类社会发展和生态环境保护方面的应有功能”。我在同年早些时候发表的21 世纪中国的大水利建设一文中，提出了大水利的概念是：“ 通过流域的综合整治与管理，使水系的资源功能、环
10、境功能、生态功能都得到完全地发挥，使全流域的安全性、舒适性（包括对生物而言的舒适性）都不断改善，并支持流域实现可持续发展”。可以看出，两者基本方向是非常一致的，而“大水利”的概念较“健全的水循环系统”的概念更完善。2000 年 12 月，日本在修改后的环境基本法中，明确地要求各流域要进行健全的水循环系统规划。同时，在以后的两年时间内，由各有关省厅一起对东京都的江户川、中川、荒川；大阪府的春木川、津田川、近木川等河流作为试点，对流域水循环状况进行了调查。从以上的发展过程来看，日本政府非常重视流域水循环的状况，明确地提出了建立“健全的水循环系统 ”的流域管理目标。这一问题确实非常重要，但是对于如何
11、改善流域水循环的现状，还处于调查研究阶段，并且有关的课题也在抓紧进行研究。 水循环健全性的评价及评价方法流域的水循环是否健全，应当用什么样的指标来评价，用什么样的方法来评价，这是首先要解决的问题。在确定评价方法之前须要确定三个基本原则： 加深对水循环系统的认识，对于本流域水循环的基本特征应有较深刻的认识。 要尊重流域7整体的利益，不能为了局部利益而牺牲全局的利益。 应当为子孙有所考虑，不能为了当前的利益而牺牲子孙后代的利益。 在健全性评价的基础上，探明流域水循环的机理收集和掌握流域水循环有关的各类数据，加深对流域水循环健全性的理解，同时掌握流域水循环的变化过程，用详实的数据揭示流域水循环的机理
12、。 建立包括地下水在内的健全的总体水循环系统地下水的循环过程也是流域水循环的重要组成，应加强对流域地下水的管理，控制对地下水的开发利用。建立相应的法规，相应的管理组织体系。 促进流域水循环健全化的对策目前日本政府拟采取的对策是首先公开有关流域水循环的信息，让全流域的居民都了解流域水循环的状况，在各地展开关于流域水循环的讨论，提高对流域的认识，向全流域推广，在此基础上，加强流域的水管理。到目前为止，还没有看到非常明确的关于“健全的流域水循环系统” 的研究成果，但是在学术界已成为热门的讨论话题，并且展开了广泛的国际交流。从初步的研究来看，流域的水循环可以分为三个层次的水循环来加以讨论。大规模的水循
13、环，即全流域规模的水循环。主要研究从降雨到流入湖、海的全过程，要从流域内人类活动、水资源、水环境、水生态的变化过程来研究流域水循环在流域中的作用。在此基础上确定改善流域水循环的目标，确定流域健全的水循环的评价标准。中规模的水循环，即流域内某一局部区域或某一支流域内的水循环。基本上是自然的水循环与人工的水循环的混合，经济越发达的地区对自然水循环的干扰越大。小规模的水循环，即在某一城市或人口密集区内的水循环。由于人类活动的严重干扰了自然的水循环系统，水循环系统出现明显的人工化特征。在改善水循环系统时，应以形成健全的水循环系统为目标。首先研究流域规模的大规模水循环，以恢复自然水循环特征为主，评价其功
14、能是否健全，并评价某些8大规模的工程建设对流域水循环可能产生的影响，并寻求改善流域水循环的具体措施。在大规模水循环的基础上，再来研究某一区域内的中规模的水循环，这时要以大规模水循环的背景作为区域水循环的边界条件，在流域水循环所给定的边界条件下研究如何调整区域内的人类活动，以求改善区域的水循环状况。在中规模水循环的基础上，来研究某一城市的小规模水循环，重点是研究城市内人工水循环和自然水循环之间的相互影响，如何将人工水循环对自然水循环所造成的不利影响控制在一定范围之内，并寻求补偿自然水循环的措施。综上所述，日本政府已经意识到流域水循环由于人类活动的影响所出现的问题，把改善流域水循环，形成健全的水循
15、环系统作为今后流域建设和管理的主要目标。这还是一个崭新的课题，有待进行广泛、深入的研究。这种认识与我在最近提出的“以流域为单位的可持续发展论流域、区域、地域三层次可持续发展理论” 在观念上是一致的，这些新理论的形成可以更好地推动国土环境的改善和水利建设事业的发展。流域水循环状况的恶化和改善，在我国也是一个非常现实的问题，主要表现在： 现行的流域水利建设规划的实施使流域水循环短路化、广大平原泛滥区域绝缘化。 生态环境破坏、土地开发利用不当，使水循环过程中的水土流失加剧。 由于对污染源管理不利，水循环过程中使污染物扩散，对环境、生态、人类健康都造成了非常不利的影响。对于后两个问题大家都已形成共识，但是对于第一个问题尚认识不足。其实我国各流域水循环系统已经出现了相当紊乱的局面，这主要表现在两个方面：北方流域：北方各流域由于降雨量较小，河流径流量也较小，但是为了防洪的需要大多流域在上游大量修建水库，在中下游修建堤防、减河，使洪水直接快速入海，即水循环的短路化。北方流域多平原，洪泛区面积很大，由于水循环短路，这9些洪泛区与江河水循环绝缘。而北方地区蒸发量远大于降雨量
