張 誠 ，嚴登華 ，秦天玲

（1.中國水利水電科學研究院，100038，北京；2.水利部水資源與水生態(tài)工程技術研究中心,100038,北京）

一、水生態(tài)文明建設的內(nèi)涵

人類的無序發(fā)展給水生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大壓力，如何開發(fā)利用好水資源，保護水生態(tài)，與水和諧相處，重塑新的文明狀態(tài)是擺在人類面前的現(xiàn)實課題。當前，各地正在按照黨中央、國務院的決策部署，開展水生態(tài)文明建設試點工作。但對其內(nèi)涵與特征、理論基礎尚未有統(tǒng)一的認識。筆者結(jié)合項目研究，從水生態(tài)文明的內(nèi)涵、背景、理論基礎幾個方面入手，淺析水生態(tài)文明中的幾個相關問題，為水生態(tài)文明建設提供一些參考與建議。

1.內(nèi)涵剖析

在已有實踐管理與學術研究基礎上，筆者認為，水生態(tài)文明建設是以水生態(tài)系統(tǒng)為對象，通過工程性措施與非工程性措施建設，使其滿足人類社會發(fā)展需求，并最終形成一種可自我更替、完善的良性演化過程。

2.主要特征

水生態(tài)文明建設具有三方面特征：

①人為主觀意愿特征。人類對水生態(tài)的需求是隨著生活水平的提高而提高，從被動適應到主動改造，再到“適應+改造”相結(jié)合，水生態(tài)文明建設中無處不體現(xiàn)出人類的主觀意愿。②多學科交叉特征。水生態(tài)文明建設是對水生生態(tài)系統(tǒng)、有水力聯(lián)系的陸地生態(tài)系統(tǒng)與城市水生生態(tài)系統(tǒng)的改造和適應過程，涉及的對象廣泛、學科多樣，具有明顯的交叉特點，因此在建設過程必須統(tǒng)籌兼顧。③符合未來全球水資源管理理念的發(fā)展趨勢。當前，世界各國在水資源管理中都非常強調(diào)人水和諧的理念，如荷蘭開展了“予河流更多空間”的水生態(tài)系統(tǒng)改造工程，建設理念超前。水生態(tài)文明建設符合未來水資源管理的先進理念，是我國未來水資源管理的重要方向。

二、水生態(tài)文明建設產(chǎn)生的背景及主要任務

1.社會與科技背景

（1）社會背景

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是改革開放以來，我國的水資源、水環(huán)境、水生態(tài)形勢日益嚴峻，水問題成為制約社會經(jīng)濟和諧發(fā)展的主要瓶頸。尤其近些年，在人類活動與氣候變化的疊加影響下，水生態(tài)系統(tǒng)退化趨勢加劇，水環(huán)境問題凸顯，嚴重影響了人類的生存與發(fā)展。

在這一大背景下，國家及時出臺了一系列治水興水政策。從2011年中央發(fā)布1號文件到黨的十八大會議將生態(tài)文明建設放到突出位置以來，一系列文件明確提出要將水生態(tài)保護擺在社會經(jīng)濟發(fā)展全局中更加重要的地位。作為生態(tài)文明建設的重要一環(huán)，加快、加強水生態(tài)文明建設的重要性不言而喻。

（2）科學技術背景

通過幾十年的發(fā)展，我國水利建設已經(jīng)邁入新的階段，規(guī)劃、設計、施工、運行與管理的理論與技術水平已經(jīng)有了顯著提高，部分領域已達到世界領先水平。目前，我國已經(jīng)開始從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變，其中資源水利、環(huán)境水利與生態(tài)水利成為民生水利的主線，水利科技也隨之得到迅猛發(fā)展。

水生態(tài)文明建設具有明顯的交叉學科特點，主要包含四方面內(nèi)容：①水資源。水資源評價、“自然-人工”二元水循環(huán)理論、水資源配置、水量-水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度、水沙過程等研究內(nèi)容的發(fā)展，為開展水生態(tài)文明中涉水的科研提供了重要支撐。②水生態(tài)。生態(tài)學、水文生態(tài)學、生態(tài)水文學、生態(tài)經(jīng)濟學等學科的研究內(nèi)容都為開展水生態(tài)文明研究與建設提供了重要參考。③水利工程。水生態(tài)文明建設需要通過一系列工程性措施得以實施，涉及內(nèi)容包括壩、閘、堤、渠道等水工建筑物，同時在建筑與運行過程中需要充分考慮生態(tài)環(huán)境需求，通過水利工程的修建提高當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量。④法律學、管理學與美學。在水利工程配套建設的基礎上，需要開展法規(guī)、政策、立法、管理與美學等人文學科研究，為水生態(tài)文明建設提供有效的政策法律保障與人文觀點，從而使這一項工作發(fā)揮最大效益。此外，隨著“3S”技術、物聯(lián)網(wǎng)與“云”技術等現(xiàn)代前沿技術的發(fā)展，將為水生態(tài)文明建設提供更為有效的解決方法。

2.主要任務

2013年，水利部1號文件指出水生態(tài)文明建設的八項工作，明確了水生態(tài)文明建設今后一個時期工作重點。筆者在上述主要任務的基礎上，認為在開展區(qū)域水生態(tài)文明建設過程中應考慮建設以下六大體系：建設以國土生態(tài)空間規(guī)劃為指導框架體系；構建重大水生態(tài)修復工程體系；增強生態(tài)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力保障體系；提出支持生態(tài)建設的水資源政策體系；加強水生態(tài)文化建設體系；健全面向生態(tài)安全的水資源管理制度體系。

三、水生態(tài)文明建設的關鍵支撐技術

1.水生態(tài)文明內(nèi)涵分析

（1）“自然-人工” 二元水循環(huán)及其伴生過程

水生態(tài)文明的發(fā)展是自然與人類活動驅(qū)動的必然結(jié)果，因此水生態(tài)文明建設具有典型的“自然-人工”二元特性，可以說是“自然-人工”二元水循環(huán)及其伴生過程與生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生緊密作用后的結(jié)果。天然狀態(tài)下，流域水分在太陽輻射能、勢能和其他能量的作用下不斷運移轉(zhuǎn)化，其循環(huán)內(nèi)在驅(qū)動力表現(xiàn)為“一元”的自然力。而隨著人類活動對于流域水循環(huán)過程影響的深度和廣度加深，已直接或間接改變了全球淡水系統(tǒng)。流域水循環(huán)的內(nèi)在驅(qū)動力呈現(xiàn)出明顯的二元結(jié)構，在人類活動強烈干擾地區(qū)，這種人工作用影響越來越大，在某些方面甚至超過了天然作用的影響。此外，水量—水生態(tài)—水化學—水沙耦合過程是二元水循環(huán)過程中的主要伴生過程，深刻影響著水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構、功能與布局。

（2）生態(tài)水文過程

水生態(tài)系統(tǒng)首先是水文各要素過程與生態(tài)過程耦合作用的產(chǎn)物，水文過程是生態(tài)系統(tǒng)過程的聯(lián)結(jié)紐帶，其中生物過程是生態(tài)過程的基礎，水文過程是指水循環(huán)所涉及的相關要素過程。生態(tài)水文耦合作用機制主要包括水文過程對生態(tài)的決定性作用和生態(tài)過程對水循環(huán)影響。水生態(tài)系統(tǒng)中更關注水分與水生生境的關系，其中水分與水生植物、水生微生物、動物以及與有水力聯(lián)系的陸生生境的相互聯(lián)系同樣也會影響水生態(tài)系統(tǒng)。

（3）水的生態(tài)服務功能

水的生態(tài)服務功能是指水為水生生態(tài)系統(tǒng)、有水力聯(lián)系的陸生生態(tài)系統(tǒng)中生境與人類社會提供的服務總和?？茖W量化水生態(tài)服務功能是開展水生態(tài)文明建設的切入點，這樣可以搞清楚一個流域、一個地區(qū)哪些是水提供的主要生態(tài)服務功能，抓住主要生態(tài)服務功能也就可以抓住生態(tài)文明建設的主要目標。以上水生態(tài)文明內(nèi)涵分析，詳見圖1表示。

圖1 水生態(tài)文明建設發(fā)展階段

2.關鍵問題與支撐技術

水生態(tài)文明建設的關鍵問題包括兩個方面，一是科學理解和評價水生態(tài)文明，包括水生態(tài)文明建設由哪些內(nèi)容組成、如何建立符合區(qū)域的評價指標體系、如何科學評價水生態(tài)文明等；二是建設水生態(tài)文明，包括區(qū)域水生態(tài)文明建設的原則如何設定、針對某一地區(qū)或流域，設計什么樣的水生態(tài)文明建設方案以及應采取哪些關鍵技術措施等。

各地開展試點工作，應包括自然文明、用水文明、管理文明以及文化文明四個方面的建設內(nèi)容；其指標體系應以地區(qū)自然、人文、經(jīng)濟社會稟賦條件為基礎進行設計，并開展水生態(tài)文明評價。結(jié)合未來區(qū)域發(fā)展目標，提出符合區(qū)域特性的水生態(tài)文明建設原則，設計區(qū)域水生態(tài)文明建設總體方案，以關鍵技術作為支撐開展區(qū)域水生態(tài)文明建設工作。

為此，涵蓋在水生態(tài)文明建設中的主要關鍵技術應包括：

①水循環(huán)及其伴生過程的模擬技術。包括流域“自然—社會”水循環(huán)整體模擬、流域分布式產(chǎn)沙模擬、水文—生態(tài)耦合模擬、多源復合水污染模擬以及水循環(huán)及伴生過程多源數(shù)據(jù)同化技術。

②水的生態(tài)服務功能評價、生態(tài)評估與補償技術。水的生態(tài)服務功能評價技術、區(qū)域/流域生態(tài)目標的科學確定、水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)需水核算、流域/區(qū)域生態(tài)需水整合、基于生態(tài)服務功能的生態(tài)需水核算技術。

③面向生態(tài)的水資源合理配置與調(diào)度技術?；诘吞寄Ｊ降乃Y源配置技術、生態(tài)用水與生態(tài)用地的聯(lián)合配置、多目標水沙資源化配置、復雜水利工程群聯(lián)合生態(tài)調(diào)度。

④水生態(tài)修復技術。水污染防治技術、水污染處理技術、人工濕地、環(huán)境生態(tài)數(shù)值模擬技術、除藻技術、富營養(yǎng)化處理技術。

⑤“智能水網(wǎng)”技術。二元水循環(huán)理論為核心的水生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)、云計算、無線移動傳輸技術、物聯(lián)網(wǎng)技術與智能水網(wǎng)調(diào)度技術等。

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