水利工程的生態(tài)影響問題已經(jīng)引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。在科學(xué)而理性的尋求水利工程支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的平衡過程中，生態(tài)水利工程建設(shè)理念得以興起、發(fā)展并推廣。多年以來，西方發(fā)達(dá)國家開展的一系列生態(tài)水利工程理論創(chuàng)新和實(shí)踐探索經(jīng)驗(yàn)可供我們借鑒。

一、生態(tài)水利工程概念內(nèi)涵及其發(fā)展歷程

總結(jié)國內(nèi)外對(duì)生態(tài)水利工程概念與內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)可知，生態(tài)水利工程是指在充分考慮水資源水生態(tài)約束、維護(hù)河湖生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)和良性循環(huán)的前提下，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供防洪、供水、灌溉、發(fā)電、生態(tài)等方面服務(wù)功能，并注重水文化傳承的水利工程。生態(tài)水利工程建設(shè)理念要求堅(jiān)持人與自然和諧共生原則，以保護(hù)、修復(fù)或改善流域或區(qū)域的自然生態(tài)環(huán)境為主要目標(biāo)，在保障水資源開發(fā)利用必要需求的前提下，平衡水資源合理開發(fā)與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系，使河湖生態(tài)系統(tǒng)維持其自然和社會(huì)再生產(chǎn)能力，注重生態(tài)健康與可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益相統(tǒng)一。

生態(tài)水利工程建設(shè)理念起源于降低或消除水利工程負(fù)面影響，在河流整治與保護(hù)修復(fù)中對(duì)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、運(yùn)行管理以及工程改造、降等、退役等可能導(dǎo)致的生態(tài)影響進(jìn)行了大量理論研究和實(shí)踐探索，在不斷反思人水關(guān)系、深入認(rèn)識(shí)自然與生態(tài)規(guī)律的過程中得以持續(xù)完善。生態(tài)水利工程建設(shè)自20世紀(jì)90年代駛?cè)肟燔嚨?，目前仍處于快速蓬勃發(fā)展階段。

生態(tài)水利工程建設(shè)發(fā)展歷程簡(jiǎn)圖

二、典型國家生態(tài)水利工程建設(shè)實(shí)踐

（一）德國近自然河道治理

德國早在20世紀(jì)30年代就開始關(guān)注河流開發(fā)利用工程建設(shè)的負(fù)面影響，并于20世紀(jì)50年代創(chuàng)立了“近自然河道治理工程學(xué)”，為20世紀(jì)80-90年代萊茵河、伊薩河等治理修復(fù)提供了理論指導(dǎo)，也為2000年歐盟水框架指令的出臺(tái)奠定了理念基礎(chǔ)。其中，伊薩河（Isar）自然化修復(fù)是德國實(shí)施的一項(xiàng)世界級(jí)生態(tài)水利工程案例。

“伊薩河計(jì)劃”全程平面圖

伊薩河是流經(jīng)慕尼黑等重要城市的高山河流，最終注入多瑙河。因常年洪水災(zāi)害，慕尼黑河段早在19世紀(jì)中葉被截彎取直，并以堤壩、防洪墻、攔河壩等工程措施開發(fā)水力資源，導(dǎo)致下游水位持續(xù)下降，逐漸演變成了一條被硬質(zhì)化的水渠。1995年，巴伐利亞州水務(wù)局起草了“伊薩河計(jì)劃” (Isar-Plan)，與來自建設(shè)、城市規(guī)劃、健康與環(huán)境等部門的代表組成了跨學(xué)科的合作團(tuán)隊(duì)，對(duì)沿河防洪狀況、濱水游憩空間需求以及區(qū)域動(dòng)植物資源和棲息地情況進(jìn)行調(diào)查后，結(jié)合民調(diào)結(jié)果，制定了提高防洪能力、構(gòu)建再自然化的河流景觀、提供優(yōu)質(zhì)游憩空間的治理目標(biāo)和修復(fù)草案。2000年，慕尼黑市議會(huì)正式通過該項(xiàng)目草案，同年2月開始施工。

市區(qū)主河道項(xiàng)目主要改造措施

伊薩河自然化修復(fù)采取的主要措施：

1、河床去硬質(zhì)化。充分考慮河段特征，鑿開水泥加固的梯形河道并除去硬質(zhì)防護(hù)，擴(kuò)大了河床橫斷面，提高了泄洪能力。

2、緩坡替代滾水堰。將較高的滾水堰改造為長(zhǎng)度較長(zhǎng)的緩坡，不僅實(shí)現(xiàn)了防洪功能，也確保了河床不被深度侵蝕，還為魚類提供了洄游通道及棲息和繁衍場(chǎng)所。

3、引入大型石塊、朽木等阻流因素。

4、重塑河岸線。在現(xiàn)有河灘基礎(chǔ)上擴(kuò)挖、鏟平前灘，為洪水創(chuàng)造寬闊的排水截面，也提高了人們親近河流的可達(dá)性。

5、嚴(yán)格取用水管理，防止過度取水，確保河流生態(tài)和美學(xué)的水量需求，在特別干旱月份甚至中斷水力發(fā)電站運(yùn)行以滿足生態(tài)需要。

（二）日本多自然型建設(shè)工法

太田川

20世紀(jì)90年代以來，日本開展了豐富多樣的多自然型河流整治，如在太田川所有18處攔河設(shè)施上加設(shè)魚道，恢復(fù)河流連續(xù)性；在千曲川、加勢(shì)川、多摩川采取開挖河道、改造裁彎取直的舊河道、人造河床水坑等措施，營(yíng)造生物生存新空間；在加納川、本明川災(zāi)后重建中，采用圓松木、石塊等天然材料，建造梢捆攔柵、木沉排、半空砌石等生態(tài)護(hù)岸，在河床放置巨石減緩流速以保護(hù)河床等。

總的來看，“多自然建設(shè)工法”重點(diǎn)突出以下幾個(gè)方面：

1、重視河勢(shì)保護(hù)。盡量保留自然河勢(shì)，為生物棲息提供良好環(huán)境，避免采用裁彎取直、倒梯形斷面等。

2、重視連續(xù)性?？v向上保證一定質(zhì)量的水量，確保魚類等動(dòng)物自由往來；橫向上要與周邊森林、田地、城市等形成完整的生態(tài)系統(tǒng)。

3、重視表土保護(hù)，充分利用表土孕育植被的能力。

4、重視就地取材。

5、重視施工期管理。工期要考慮魚類洄游和產(chǎn)卵期、鳥蟲繁殖期、植物發(fā)芽期，盡量使用不會(huì)使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境過于混亂的大型施工設(shè)備，施工便道盡量保護(hù)現(xiàn)有植被。

（三）美國生態(tài)防洪工程建設(shè)

管理和利用暴雨洪水的意識(shí)逐漸得到社會(huì)認(rèn)同，許多國家的防洪理念逐漸由傳統(tǒng)的工程防洪轉(zhuǎn)向生態(tài)防洪，并先后開展了雨洪資源化利用、城市徑流系數(shù)零增長(zhǎng)等生態(tài)防洪實(shí)踐，其中美國是較早開展并取得較好成效的國家之一，密西西比河流域生態(tài)防洪工程是最具標(biāo)志性的案例之一。

密西西比河

為彌補(bǔ)水利工程所帶來的負(fù)面影響，自1986年《水資源發(fā)展法》授權(quán)美國陸軍工程兵團(tuán)負(fù)責(zé)開展密西西比河上游自然環(huán)境修復(fù)以來，組織實(shí)施了一系列工程防洪與非工程防洪相結(jié)合的流域治理，采取的主要措施：

1、建設(shè)和修復(fù)流域濕地，“還地于河”，既擴(kuò)大行洪空間，又為野生動(dòng)植物提供棲息地，并在丁壩、護(hù)岸等工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行中重點(diǎn)考慮魚類和野生生物的自然習(xí)性。

2、因地制宜的建設(shè)河岸緩沖帶，重建河岸植被并加強(qiáng)管理。

3、在汛期有意識(shí)地利用田間、蓄滯洪區(qū)、濕地和河道蓄滯洪水,把洪水轉(zhuǎn)化為地下水。

4、在原有防洪工程措施基礎(chǔ)上，綜合統(tǒng)籌洪泛區(qū)土地利用規(guī)劃、洪水監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警、災(zāi)害應(yīng)急管理、災(zāi)害救濟(jì)、稅費(fèi)調(diào)整等非工程措施，減輕洪水災(zāi)害損失和影響；逐步探索并實(shí)施了強(qiáng)制性的洪水保險(xiǎn)。

5、采用雷達(dá)、衛(wèi)星等先進(jìn)手段，密切監(jiān)控沿河生態(tài)環(huán)境狀況，為及時(shí)調(diào)整水利工程運(yùn)行管理策略提供支撐。

三、經(jīng)驗(yàn)啟示

（一）注重河流自然演變規(guī)律探究，崇尚生態(tài)優(yōu)先

科學(xué)辯證地看待水利工程已經(jīng)成為國際社會(huì)的普遍共識(shí)。一方面，水利工程仍然是許多國家、地區(qū)興水利除水害必不可少的手段，是保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)；另一方面，水利工程技術(shù)進(jìn)步的長(zhǎng)足發(fā)展，也大幅增加了人類開發(fā)和改造自然的廣度和強(qiáng)度。當(dāng)前，愈演愈烈的水資源短缺、水生態(tài)損害、水環(huán)境惡化等問題，在不斷敦促我們加深對(duì)河流自然演變規(guī)律的認(rèn)識(shí)。西方發(fā)達(dá)國家生態(tài)水利工程建設(shè)的發(fā)展歷程，清晰地反映了人們對(duì)水循環(huán)機(jī)理、生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理以及水與經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生物、生態(tài)環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)不斷深化和升華；生態(tài)水利工程相關(guān)理論研究與實(shí)踐探索良性互動(dòng)頻繁，推動(dòng)著水利工程逐漸從控制、征服自然轉(zhuǎn)向開發(fā)利用與改善水質(zhì)、修復(fù)生境的統(tǒng)籌兼顧，直至追求水利工程與生態(tài)環(huán)境的完美融合，符合生態(tài)優(yōu)先、保護(hù)自然的本質(zhì)要求。

西方發(fā)達(dá)國家越來越重視水利工程與生態(tài)系統(tǒng)之間的相互影響，保護(hù)和利用河流的自我修復(fù)能力，統(tǒng)籌解決水災(zāi)害、水資源、水生態(tài)和水環(huán)境問題。對(duì)于新建工程，普遍將生態(tài)環(huán)境作為工程立項(xiàng)審批的控制性要素，并從工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工和運(yùn)行管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格要求降低或消除對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。對(duì)于已建工程，許多國家已重新審視工程規(guī)劃布局、功能設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)度等情況，按照生態(tài)優(yōu)先、保護(hù)第一的原則，分類采取生態(tài)化改造（如加設(shè)魚道）、限制部分功能（如發(fā)電）、調(diào)整調(diào)度方案、清退拆除等措施予以改造升級(jí)。

（二）注重綜合措施運(yùn)用，構(gòu)建生態(tài)友好型工程體系

1重視規(guī)劃整體統(tǒng)籌

在宏觀戰(zhàn)略方面，注重從經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的角度，平衡人口資源環(huán)境各要素，優(yōu)化國土空間開發(fā)格局，進(jìn)而確定水資源開發(fā)利用和河流生態(tài)修復(fù)與保護(hù)的總體部署。在中觀布局方面，以流域?yàn)閱卧ūP考慮系統(tǒng)內(nèi)的防洪、供水、修復(fù)與保護(hù)等工程布局，注重干支流、上下游、左右岸的工程功能協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮工程體系的整體效益。在微觀方法方面，充分利用河流自然地形地貌，科學(xué)選址，盡量降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾，特別關(guān)注特種魚類等敏感指示物種的保護(hù)。

2設(shè)計(jì)建設(shè)近自然化工程

注重生態(tài)要素之間的相互聯(lián)系，維持和改善河流的縱向、橫向和側(cè)向連通性。堤線等工程布置要為河道留足行洪空間，確保河道泄洪能力不降低。采取對(duì)河流自然形態(tài)和天然水流形態(tài)改變相對(duì)較小的工程結(jié)構(gòu)，如帶魚道的水壩、緩坡或多段式跌水替代滾水堰、自然型護(hù)岸等，避免采用裁彎取直、倒梯形斷面。為生物營(yíng)造適宜的棲息環(huán)境，如河床上設(shè)置深潭-淺灘、岸邊設(shè)置沼澤濕地、修建半空砌石護(hù)岸、種植林草帶等。采用生態(tài)友好型的工程材料，如當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的木材、竹籠、石塊等，工程開挖的表土回覆等，避免全部采用混凝土等硬質(zhì)不透水材料。

3選取最低擾動(dòng)的施工組織安排

重視水利工程施工期對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響。工期選擇避開魚類洄游期鳥蟲繁衍期等，施工設(shè)備選取震動(dòng)輕、噪音小的機(jī)械，保護(hù)好施工場(chǎng)地、便道等周圍的植被，同時(shí)不斷督促提高施工人員的保護(hù)意識(shí)。

（三）注重運(yùn)行管理，充分發(fā)揮水利工程的生態(tài)效益

1普遍開展工程生態(tài)調(diào)度

隨著人們不斷深化對(duì)水利工程與下游生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，國內(nèi)外普遍越來越重視水利工程的生態(tài)調(diào)度，以保障下游的生態(tài)水量需求。對(duì)于下游具有特有魚類等敏感生物的河流，通常以這些敏感生物的需求為水量調(diào)度原則，模擬這些敏感生物生存、洄游或繁衍所需的流量、水溫、洪水脈沖等水文情勢(shì)。對(duì)于下游沒有敏感生物的河流，也要保證最基本的下泄水量，以免河道干涸造成生態(tài)危機(jī)。

2更加重視洪水風(fēng)險(xiǎn)管理

河流防洪壓力隨著人口與經(jīng)濟(jì)的不斷集聚而增大，以美國為代表的發(fā)達(dá)國家越來越重視洪泛區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)管理，統(tǒng)籌考慮洪泛區(qū)的土地利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、災(zāi)害應(yīng)急與救濟(jì)等情況，按照風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類實(shí)施稅費(fèi)、保險(xiǎn)等相關(guān)政策，將傳統(tǒng)上單純依靠水利工程防洪的理念逐漸向適度承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變，大幅削減了本該修建的水利工程數(shù)量，取得了很好的生態(tài)效益。同時(shí)，也利用河道、濕地等適當(dāng)蓄滯洪水，洪水資源的生態(tài)價(jià)值越來越得到認(rèn)可。

3充分利用監(jiān)測(cè)評(píng)估反饋

現(xiàn)代化的遙感、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)在監(jiān)測(cè)工程生態(tài)影響方面的應(yīng)用越來越廣泛，針對(duì)河流自然狀況、綠色水電、低影響開發(fā)等的評(píng)估體系也在逐步建立，這些監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果為生態(tài)水利工程建設(shè)與運(yùn)行提供了科學(xué)全面的反饋信息，很多國家已經(jīng)成功運(yùn)用這些反饋信息，在評(píng)價(jià)河流自然狀態(tài)、調(diào)整工程調(diào)度運(yùn)行、發(fā)展綠色水電市場(chǎng)、積累河流修復(fù)資金等方面取得了較好的成效。

（四）注重科技創(chuàng)新，持續(xù)驅(qū)動(dòng)生態(tài)水利工程建設(shè)發(fā)展

1重視相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)研究

幾十年的生態(tài)水利工程建設(shè)發(fā)展歷程中，先后提出了“近自然河道治理工程學(xué)”、“多自然型建設(shè)工法”、“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”等，充分揭示了實(shí)踐產(chǎn)生理論、理論指導(dǎo)實(shí)踐的矛盾運(yùn)動(dòng)規(guī)律，今后理論與實(shí)踐之間的相互作用仍將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)生態(tài)水利工程建設(shè)發(fā)展。日本和美國在這方面做的較好。日本專門成立了自然共生研究中心，對(duì)河流物理環(huán)境與生物之間的關(guān)系進(jìn)行深入研究，為指導(dǎo)河流整治與修復(fù)提供了理論指導(dǎo)。美國在維克斯堡水道試驗(yàn)站搭建了世界最大的內(nèi)河模型——密西西比河水系模型，復(fù)演和預(yù)演的洪水情景為優(yōu)化水利工程體系奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

2重視生態(tài)水利工程技術(shù)創(chuàng)新

技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)生態(tài)水利工程建設(shè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ?，主要體現(xiàn)在生態(tài)友好型材料與施工技術(shù)研發(fā)兩方面。近年來，格賓石籠、生態(tài)袋、預(yù)制混凝土框格、木樁、生態(tài)毯等生態(tài)護(hù)岸材料的應(yīng)用越來越普遍，日本等國還在研制可供植物生長(zhǎng)的環(huán)?；炷恋刃滦筒牧?。同時(shí)，在不同區(qū)域氣候條件下的林草搭配、濕地設(shè)計(jì)與建造及其水質(zhì)凈化等方面，相關(guān)技術(shù)也在不斷向前推進(jìn)。

（五）注重利益相關(guān)方合理訴求，不斷調(diào)整人水關(guān)系

1注重回應(yīng)利益相關(guān)方的合理訴求

在水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工及運(yùn)行管理階段，都設(shè)置相應(yīng)的公眾參與環(huán)節(jié)，全面收集利益相關(guān)方的有關(guān)訴求，吸收、采納合理的意見和建議，對(duì)不合理的或暫時(shí)無法接受的也作出解釋說明，尋求各方利益的最大公約數(shù)。

2注重滿足社會(huì)公眾的親水需求

通常采取林草、木材、石塊等柔性材料，結(jié)合緩坡、臺(tái)地等近水設(shè)計(jì)，拉近人與水的關(guān)系；通過美化河流景觀、搭建親水平臺(tái)、建設(shè)濕地公園等途徑，滿足人們?nèi)找鎻?qiáng)烈的濱水游憩需求。

3注重水文化建設(shè)

一方面繼承傳統(tǒng)水利工程文化遺產(chǎn)，并與當(dāng)代水利工程的文化建設(shè)相結(jié)合；另一方面，工程普遍附帶陳列館或科普館，發(fā)揮其宣傳教育功能，激發(fā)公眾認(rèn)識(shí)生態(tài)水利工程、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的熱情與關(guān)切。

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