構(gòu)建生態(tài)流域理論體系支撐流域生態(tài)文明建設(shè)

黃強(qiáng) 鄧銘江 暢建霞

摘 要：我國生態(tài)文明建設(shè)取得了可喜成績，但是在流域生態(tài)文明建設(shè)過程中，缺乏系統(tǒng)理論支撐，尤其是欠缺全局性、系統(tǒng)性和科學(xué)性生態(tài)流域體系，迫切需要站在生態(tài)文明建設(shè)國家戰(zhàn)略的高度，科學(xué)系統(tǒng)地創(chuàng)建生態(tài)流域的理論體系，助推生態(tài)文明建設(shè)、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。通過總結(jié)我國流域生態(tài)建設(shè)與保護(hù)的發(fā)展歷程，分析國內(nèi)外相關(guān)生態(tài)流域研究進(jìn)展、發(fā)展趨勢及其特點(diǎn)，以黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，提出了生態(tài)流域的新概念，闡述了生態(tài)流域的定義和內(nèi)涵，并從水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀、水文化、水管理、水經(jīng)濟(jì)8個維度進(jìn)行頂層設(shè)計，初步構(gòu)建了生態(tài)流域的理論體系，并論述了黃河生態(tài)流域構(gòu)建亟待開展的研究工作。

關(guān)鍵詞：生態(tài)流域;生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展;理論體系;頂層設(shè)計;生態(tài)文明建設(shè);黃河流域

中圖分類號：TV212;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.09.003

Abstract：China has carried out ecological civilization construction for more than 10 years and made gratifying achievements. However， lack of systematic theory， especially in the overall， systematic and scientific aspects， researches on ecological civilization need to rise to the level of national strategy in the construction of ecological civilization urgently， to create a theoretical system of ecological watersheds scientifically and systematically， which will promote the construction of ecological civilization and the ecological protection and high-quality development in the Yellow River Basin. Thus， this paper summarized the development process of ecological civilization construction in China and analyzed the progress， development trend and characteristics of relevant ecological studies all over the world. Aiming at the goal of ecological protection and high-quality development of the Yellow River Basin， it proposed a new concept of ecological basin and expounded the connotation， definition and schema of ecological basin. Based on water security， water resources， water environment， water ecology， water landscape， water culture， water management and water economy， it carried out the top-down design， built the theoretical system of ecological basin and discussed the key studies of ecological basin.

Key words： ecological basin; ecological protection and high-quality development; theoretical system; top-down design; ecological civilization construction; Yellow River Basin

1 背景和意義

生態(tài)文明建設(shè)是實(shí)現(xiàn)流域社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)與高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。2007年黨的十七大報告首次提出要建設(shè)生態(tài)文明，2009年黨的十七屆四中全會將生態(tài)文明建設(shè)提升到國家戰(zhàn)略高度，2012年黨的十八大將建設(shè)社會主義生態(tài)文明寫進(jìn)了黨章。2013年水利部發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)工作的意見》，標(biāo)志著我國水利發(fā)展正式步入生態(tài)水利階段。2017年黨的十九大提出建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。2018年4月26日，習(xí)近平總書記在深入推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會上強(qiáng)調(diào)：共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)，加強(qiáng)改革創(chuàng)新、戰(zhàn)略統(tǒng)籌、規(guī)劃引導(dǎo)，以長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。2019年9月18日，習(xí)近平總書記在主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會時強(qiáng)調(diào)：共同抓好大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)大治理，讓黃河成為造福人民的幸福河。生態(tài)文明建設(shè)重在保護(hù)、要在治理，必須堅持綠水青山就是金山銀山的理念，堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，以水而定、量水而行的原則，要因地制宜、分類實(shí)施，上下游、干支流、左右岸統(tǒng)籌謀劃，共同抓好大保護(hù)、協(xié)同推進(jìn)大治理。縱觀國內(nèi)外水問題和發(fā)展態(tài)勢，水問題仍是影響經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵障礙性因素;在傳統(tǒng)水問題尚未得到有效遏制的情況下，新的水問題不斷出現(xiàn)。如何科學(xué)識別和遵循水循環(huán)基本規(guī)律，診斷傳統(tǒng)治水模式的不足，結(jié)合水問題的發(fā)展態(tài)勢，革新治水模式，已成為學(xué)術(shù)界和政府部門面臨的重要問題之一。

中國生態(tài)文明建設(shè)圍繞流域生態(tài)退化和水環(huán)境惡化，先后開展了生態(tài)小流域和清潔小流域研究與建設(shè)工作，并進(jìn)行了以水循環(huán)多過程為主線的流域生態(tài)綜合治理研究及實(shí)踐。但是，對生態(tài)文明建設(shè)缺乏系統(tǒng)性、全局性和普適性等全方位的研究，即缺少系統(tǒng)理論體系的支撐。流域不僅是人類進(jìn)行各種社會經(jīng)濟(jì)活動的主要場所，而且是生物繁衍生息的棲息地，也是水、大氣、土循環(huán)的基本單元，生態(tài)文明建設(shè)應(yīng)該以流域?yàn)閱卧＝鉀Q生態(tài)文明建設(shè)問題的根本對策是，以流域?yàn)樽ナ?，?gòu)建生態(tài)流域的新概念、新思路、新體系、新技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。

我國已開展了10余年的生態(tài)文明建設(shè)，制定了許多相關(guān)政策，如水土保持、退耕還林還草、河長制等，取得了一系列可喜成績。但是，縱觀流域生態(tài)文明建設(shè)，仍然缺乏系統(tǒng)理論支撐，尤其是其研究欠缺全局性、系統(tǒng)性和科學(xué)性。因此，迫切需要站在流域的角度，構(gòu)建全新的生態(tài)流域理論體系，包括定義、內(nèi)涵、指標(biāo)體系、評價標(biāo)準(zhǔn)和模式等。

黃河是中華民族的母親河，但是黃河流域水資源短缺使得生產(chǎn)用水、生活用水、生態(tài)用水供需矛盾突出，同時存在水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)、河道淤積嚴(yán)重、流域生態(tài)環(huán)境脆弱、生態(tài)功能受損、水資源保障形勢嚴(yán)峻、發(fā)展水平不均衡、難以高質(zhì)量發(fā)展等一系列問題。要讓黃河成為造福人民的幸福河，亟待突破傳統(tǒng)思路和理論體系，以生態(tài)流域的理論助推黃河流域生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

生態(tài)流域是在保持流域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能健康的前提下，通過制定和實(shí)施流域總體規(guī)劃，使流域內(nèi)的一切生產(chǎn)及生活活動與流域生態(tài)系統(tǒng)的承載力相協(xié)調(diào)[1]。目前，在河流健康、生態(tài)修復(fù)、生態(tài)調(diào)度等方面已開展了大量研究，取得一些研究成果。李春暉等[2]指出，流域生態(tài)健康評價指標(biāo)包括生物、水質(zhì)、水文、棲息地、社會經(jīng)濟(jì)和人類健康等六方面;Petersen[3]以河岸帶土地利用指標(biāo)、生物指標(biāo)以及河道物理指標(biāo)為評價指標(biāo)體系，對流域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了健康評價;江海[4]將流域內(nèi)環(huán)境、資源、社會、經(jīng)濟(jì)在內(nèi)的諸要素看成一個整體，研究了流域環(huán)境管理體系。生態(tài)流域建設(shè)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人類生產(chǎn)生活與流域復(fù)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能相適應(yīng)，通過對流域結(jié)構(gòu)和功能的識別，確定流域保護(hù)區(qū)的等級，合理規(guī)劃林、田、路、渠等生態(tài)要素，構(gòu)建生態(tài)緩沖帶等，盡量減少人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的干擾。但是，生態(tài)流域的概念剛剛提出，有關(guān)研究才起步，可參考借鑒的文獻(xiàn)資料較少。

生態(tài)水文模型可以分為兩類：第一類，著重考慮植被對水文過程，尤其是土壤水分過程的響應(yīng)，即考慮不同目標(biāo)函數(shù)的流域生態(tài)水文優(yōu)化模型[5];第二類，在更長、更大的時空尺度，考慮植被、水文和氣象系統(tǒng)之間的互饋機(jī)制，即基于過程模擬的流域生態(tài)水文演化模型[6]。目前，與水文變量建立聯(lián)系的生態(tài)變量主要有植被覆蓋度、葉面積指數(shù)、生物量、植被密度等[7-8]。生態(tài)變量對水文變量的依賴關(guān)系，是植被數(shù)量演化方程中的一類基本結(jié)構(gòu)關(guān)系，也是生態(tài)水文學(xué)研究的基本內(nèi)容之一。國內(nèi)外學(xué)者對流域生態(tài)水文的研究主要集中在工程對河流情勢的影響、生態(tài)基流量的估算、基于生態(tài)調(diào)控的水資源管理等方面。流域水文學(xué)正在從以單一水循環(huán)過程為主要研究對象，發(fā)展為以研究水分、能量與物質(zhì)耦合循環(huán)以及水文過程與生態(tài)過程的相互作用等為主要內(nèi)容的綜合性、交叉性學(xué)科[9]。關(guān)于流域水文過程與泥沙、水質(zhì)、生態(tài)之間的關(guān)系研究多集中于單一作用的研究，如水文過程對植被的影響研究、植被變化對水文過程的影響研究等[10]。目前，對水文過程與泥沙、水質(zhì)、生態(tài)之間的多過程耦合機(jī)制，以及對流域內(nèi)水文-泥沙-水質(zhì)-生態(tài)全過程耦合復(fù)雜系統(tǒng)的研究不足，有待突破。

河流生態(tài)需水量是維持河流健康的基礎(chǔ)，其主要包括河道內(nèi)生態(tài)需水量和河道外生態(tài)需水量。河流生態(tài)需水量研究方法包括水文學(xué)法、水力學(xué)法、棲息地法以及綜合法[11-12]等。目前，河流生態(tài)需水量概念呈現(xiàn)出多樣化的特征，河流生態(tài)需水量計算的方法體系尚不健全。河道生態(tài)基流作為河流生態(tài)需水量中的重要部分，主要防止河道萎縮或斷流，維持河流的基本生態(tài)環(huán)境功能。我國北方河流普遍存在河道生態(tài)基流難以得到保障的問題。河道生態(tài)基流的計算方法較多，將水文實(shí)測數(shù)據(jù)和特定水生生物（如魚類、大型底棲無脊椎動物和大型水生植物等）信息相結(jié)合，建立研究區(qū)域細(xì)致、精確的棲息地適合度模型，是確定河道內(nèi)生態(tài)基流的有效方法之一[13]。

在全球氣候變化和日益加劇的人類活動影響下，河流生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重威脅，如何有效保護(hù)和維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康已成為研究熱點(diǎn)之一，其中確定合理的評價方法是開展河流健康研究和修復(fù)的基礎(chǔ)[14]。我國河流生態(tài)健康評價和修復(fù)工作起步較晚，評價方法主要借鑒西方國家的研究成果[15]，修復(fù)技術(shù)主要借鑒湖泊修復(fù)的方法[16]。我國幅員遼闊，自然地理條件千差萬別，因此亟待建立適應(yīng)我國不同自然地理條件的河道健康評價方法。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)適用于我國不同地區(qū)的河流生態(tài)修復(fù)方法勢在必行。

在陸域生態(tài)修復(fù)技術(shù)和策略方面，國內(nèi)外經(jīng)歷了從坡面尺度的就地治理，到流域的綜合治理，再到區(qū)域尺度的可持續(xù)發(fā)展宏觀布局的演變。在此過程中，不同技術(shù)和策略越來越多地考慮了生態(tài)工程及其效益的可持續(xù)性。根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢分異特點(diǎn)，采用優(yōu)化的治理措施，提高水土資源利用效率，減輕整體環(huán)境壓力，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展兼顧的可持續(xù)目標(biāo)[17-19]。在水域生態(tài)修復(fù)技術(shù)方面，我國水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)主要參考國外技術(shù)和案例，缺少對國情的深入分析，有必要針對我國水生態(tài)狀況，開展科學(xué)、系統(tǒng)的水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)理論研究，評估其水生態(tài)系統(tǒng)功能，提出適宜我國的水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)[20]。

水資源調(diào)控主要是利用有調(diào)節(jié)能力的水庫對流域水資源在時空上合理調(diào)配，充分考慮各類生態(tài)要素是流域水資源生態(tài)調(diào)控的前提[21]。傳統(tǒng)的水資源配置與調(diào)度存在重生活和生產(chǎn)用水，輕生態(tài)需水的情況，如只考慮河道生態(tài)基流，普遍存在擠占生態(tài)需水的現(xiàn)象。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，水資源調(diào)控目標(biāo)不再單純追求經(jīng)濟(jì)效益最大化，面向社會經(jīng)濟(jì)、水資源與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的水資源綜合調(diào)控成為研究的熱點(diǎn)[22-23]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展理論、協(xié)同學(xué)理論、控制論等系統(tǒng)科學(xué)理論，將流域生態(tài)需水和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整相結(jié)合，就水資源調(diào)控的理論、模型和方法等進(jìn)行了深入研究，取得了豐富成果[24-25]。但是，針對當(dāng)前環(huán)境劇烈變化和缺水流域，考慮水文、泥沙、水質(zhì)和生態(tài)多個過程的水資源調(diào)控理論和方法研究仍顯不足。

3 生態(tài)流域的定義及內(nèi)涵

生態(tài)流域的理念是在破解生態(tài)文明建設(shè)難題的新時代背景下提出的。要全面實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)跳出傳統(tǒng)的流域水資源開發(fā)利用禁錮，將水作為關(guān)鍵生態(tài)要素之一，從流域全視角、水資源-生態(tài)環(huán)境-社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展的多維度、全過程，建立生態(tài)流域理論技術(shù)體系，將工程水利、環(huán)境水利、資源水利的發(fā)展成果，融合自然和人工生態(tài)系統(tǒng)，以及社會-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，站在中華民族永續(xù)發(fā)展的高度，科學(xué)系統(tǒng)地研究生態(tài)流域理論，以助推生態(tài)文明建設(shè)與生態(tài)水利事業(yè)發(fā)展。

生態(tài)流域是新時代生態(tài)文明建設(shè)的產(chǎn)物，借鑒工程水利、環(huán)境水利、資源水利、生態(tài)水利的發(fā)展歷程和概念，給出生態(tài)流域的定義：統(tǒng)籌考慮流域的社會-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)問題，以水循環(huán)天然和人工調(diào)節(jié)為主線，在保持流域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能健康的前提下，以流域生態(tài)文明、社會經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，通過流域總體規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和管理運(yùn)行，使流域內(nèi)人類的生活、生產(chǎn)活動與生態(tài)系統(tǒng)的承載力相協(xié)調(diào)，基于全視角、多維度、全過程等生態(tài)水利思路，構(gòu)建流域生態(tài)保護(hù)、水資源合理開發(fā)與高效利用模式，對生態(tài)、環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)等主要因子進(jìn)行多層次、多目標(biāo)、多階段的協(xié)同調(diào)控，保障流域山青、水凈、河暢、湖美、岸綠，實(shí)現(xiàn)流域社會-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展。

（1）認(rèn)知的升華及系統(tǒng)性。從我國近代水利的發(fā)展歷程（工程水利—環(huán)境水利—資源水利—生態(tài)水利）可以看出，每個階段的發(fā)展都與當(dāng)時的國家需求、科技進(jìn)步和社會發(fā)展等密切相關(guān)。水利的范疇很廣，但主要對象是江河流域，主要任務(wù)是防洪、供水、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、旅游和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等。從我國流域開發(fā)利用的歷史看，早期主要是建堤、筑壩，興水利防水患，如在河流上修建規(guī)模龐大的梯級水電站，形成了流域水資源開發(fā)利用模式;后來，水污染問題日益突出，開始進(jìn)行流域水污染控制，形成了流域污水處理、水環(huán)境控制模式;20世紀(jì)末，逐漸認(rèn)識到河流生態(tài)和河流生態(tài)流量的重要性，形成了流域生態(tài)修復(fù)模式;21世紀(jì)初，隨著海綿城市、生態(tài)工程建設(shè)，形成了流域多層次水生態(tài)智能保障模式。近十幾年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)，以及流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)的提出，亟待建立流域開發(fā)利用的新模式，因此生態(tài)流域概念應(yīng)運(yùn)而生。生態(tài)流域是國家需求和科技進(jìn)步的體現(xiàn)，需要我們?nèi)ヌ剿骱蛣?chuàng)新。首先必須轉(zhuǎn)變過去流域開發(fā)利用的模式，在流域水資源綜合開發(fā)利用、水污染控制、生態(tài)修復(fù)等基礎(chǔ)上，根據(jù)流域動物、植物和微生物的微觀用水需求，從微型生態(tài)系統(tǒng)平衡的維持到全流域生態(tài)結(jié)構(gòu)、景觀格局的塑造等，形成生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的生態(tài)流域。

（2）全視角與多維性。從傳統(tǒng)的流域水資源綜合開發(fā)利用模式演變?yōu)榱饔蛩廴究刂?、生態(tài)修復(fù)等，是從行業(yè)利益、工程思維升華到整體的、系統(tǒng)的、和諧的綜合科學(xué)思維，從單元的、單維的水利過程上升到全視角、多維度、全過程、多目標(biāo)、可持續(xù)的綜合調(diào)控過程，滿足全方位、全流域時空協(xié)調(diào)、平衡發(fā)展的要求，是生態(tài)流域的核心思想?；凇吧鐣?經(jīng)濟(jì)-生態(tài)”復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建生態(tài)流域體系需要核心理論技術(shù)支撐。因此，篩選復(fù)合系統(tǒng)中總量、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、效率等主控多維要素，構(gòu)建生態(tài)流域理論體系，可為流域生態(tài)安全、生態(tài)調(diào)度、生態(tài)修復(fù)、水資源高效綜合利用等提供科學(xué)依據(jù)。

（3）過程的完整性。流域規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行調(diào)度、管理是一個完整的過程，在這個過程中必須全面貫徹生態(tài)流域的思想，特別是流域水資源開發(fā)利用具備一定規(guī)模后，全生命周期的工程安全和生態(tài)安全是兩項最為重要的使命和責(zé)任。流域內(nèi)的水利工程，都應(yīng)當(dāng)納入全流域水資源綜合利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)行動，如將“生態(tài)目標(biāo)”嵌入興利調(diào)度的簡單調(diào)控過程轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂髩喂r代”大尺度生態(tài)調(diào)度的綜合調(diào)控過程，即全流域-大空間尺度、長系列-大時間尺度、水循環(huán)-大系統(tǒng)尺度，充分發(fā)揮生態(tài)調(diào)度對生態(tài)恢復(fù)和保護(hù)的重要作用。將水利工程全生命周期的生態(tài)調(diào)度和生態(tài)安全納入生態(tài)流域的全過程，是該定義的一個重要內(nèi)涵。

（4）學(xué)科的交叉性。生態(tài)流域需融合水文學(xué)、水力學(xué)、地貌學(xué)、地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、資源學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、水利工程學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科與現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建以生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)的生態(tài)流域理論體系。將生態(tài)水利與生態(tài)文明建設(shè)結(jié)合起來，探索將“綠水青山”轉(zhuǎn)化為“金山銀山”的流域開發(fā)利用創(chuàng)新路徑，是可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。按照生態(tài)學(xué)和水文學(xué)原理、水資源高效利用原則，遵循自然平衡法則和發(fā)展規(guī)律，建立良性循環(huán)和可持續(xù)利用的流域生態(tài)體系。通過生態(tài)規(guī)劃、生態(tài)設(shè)計、生態(tài)監(jiān)控，建設(shè)與自然和諧相處，與周邊景觀協(xié)調(diào)的以人為本的生態(tài)流域，以實(shí)現(xiàn)流域山青、水凈、河暢、湖美、岸綠的生態(tài)目標(biāo)。

生態(tài)流域理念秉承了生態(tài)文明和生態(tài)水利思想，以山水林田湖草生命共同體的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，以順應(yīng)自然、尊重自然、保護(hù)自然三大理念為核心，采用現(xiàn)代交叉學(xué)科的理論與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地表-土壤-地下多過程、水量-水質(zhì)-泥沙-生態(tài)的聯(lián)合調(diào)控，系統(tǒng)解決生態(tài)保護(hù)問題。順應(yīng)自然指，以流域水循環(huán)多過程為主線，充分發(fā)揮流域?qū)λh(huán)的天然調(diào)節(jié)作用;尊重自然指，規(guī)范人類水土資源開發(fā)活動，自律式發(fā)展，以綠色發(fā)展模式、綠色生活方式為主線，減少對自然水循環(huán)的擾動;保護(hù)自然指，優(yōu)先布局綠色基礎(chǔ)設(shè)施（林草地等）和藍(lán)色基礎(chǔ)設(shè)施（河流、湖泊、濕地等），合理布局地表灰色基礎(chǔ)設(shè)施（水庫、堤防、渠系、泵站、水井等）。

4 生態(tài)流域的理論體系構(gòu)建

生態(tài)流域建設(shè)以流域?yàn)閷ο?，主要目?biāo)是闡明生態(tài)流域的概念及其內(nèi)涵，制定生態(tài)流域標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建生態(tài)流域評價指標(biāo)體系和模式，揭示生態(tài)流域的水循環(huán)機(jī)制、保護(hù)機(jī)制、流域水文-泥沙-水質(zhì)-生態(tài)的多過程耦合關(guān)系等關(guān)鍵科學(xué)問題，提出生態(tài)流域的關(guān)鍵技術(shù)，集成生態(tài)流域綜合調(diào)控與協(xié)同管理平臺，并開展生態(tài)流域關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用及示范，創(chuàng)建生態(tài)流域的理論和關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)文明建設(shè)提供科技支撐。

生態(tài)流域的構(gòu)建思路是，保持水資源的可再生性、持續(xù)性、協(xié)同性等，以流域水文、物理、化學(xué)、生態(tài)等多過程為主線，規(guī)范人類水土資源開發(fā)活動，減少對自然水循環(huán)的擾動，實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。生態(tài)流域的理論融合了生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、水力學(xué)、氣象學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境學(xué)、水利工程學(xué)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等傳統(tǒng)學(xué)科與現(xiàn)代信息技術(shù)，是一項多學(xué)科交叉的理論與技術(shù)，其理論體系見圖1。

生態(tài)流域應(yīng)從水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀、水文化、水管理、水經(jīng)濟(jì)8個維度進(jìn)行頂層設(shè)計，滿足水資源再生、生態(tài)多樣、環(huán)境優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、社會文明的需求，是解決流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展的根本對策。生態(tài)流域需要理論創(chuàng)新，如識別生態(tài)水文過程中發(fā)生災(zāi)難性衰退的臨界點(diǎn);揭示生態(tài)流域各要素及其信息、能量、物質(zhì)演變規(guī)律，水文模型中引入植被演化模型，以實(shí)現(xiàn)水文-生態(tài)過程的耦合模擬，優(yōu)化流域三生用水（生活用水、生產(chǎn)用水、生態(tài)用水）空間布局，建立水量-水質(zhì)-泥沙-生態(tài)的聯(lián)合調(diào)控模型，提出生態(tài)流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展模式，基于多學(xué)科交叉創(chuàng)建生態(tài)流域?qū)W的理論與方法等。同時，需要技術(shù)創(chuàng)新，如生態(tài)緩沖帶保護(hù)與修復(fù)技術(shù)、平原生態(tài)修復(fù)帶的保護(hù)與修復(fù)技術(shù)、生態(tài)流域水沙分區(qū)調(diào)控技術(shù)、生態(tài)流域綜合評價技術(shù)、流域水-生態(tài)-社會經(jīng)濟(jì)協(xié)同調(diào)控技術(shù)、基于多源信息融合及大數(shù)據(jù)的綜合調(diào)控與協(xié)同管理服務(wù)平臺構(gòu)建技術(shù)等。

以黃河流域?yàn)槔?，生態(tài)流域構(gòu)建亟待開展的研究工作如下。

（1）生態(tài)流域內(nèi)涵及多學(xué)科交叉理論研究。采用多學(xué)科交叉理論與方法，探究黃河生態(tài)流域內(nèi)涵，制定生態(tài)流域標(biāo)準(zhǔn)，建立生態(tài)流域評價的指標(biāo)體系，提出黃河生態(tài)流域可持續(xù)發(fā)展模式，揭示生態(tài)流域的水循環(huán)機(jī)制、保護(hù)機(jī)制等。

（2）生態(tài)流域防洪、抗旱體系構(gòu)建技術(shù)。揭示流域洪水、干旱過程的演變規(guī)律，完善黃河防洪抗旱體系，保障流域安瀾，確保大堤不決口、農(nóng)業(yè)旱澇保收。

（3）水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)。構(gòu)建黃河生態(tài)流域安全保障體系，包括黃河源區(qū)、上中下游、河口區(qū)，以及湖庫與濕地水生態(tài)系統(tǒng)，提出生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)與方案，確保生物多樣性。

（4）水沙穩(wěn)定機(jī)制及調(diào)控技術(shù)。針對流域水文-植被-地貌耦合單元，揭示水沙穩(wěn)定機(jī)制，提出黃河生態(tài)流域水沙調(diào)控方案與關(guān)鍵技術(shù)，確保河床不抬高。

（5）水質(zhì)改善和水生態(tài)健康保障關(guān)鍵技術(shù)。針對黃河生態(tài)流域水質(zhì)和水生態(tài)健康問題，提出流域內(nèi)水質(zhì)改善和水生態(tài)健康保障方案，攻克流域水質(zhì)改善和水生態(tài)健康保障技術(shù)難題，確保河流不污染。

（6）流域水文-泥沙-水質(zhì)-生態(tài)多過程耦合技術(shù)。建立黃河生態(tài)流域水文-泥沙-水質(zhì)-生態(tài)多過程耦合模型，攻克水文-泥沙-水質(zhì)-生態(tài)多過程耦合難題，獲得調(diào)控閾值。

（7）生態(tài)流域節(jié)水、調(diào)水、配水多過程耦合調(diào)控技術(shù)。在變化環(huán)境下，針對黃河生態(tài)流域水資源-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)調(diào)控難題，提出適應(yīng)環(huán)境變化的生態(tài)流域水資源調(diào)控技術(shù)，加快海綿城市建設(shè)和灌區(qū)現(xiàn)代化改造，推進(jìn)城鎮(zhèn)居民、工業(yè)和農(nóng)業(yè)的高效節(jié)水，加強(qiáng)節(jié)水監(jiān)管等，確保黃河功能性不斷流。

（8）健康評價與生態(tài)修復(fù)綜合保障技術(shù)。構(gòu)建黃河生態(tài)流域評價指標(biāo)體系，評價生態(tài)保護(hù)效果，提出生態(tài)流域生態(tài)評價與綜合保障技術(shù)，確保黃河健康。

（9）生態(tài)流域綜合調(diào)控與協(xié)同管理平臺集成與示范。集成黃河生態(tài)流域調(diào)控平臺，開展生態(tài)流域綜合調(diào)控與協(xié)同管理業(yè)務(wù)，進(jìn)行生態(tài)流域綜合調(diào)控與協(xié)同管理應(yīng)用示范。

（10）黃河水文化建設(shè)。加強(qiáng)黃河生態(tài)流域的文化遺址保護(hù)，系統(tǒng)開展文化挖掘，強(qiáng)力推進(jìn)文化傳承，大力弘揚(yáng)黃河水文化。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié) 論

我國已開展了10余年的生態(tài)文明建設(shè)，取得了可喜成績，但缺乏系統(tǒng)理論支撐，尤其是欠缺全局性、系統(tǒng)性和科學(xué)性生態(tài)流域體系。因此，迫切需要站在生態(tài)文明及中華民族永續(xù)發(fā)展的高度，科學(xué)系統(tǒng)地創(chuàng)建生態(tài)流域的理論與技術(shù)，助推生態(tài)文明建設(shè)、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

生態(tài)流域是社會文明進(jìn)步的產(chǎn)物，應(yīng)當(dāng)集成相關(guān)研究成果，融合多學(xué)科交叉理論、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生態(tài)文明建設(shè)思想，探索生態(tài)流域理論體系，與時俱進(jìn)地發(fā)展生態(tài)流域的理論和關(guān)鍵技術(shù)。流域是水、大氣、土循環(huán)的基本單元，以山水林田湖草生命共同體的生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，借鑒工程水利、環(huán)境水利、資源水利、生態(tài)水利的發(fā)展歷程和概念，提出了生態(tài)流域的定義、內(nèi)涵和模式，為生態(tài)流域構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。從水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀、水文化、水管理、水經(jīng)濟(jì)8個維度進(jìn)行生態(tài)流域頂層設(shè)計，初步構(gòu)建了生態(tài)流域的理論和關(guān)鍵技術(shù)，并提出了黃河生態(tài)流域構(gòu)建亟待開展的研究工作。

5.2 展 望

本文給出的生態(tài)流域定義和內(nèi)涵，提出的生態(tài)流域理論體系和模式等，還是一個初步的研究框架和構(gòu)想，作為水利發(fā)展的一種新動態(tài)、新理念、新體系、新模式，仍需相關(guān)交叉學(xué)科的專家、學(xué)者開展廣泛深入的研究。當(dāng)前，黃河流域面臨洪旱災(zāi)害頻發(fā)、水資源短缺、三生用水矛盾突出、生態(tài)環(huán)境脆弱、水資源保障形勢嚴(yán)峻、經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力低等諸多問題，我國已逐漸認(rèn)識到良好生態(tài)環(huán)境的重要性，并把生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略。因此，筆者認(rèn)為黃河為生態(tài)流域的研究、示范和實(shí)踐提供了大舞臺，開展生態(tài)流域研究與實(shí)踐正逢其時、大有作為。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹寶，羅宏，呂連宏.生態(tài)流域建設(shè)理念與發(fā)展模式探討[J].水資源與水工程學(xué)報，2011，22（1）：31-35，39.

[2] 李春暉，崔嵬，龐愛萍，等.流域生態(tài)健康評價理論與方法研究進(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2008，27（1）：9-17.

[3] PETERSEN C R. The Rce： a Riparian， Channel， and Environmental Inventory for Small Streams in the Agricultural Landscape[J]. Freshwater Biology， 2006， 27（2）： 295-306.

[4] 江海.基于綜合生態(tài)系統(tǒng)管理理念的流域環(huán)境管理體系探析：以巢湖流域水污染防治為視角[J].巢湖學(xué)院學(xué)報，2017（2）：10-14.

[5] SCHYMANSKI S J， SIVAPALAN M， RODERICK M L， et al. An Optimality-Based Model of the Dynamic Feedbacks Between Natural Vegetation and the Water Balance[J]. Water Resources Research， 2009， 45（1）： 206-216.

[6] RUNYAN C， D'ODORICO P. Ecohydrological Feedbacks Between Salt Accumulation and Vegetation Dynamics： Role of Vegetation-Groundwater Interactions[J]. Water Resources Research， 2010， 46（11）： 386.

[7] PETERSON T， ARGENT R， CHIEW F. Multiple Stable States in Hydrological Models： an Ecohydrological Investigation[J]. Water Resources Research， 2009， 45（3）： 119-127.

[8] RIDOLFI L， D'ODORICO P， LAIO F. Effect of Vegetation-Water Table Feedbacks on the Stability and Resilience of Plant Ecosystems[J]. Water Resources Research， 2006， 42（1）： 313-324.

[9] SINGH V P. Hydrologic Modeling： Progressand Future Directions[J]. Geoscience Letters， 2018， 5（1）： 15.

[10] 楊大文，雷慧閩，叢振濤.流域水文過程與植被相互作用研究現(xiàn)狀評述[J].水利學(xué)報，2010，41（10）：1142-1149.

[11] 徐宗學(xué)，武瑋，于松延.生態(tài)基流研究：進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J].水力發(fā)電學(xué)報，2016，35（4）：1-11.

[12] PANG A， SUN T， YANG Z. Economic Compensation Standard for Irrigation Processes to Safeguard Environmental Flows in the Yellow River Estuary， China[J]. Journal of Hydrology， 2013， 482： 129-138.

[13] 劉昌明，門寶輝，宋進(jìn)喜.河道內(nèi)生態(tài)需水量估算的生態(tài)水力半徑法[J].自然科學(xué)進(jìn)展，2007，17（1）：42-48.

[14] DUDGEON D， ARTHINGTON A， GESSNER M， et al. Freshwater Biodiversity： Importance， Threats， Status and Conservation Challenges[J]. Biological Reviews， 2006， 81： 163-182.

[15] DAVIS N M， WEAVER V， PARKS K， et al. An Assessment of Water Quality， Physical Habitat， and Biological Integrity of an Urban Stream in Wichita， Kansas， Prior to Restoration Improvements （Phase i）[J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology， 2003， 44（3）： 351-359.

[16] RULEY J E， RUSCH K A. An Assessment of Long-Term Post-Restoration Water Quality Trends in a Shallow， Subtropical， Urban Hypereutrophic Lake[J]. Ecological Engineering， 2002， 19（4）： 265-280.

[17] SHERKOW J S， GREELY H T. What if Extinction is not Forever？[J]. Science， 2013， 340： 32-33.

[18] POCOCK M J O，EVANS D M， MEMMOTT J. The Robustness and Restoration of a Network of Ecological Networks[J]. Science， 2012， 335： 973-977.

[19] TIBBETT M， MULLIGAN D， AUDET P. Recent Advances in Restoration Ecology： Examining the Modern Australian Agro-Ecological and Post-Mining Landscapes[J]. Agriculture Ecosystems & Environment， 2012， 163（6）： 1-2.

[20] ZHANG R， LIU C， GU Y， et al. Evaluation Method of Water Ecological Restoration Technologies in Urban River and Lake Supplied by Reclaimed Water Established by Analytical Hierarchy： Establishing and Application[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering， 2017， 11（6）： 3545-3554.

[21] 陳進(jìn).長江流域水資源調(diào)控與水庫群調(diào)度[J].水利學(xué)報，2018，49（1）： 2-8.

[22] CHANG J X， HUANG Q， WANG Y M. Water Distribution Control Model in the Yellow River Basin[J]. Water International， 2004， 29（4）： 483-491.

[23] DAVIJANI M， BANIHABIB M E， NADJAFZADEH A A， et al. Multi-Objective Optimization Model for the Allocation of Water Resources in Arid Regions Based on the Maximization of Socioeconomic Efficiency[J]. Water Resources Management， 2016， 30（3）： 1-20.

[24] 鄧銘江，黃強(qiáng)，張巖，等.額爾齊斯河水庫群多尺度耦合的生態(tài)調(diào)度研究[J].水利學(xué)報，2017，48（12）：1387-1399.

[25] 董哲仁，孫東亞，趙進(jìn)勇.水庫多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度[J].水利水電技術(shù)，2007，38（1）： 28-32.

【責(zé)任編輯 呂艷梅】