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邓铭江院士:跃至峰顶览群山——生态水利发展的“三跳”思维
发布时间:2023-02-07

水利是人们认识水、亲近水、利用水、改造水、呵护水的过程,因之而开展的各项活动,称水利工作;因之而进行的各类建设,称水利工程;研究这类活动及其对象的技术、理论和方法的知识体系,称水利科学。

水利建设的目标是“除水患,兴水利”,因此得到人类社会的普遍重视。世界上著名的伊泰普水电站、胡佛大坝、罗贡坝、阿斯旺大坝,都是人类社会为满足自身需求,改造自然而修建的水利工程。新中国成立以来,我国围绕防洪、排涝、供水、灌溉、水力发电等,开展了大规模的水利基础设施建设。例如,1960年开始修建的红旗渠工程,彻底改善了当地群众靠天等雨的恶劣生存环境,实现了林州由山区贫困县向现代化新兴城市、生态旅游城市的跨越。三峡工程不仅提高了长江下游荆江地区的防洪标准,同时也为华中电网提供了丰富的清洁能源,改善了长江通航条件,发挥了防洪、发电、航运等社会效益和经济效益。两千多年前修建的都江堰水利工程,如今仍在从容有度地浇灌着“天府之国”的千里沃野,发挥着巨大的综合效益。

▲都江堰 摄/张佳鑫

随着人类活动加剧,诸如水利、农业、城市发展、矿产开发、畜牧、旅游、林业生产等,都会对河流生态系统从结构到功能产生不同程度的影响。水利工程在给人类社会带来生产力和经济效益的同时,也打破了原有的自然生态模式,并带来其他一些生态环境与社会问题如:大坝阻断河流廊道的连续性,对河流的水力学特征、泥沙的输移以及水生生物的栖息和迁移造成影响;水库的径流调节作用,在满足人类社会需求的同时,也对河道内水量、水质、水温、水生植物等产生一定影响;跨流域调水和水库移民带来调出与调入、迁出与迁入地区的利益分配、环境改变等问题;工程水利多关注于水资源开发利用和水利工程建设,而对于节水、治污、配套、环保、管理等方面,由于关注度不够,落实力不强,导致水资源的过度开发、粗放管理和生态环境的破坏。进入21世纪以来,水利工程的规模化、大型化发展对河流生态系统的不利影响,更应引起我们的高度关注。

中国古代农业社会,人类顺水之性的因任自然观,产生了自然水利思想;近代工业社会征服自然的观点,产生了工程水利思想;现代生态文明时代人与自然和谐相处,产生了环境水利、资源水利、生态水利思想。伴随这一历史进程,人水关系经历了依存、开发、掠夺、和谐四个阶段。但是,科学的治水思想总是落后于具体的治水实践,也就是说科学的治水思想是在历史进程的反思和觉悟中不断形成与完善的,先有水事活动,后有理论思想,盲目是必然的,而过失和其所导致的不良后果则是无可奈何的,难道有经验科学之称的水利科学只能被动地接受这个事实吗?

生态水利是社会文明进步的时代产物。党的十八大把生态文明建设写进了党章,党的十八届五中全会提出创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。进入新时代,我们必须跳出水利看水利、跳出生态看生态、跳出发展看发展,站在生态文明及中华民族永续发展的高度,汇集和传承工程水利、环境水利、资源水利的发展成果,深入系统地探索现代生态水利事业发展之路。

跳出水利看水利,探索生态水利发展新模式

生态水利的发展理念,是在生态文明建设的新时代背景下提出的。要全面构建人与自然和谐共生的现代化建设新格局,应当跳出水利看水利,将水作为关键生态要素之一,从生态系统全视角、水资源-生态环境-社会经济统筹协调发展多维度、水利工程规划设计-建设管理-调度运行全过程,建立生态水利的学科及理论技术体系,科学把控水利在生态环境保护和社会经济高质量发展中的定位。

▲生态水利内涵及体系结构框架图

1.从系统功能来看

从动物、植物和微生物微观生态系统平衡的维持,到中观流域生态结构、景观格局的塑造,甚至到宏观更大范围乃至地球生物圈中的水汽环流,是一个循环作用的大系统。水与种群庞大的动植物通过食物链、养分循环、能量交换、水文循环以及气候系统,相互交织在一起,处于复杂的平衡之中。在这五种循环和作用中,水资源专家多关注水文循环及转化规律研究,生态环境专家则多关注水在生态系统与生物群落之间进行的能量交换、食物链、养分循环。生态水利是将二者结合起来,防止对生态系统造成结构性、功能性破坏,并竭力修复受损的生态系统。

2.从空间结构来看

生态水利是“三生关系”耦合的系统升维。跳出水利看水利,从行业利益、工程思维,升华到整体的、系统的、和谐的综合科学思维,从单元的、单维的水利过程,升维到全过程的、多维度的、可持续的综合调控过程,满足更多方位、更大区域、更广空间协调平衡发展的要求,是生态水利的核心思想。从“生态环境-社会经济-水循环调控”三个维度统筹协调,站在国土资源高效利用、空间均衡、优化布局、高质量发展的顶层,科学把控水利在生态保护和高质量发展中的定位,为优化后的“三生空间”合理配置“三生用水”。

3.从过程管控来看

水利工程规划设计(前)-建设管理(中)-运行调度(后)是一个水事行为的全过程,生态水利既要管前,也要管中,更要管后。管前,应将规划前移至“三区三线,多规合一”的国土空间规划体系;管中,应在水利工程建设管理期,采取尽可能的措施避免对生态环境产生过大的扰动;管后,应将生态恢复和生态调度后延至水利工程全“服役期”,针对“后坝工时代”河流生态系统胁迫问题,应将“生态目标”嵌入兴利调度全过程,开展全流域大尺度生态调度。所谓大尺度,包含全流域-大空间尺度、长系列-大时间尺度、水循环-大系统尺度。

跳出生态看生态,探索“两山论”发展新路径

江河治理与绿色发展,必须坚持“两山”理论,不能只片面追求优美生态环境而忽视流域经济社会发展,要树立耦合协调的发展理念,积极探索“绿水青山”转化为“金山银山”的创新路径,跳出生态看生态,避免走入“生态陷阱”。统筹“水资源、水环境、水生态、水灾害、水景观、水文化”的有机联系,努力实现人水和谐与高质量发展的“三高”目标,即:防洪供水高保障、节水减排高效率、生态产品高质量,不断满足人民对美好生活的需求。

1.健康河流治理的一体论和层级论

一体论是指“六水统筹,系统治理”,探索优质水资源、洪旱水安全、健康水生态、绿色水环境、宜居水景观、先进水文化等六个方面协同行动的治水模式。层级论是指健康河流“物、化、生、景、文”是一个“金字塔”形的层级链。从层次关系来说,河流治理必须从改善其物理、化学、生物环境做起,先恢复生态径流、才能改善水环境,先修复生境、才能修复生态,生境决定生物,最后实现景观文化修复。河湖水系结构和生态径流是最基础的物理要素,水环境和生境条件是重要的化学要素,水生态是关键的生物要素,水景观和水文化则是最高的精神要素。

▲流域综合治理层次结构框架图

2.水资源提级管理和主控要素管控

提级管理是按照整体性和协同性管理理念,整合各部门力量与相关职能,构建一体化、高效能、多目标管理机制,对水资源进行统一管理和精细化管理,提升水资源优化配置能力。提级管理主要包括水利战略、综合要素、风险危机管理等三大内涵。主控要素是指对流域“量、质、域、流、生”等要素及其关键阈值实施整体管控。水量,重点管控用水总量、保障能力、利用效率等。水质,重点管控水功能区、污水排放、断面水质等。水域,重点管控流域空间、水域岸线、区域开发等。水流,重点管控水系流路、河湖连通、流速流量等。水生态,重点管控生态生境、生物多样性、绿洲结构等。

3.生态系统及其治理的层次结构

依据系统-基质-廊道-关键区段-斑块单元的空间尺度推绎,将新疆的生态系统和生态治理划分为五个层次结构,即复苏山川河湖湿地生态系统结构,构建“三屏两环”主体生态安全大格局;调控天然绿洲与人工绿洲二元景观异质结构,维持社会经济系统与自然生态系统合理的耗用水比例;修复治理自然水系和人工水系生态廊道脉络结构,打造“多廊-水网”组合的绿洲廊道生态景观;巩固荒漠-绿洲生态防护结构,遏阻风沙侵袭,改善绿洲宜居环境;建设“城乡-村落-庭院”独具特色的生态单元结构,提升绿洲生态文明,营造先进文化交流融合平台。

跳出发展看发展,探索生态经济发展新模式

发展与稳定是边疆治理两个永恒的主题,屯垦水利与绿洲建设是边疆发展的重要基础。边疆治理自古就有“治西北者,宜先水利”的主张。历史上,以绿洲为中心开展的西域水利建设,与中国内陆边界的变化,以及与之相对的丝绸之路的兴衰交相呼应,形成绿洲、丝绸之路与西北边疆相互制约的点、线、面的格局,“水”在三者的互动关系中扮演重要角色。当前,丝绸之路经济带核心区建设,绿色、低碳、高质量发展,对边疆生态水利事业发展提出了新的要求。

1.高质量发展耦合协调理论与评价体系

推动高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的必然之路。水是生产之要,是高质量发展不可或缺的重要条件。一方面,要为经济社会高质量发展提供基础支撑;另一方面,还要将水资源作为最大的刚性约束,倒逼经济社会发展转型,走高质量发展路子,杜绝用水浪费和水环境污染。应以“五大发展理念”为指导,从水资源、生态环境、社会经济三个维度,围绕绿色发展、创新驱动、民生改善、环境质量和生态状况等五个方面,建立要素指标体系和系统评价方法,综合测度三者之间的相互作用程度,提出耦合协调的生态经济发展模式及对策建议。

▲生态水利复合系统交互耦合关系图

2.“三生空间”优化布局与“三生用水”合理配置逻辑关系

面对未来资源约束趋紧、环境污染加重、生态系统退化的危机和挑战,党的十八大提出构建“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的国土空间优化布局战略。空间格局是资源、城市、工业、农业和生态等在国土空间开发中的反映,是经济结构和社会结构的空间载体,在一定程度上决定着经济发展方式及资源配置效率。生态保护红线、永久基本农田和城市开发边界,是国土空间规划的“三条底线”。

▲国土空间规划“三区三线”关系图

水资源“三条红线”是国土空间规划最大的刚性约束,在宏观战略层面,应当按照“四水四定,适水发展”的原则,为优化后的“三生空间”合理配置“三生用水”。

▲“三生空间”与生态水利发展关系图

3.水利经济与现代经济耦合的生态经济发展新模式

水利经济是中国最基本、最传统经济发展模式的学术思想,来源于历史与现实,面向未来。1935年冀朝鼎先生总结了我国古代水利发展历程,认为发展水利是国家的一种职能,通过建设水利工程,控制“基本经济区”即可统一全中国。如黄河的引黄灌区、秦朝的郑国渠、川蜀的都江堰、隋唐的大运河等。因此,西方经济学界普遍认为,历史上中国的经济就是王朝集权统治下的水利经济。新中国成立七十多年,以七大江河流域为支撑的现代水利,为中国经济社会发展发挥了巨大作用。进入新时代,国家明确提出推进南水北调后续工程建设,加快构建国家水网的战略布局,“国家水网”就是拓展国土发展空间、面向未来的“大水利经济”。通过构建国家水网主骨架和大动脉,为全面建设社会主义现代化国家提供有力的水安全保障。

结语

“水资源-生态环境-社会经济”是一个多维度的复合系统,水是其中不可或缺的重要条件。长久以来,我们在弱水资源承载力、高生态胁迫压力、低经济发展能力的桎梏中苦苦挣扎,在“生态陷阱”“深度节水陷阱”中无法自拔。当我们局限在水资源开发利用-社会经济发展这个二维圈子里,感到困惑无解、束手无策,徘徊不前时,必然要用生态水利的思想升维。升得越高,就可以越清楚地看到系统的边界、局限和“红线”,就会认识到水利科学和人与自然和谐共生的终极归宿,就是“善利万物而不争”的智慧、上善与大道。

云水泱泱,山河如棋。在向自然科学顶峰攀登、探索人类与自然共生的密码时,一定要有人文思想浇灌,这就是我们中华民族积淀丰厚历久弥新的水文化。

廖廓大地,群山如聚,成岭成峰,云卷云舒。

江河纵横,高岸为谷,深谷为陵,沧海桑田。

会当凌绝顶,一览众山小。

▲天山山脉 摄/王忠庆


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