水利工程的生態影響問題已經引起國內外的廣泛關注。在科學而理性的尋求水利工程支撐經濟社會可持續發展與生態環境保護之間的平衡過程中，生態水利工程建設理念得以興起、發展并推廣。多年以來，西方發達國家開展的一系列生態水利工程理論創新和實踐探索經驗可供我們借鑒。

一、生態水利工程概念內涵及其發展歷程

總結國內外對生態水利工程概念與內涵的認識可知，生態水利工程是指在充分考慮水資源水生態約束、維護河湖生態系統自我恢復和良性循環的前提下，為經濟社會可持續發展提供防洪、供水、灌溉、發電、生態等方面服務功能，并注重水文化傳承的水利工程。生態水利工程建設理念要求堅持人與自然和諧共生原則，以保護、修復或改善流域或區域的自然生態環境為主要目標，在保障水資源開發利用必要需求的前提下，平衡水資源合理開發與生態保護之間的關系，使河湖生態系統維持其自然和社會再生產能力，注重生態健康與可持續發展，實現經濟、社會、生態效益相統一。

生態水利工程建設理念起源于降低或消除水利工程負面影響，在河流整治與保護修復中對工程規劃設計、建設施工、運行管理以及工程改造、降等、退役等可能導致的生態影響進行了大量理論研究和實踐探索，在不斷反思人水關系、深入認識自然與生態規律的過程中得以持續完善。生態水利工程建設自20世紀90年代駛入快車道，目前仍處于快速蓬勃發展階段。

生態水利工程建設發展歷程簡圖

二、典型國家生態水利工程建設實踐

（一）德國近自然河道治理

德國早在20世紀30年代就開始關注河流開發利用工程建設的負面影響，并于20世紀50年代創立了“近自然河道治理工程學”，為20世紀80-90年代萊茵河、伊薩河等治理修復提供了理論指導，也為2000年歐盟水框架指令的出臺奠定了理念基礎。其中，伊薩河（Isar）自然化修復是德國實施的一項世界級生態水利工程案例。

“伊薩河計劃”全程平面圖

伊薩河是流經慕尼黑等重要城市的高山河流，最終注入多瑙河。因常年洪水災害，慕尼黑河段早在19世紀中葉被截彎取直，并以堤壩、防洪墻、攔河壩等工程措施開發水力資源，導致下游水位持續下降，逐漸演變成了一條被硬質化的水渠。1995年，巴伐利亞州水務局起草了“伊薩河計劃” (Isar-Plan)，與來自建設、城市規劃、健康與環境等部門的代表組成了跨學科的合作團隊，對沿河防洪狀況、濱水游憩空間需求以及區域動植物資源和棲息地情況進行調查后，結合民調結果，制定了提高防洪能力、構建再自然化的河流景觀、提供優質游憩空間的治理目標和修復草案。2000年，慕尼黑市議會正式通過該項目草案，同年2月開始施工。

市區主河道項目主要改造措施

伊薩河自然化修復采取的主要措施：

1、河床去硬質化。充分考慮河段特征，鑿開水泥加固的梯形河道并除去硬質防護，擴大了河床橫斷面，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度較長的緩坡，不僅實現了防洪功能，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所。

3、引入大型石塊、朽木等阻流因素。

4、重塑河岸線。在現有河灘基礎上擴挖、鏟平前灘，為洪水創造寬闊的排水截面，也提高了人們親近河流的可達性。

5、嚴格取用水管理，防止過度取水，確保河流生態和美學的水量需求，在特別干旱月份甚至中斷水力發電站運行以滿足生態需要。

（二）日本多自然型建設工法

太田川

20世紀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處攔河設施上加設魚道，恢復河流連續性；在千曲川、加勢川、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，營造生物生存新空間；在加納川、本明川災后重建中，采用圓松木、石塊等天然材料，建造梢捆攔柵、木沉排、半空砌石等生態護岸，在河床放置巨石減緩流速以保護河床等。

總的來看，“多自然建設工法”重點突出以下幾個方面：

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

2、重視連續性。縱向上保證一定質量的水量，確保魚類等動物自由往來；橫向上要與周邊森林、田地、城市等形成完整的生態系統。

3、重視表土保護，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卵期、鳥蟲繁殖期、植物發芽期，盡量使用不會使現場環境過于混亂的大型施工設備，施工便道盡量保護現有植被。

（三）美國生態防洪工程建設

管理和利用暴雨洪水的意識逐漸得到社會認同，許多國家的防洪理念逐漸由傳統的工程防洪轉向生態防洪，并先后開展了雨洪資源化利用、城市徑流系數零增長等生態防洪實踐，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防洪工程是最具標志性的案例之一。

密西西比河

為彌補水利工程所帶來的負面影響，自1986年《水資源發展法》授權美國陸軍工程兵團負責開展密西西比河上游自然環境修復以來，組織實施了一系列工程防洪與非工程防洪相結合的流域治理，采取的主要措施：

1、建設和修復流域濕地，“還地于河”，既擴大行洪空間，又為野生動植物提供棲息地，并在丁壩、護岸等工程設計和運行中重點考慮魚類和野生生物的自然習性。

2、因地制宜的建設河岸緩沖帶，重建河岸植被并加強管理。

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

4、在原有防洪工程措施基礎上，綜合統籌洪泛區土地利用規劃、洪水監測預報預警、災害應急管理、災害救濟、稅費調整等非工程措施，減輕洪水災害損失和影響；逐步探索并實施了強制性的洪水保險。

5、采用雷達、衛星等先進手段，密切監控沿河生態環境狀況，為及時調整水利工程運行管理策略提供支撐。

三、經驗啟示

（一）注重河流自然演變規律探究，崇尚生態優先

科學辯證地看待水利工程已經成為國際社會的普遍共識。一方面，水利工程仍然是許多國家、地區興水利除水害必不可少的手段，是保證經濟社會發展的重要基礎；另一方面，水利工程技術進步的長足發展，也大幅增加了人類開發和改造自然的廣度和強度。當前，愈演愈烈的水資源短缺、水生態損害、水環境惡化等問題，在不斷敦促我們加深對河流自然演變規律的認識。西方發達國家生態水利工程建設的發展歷程，清晰地反映了人們對水循環機理、生態系統中物種共生與物質循環再生原理以及水與經濟社會、生物、生態環境關系的認識不斷深化和升華；生態水利工程相關理論研究與實踐探索良性互動頻繁，推動著水利工程逐漸從控制、征服自然轉向開發利用與改善水質、修復生境的統籌兼顧，直至追求水利工程與生態環境的完美融合，符合生態優先、保護自然的本質要求。

西方發達國家越來越重視水利工程與生態系統之間的相互影響，保護和利用河流的自我修復能力，統籌解決水災害、水資源、水生態和水環境問題。對于新建工程，普遍將生態環境作為工程立項審批的控制性要素，并從工程規劃設計、建設施工和運行管理等各個環節，嚴格要求降低或消除對生態環境的負面影響。對于已建工程，許多國家已重新審視工程規劃布局、功能設計、運行調度等情況，按照生態優先、保護第一的原則，分類采取生態化改造（如加設魚道）、限制部分功能（如發電）、調整調度方案、清退拆除等措施予以改造升級。

（二）注重綜合措施運用，構建生態友好型工程體系

1重視規劃整體統籌

在宏觀戰略方面，注重從經濟-社會-自然復合生態系統的角度，平衡人口資源環境各要素，優化國土空間開發格局，進而確定水資源開發利用和河流生態修復與保護的總體部署。在中觀布局方面，以流域為單元通盤考慮系統內的防洪、供水、修復與保護等工程布局，注重干支流、上下游、左右岸的工程功能協調，充分發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，科學選址，盡量降低對生態環境的干擾，特別關注特種魚類等敏感指示物種的保護。

2設計建設近自然化工程

注重生態要素之間的相互聯系，維持和改善河流的縱向、橫向和側向連通性。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。采取對河流自然形態和天然水流形態改變相對較小的工程結構，如帶魚道的水壩、緩坡或多段式跌水替代滾水堰、自然型護岸等，避免采用裁彎取直、倒梯形斷面。為生物營造適宜的棲息環境，如河床上設置深潭-淺灘、岸邊設置沼澤濕地、修建半空砌石護岸、種植林草帶等。采用生態友好型的工程材料，如當地產的木材、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不透水材料。

3選取最低擾動的施工組織安排

重視水利工程施工期對生態環境造成的影響。工期選擇避開魚類洄游期鳥蟲繁衍期等，施工設備選取震動輕、噪音小的機械，保護好施工場地、便道等周圍的植被，同時不斷督促提高施工人員的保護意識。

（三）注重運行管理，充分發揮水利工程的生態效益

1普遍開展工程生態調度

隨著人們不斷深化對水利工程與下游生態環境之間關系的認識，國內外普遍越來越重視水利工程的生態調度，以保障下游的生態水量需求。對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。對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危機。

2更加重視洪水風險管理

河流防洪壓力隨著人口與經濟的不斷集聚而增大，以美國為代表的發達國家越來越重視洪泛區的風險管理，統籌考慮洪泛區的土地利用、經濟社會發展、災害應急與救濟等情況，按照風險等級分類實施稅費、保險等相關政策，將傳統上單純依靠水利工程防洪的理念逐漸向適度承擔風險轉變，大幅削減了本該修建的水利工程數量，取得了很好的生態效益。同時，也利用河道、濕地等適當蓄滯洪水，洪水資源的生態價值越來越得到認可。

3充分利用監測評估反饋

現代化的遙感、地理信息系統等技術在監測工程生態影響方面的應用越來越廣泛，針對河流自然狀況、綠色水電、低影響開發等的評估體系也在逐步建立，這些監測評估結果為生態水利工程建設與運行提供了科學全面的反饋信息，很多國家已經成功運用這些反饋信息，在評價河流自然狀態、調整工程調度運行、發展綠色水電市場、積累河流修復資金等方面取得了較好的成效。

（四）注重科技創新，持續驅動生態水利工程建設發展

1重視相關基礎科學研究

幾十年的生態水利工程建設發展歷程中，先后提出了“近自然河道治理工程學”、“多自然型建設工法”、“綠色基礎設施”等，充分揭示了實踐產生理論、理論指導實踐的矛盾運動規律，今后理論與實踐之間的相互作用仍將繼續驅動生態水利工程建設發展。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，對河流物理環境與生物之間的關系進行深入研究，為指導河流整治與修復提供了理論指導。美國在維克斯堡水道試驗站搭建了世界最大的內河模型——密西西比河水系模型，復演和預演的洪水情景為優化水利工程體系奠定了科學基礎。

2重視生態水利工程技術創新

技術創新是推動生態水利工程建設發展的重要動力之一，主要體現在生態友好型材料與施工技術研發兩方面。近年來，格賓石籠、生態袋、預制混凝土框格、木樁、生態毯等生態護岸材料的應用越來越普遍，日本等國還在研制可供植物生長的環保混凝土等新型材料。同時，在不同區域氣候條件下的林草搭配、濕地設計與建造及其水質凈化等方面，相關技術也在不斷向前推進。

（五）注重利益相關方合理訴求，不斷調整人水關系

1注重回應利益相關方的合理訴求

在水利工程規劃設計、建設施工及運行管理階段，都設置相應的公眾參與環節，全面收集利益相關方的有關訴求，吸收、采納合理的意見和建議，對不合理的或暫時無法接受的也作出解釋說明，尋求各方利益的最大公約數。

2注重滿足社會公眾的親水需求

通常采取林草、木材、石塊等柔性材料，結合緩坡、臺地等近水設計，拉近人與水的關系；通過美化河流景觀、搭建親水平臺、建設濕地公園等途徑，滿足人們日益強烈的濱水游憩需求。

3注重水文化建設

一方面繼承傳統水利工程文化遺產，并與當代水利工程的文化建設相結合；另一方面，工程普遍附帶陳列館或科普館，發揮其宣傳教育功能，激發公眾認識生態水利工程、保護生態環境的熱情與關切。

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