用系统观念考虑江河生态问题

矫勇

(中国大坝工程学会,北京 100038)

用系统观念思考问题，现在已经成为党和国家要求各项工作中必须掌握的基本思维方法。2014年习近平总书记在关于水安全的重要讲话中，就把解决新老水问题作为涉及自然和经济社会的一个大系统问题来考虑，从水安全的整体性和系统性提出解决方案。习近平总书记指出:一定要坚持和落实节水优先的方针，坚持人口经济与资源环境相均衡的原则，坚持山水林田湖是一个生命共同体的系统思想，坚持政府作用和市场机制两手协同发力[1]。这就是“节水优先，空间均衡，系统治理，两手发力”的治水思路。2018年，习总书记在关于长江大保护的重要讲话中，再一次运用了系统观念，指出:解决长江累积性生态环境问题，必须从生态系统整体性和长江流域系统性着眼，统筹山水林田湖草等生态要素，实施好生态修复和环境保护工程[2]。2020年，中共中央关于国家“十四五”规划纲要建议中，第一次把“坚持系统观念”作为必须遵循的原则提出来，强调国家“十四五”规划要前瞻性思考、全局性谋划、战略性布局、整体性推进。最近，习总书记在考察南水北调工程中，进一步对南水北调等重大跨流域调水工程论证提出六个坚持的新要求，其中坚持系统观念放在第一位，要求用系统论的思想方法分析问题，处理好开源和节流、存量和增量、时间和空间的关系，做到工程综合效益最大化[3]。水库大坝工程涉及江河水系、经济社会、生态环境，是江河与经济社会这一巨系统中的重要组成部分。所以，坝工行业一定要从系统论的理念和方法入手，深刻认识江河水系、水利水电工程、经济社会、生态环境之间的相互作用和作用后产生的各种后果，从而找出维系建坝河流良好生态环境的有效路径。

1 正确认识江河水系的系统性特征

宪法第九条在讲到水作为国家自然资源时，用的概念是“水流”[4]，既涵盖了水的实体，又涵盖了水的载体——江河水系，很贴切，反映出水流以及所依托的江河水系的系统性特征。这种系统性特征反映在3个基本属性上：遵循自然规律的水文属性、为经济社会服务的资源功能属性、为水生生物提供生存环境的生态属性。这3种属性带来了自然、人类社会和生态环境的相互作用和影响，如果不从系统论的角度综合平衡、统筹兼顾，必然会产生不利的影响。历史上，在农耕经济年代，是自然的力量主导这种相互作用。但在人类社会发展到如今的时代，常态下是经济社会力量占据主导地位，直接受影响的是江河水系和生态环境，但这种影响最终还是会反作用到经济社会上；尤其是在极端状态下，也就是稀有的自然灾害下，最终还是由经济社会来承担。

1.1 江河水系的水文属性

江河水系的水文属性包括产、汇、调、泄，都是系统的概念。“产”代表了降雨与下垫面的关系，是降雨与流域下垫面之间的相互作用。如果流域的植被遭到破坏，水土流失严重，就会是水沙俱下，穷山恶水。“汇”代表着干流、支流之间的关系，是江河水系干、支流之间的相互作用。如果干流和支流治理与利用不当，切断或破坏了这种关系，就会导致水系不完整，水生态空间被阻断，甚至造成江河泛滥。“调”代表着河流与湖泊、湿地的关系，是河流与湖泊、湿地之间的相互作用。河流滋养着湖泊、湿地，同时湖泊、湿地对河流径流又发挥调蓄功能，既可以减少洪水灾害，又可以保障供水。如果这种关系遭到破坏，带来的自然是水旱灾害。“泄”代表了陆地与海洋之间的关系(内陆河流域除外)，是陆地与海洋之间的相互作用。海洋蒸发带来的降雨，最终以地表径流和地下水的形态，通过江河水系和地下水含水层渲泄到大海，同时携带大量泥沙等，为海洋补充大量的陆源营养物，是许多海洋生物的生存资源。

1.2 江河水系的资源功能属性

江河水系的资源功能属性主要表现在水量、水质、水能、水域岸线、水生生物等方面，是经济社会发展所必须依赖的。实现“水流”资源功能的路径是水利水电工程，消费“水流”资源的是经济社会发展的方方面面，从而形成了经济社会与江河水系这两大系统的相互作用。一方面，要通过提升水利水电能力使“水流”的资源功能得到有效发挥，保障经济社会发展对防洪、供水、能源、粮食等方面的需求；另一方面，还要通过需求侧管理，坚持节水节能节约粮食，防止对“水流”资源功能的过度消费，防止对水生生物及其生存环境的过度损伤。比如，讲到长江水生生物的生存环境，一个重要的领域是水域岸线，既是许多水生生物的重要栖息地，同时也是重要经济资源，港口码头、工业园区、桥隧管道等均要占据岸线资源，如何平衡？一定要有系统观念。岸线利用一定会侵占水生生物的栖息地，保护水生生物栖息地必然要对岸线利用进行约束，所以要从生态系统的整体性和流域的系统性进行综合平衡，坚决制止岸线乱占现象，合理恢复自然岸线保有率。水质成为“水流”的资源特性纯粹是人类行为带来的，主要是人类活动对水体的污染，使水有了质量的好坏之分。我国人口众多，工业化、城镇化进程快、规模大，产业结构重，水污染的问题比较严重。经过水污染防治攻坚战，近年来各大流域的水质状况有了明显好转。水利部门作为河长制的牵头部门，应当把这种良好势头保持下去。

1.3 江河水系的生态属性

江河水系的生态属性主要是创造出河流、湖泊、湿地等不同形态的水生态空间，成为陆地水生生物生存繁衍的家园。对于一条河流，除了河流长度、流域面积、年径流量、水能禀赋等特征外，其水生生物多样性和特殊性是表现河流生机的显著特征。然而，由于江河生态空间与经济社会开发活动处于同一流域国土空间内，是最容易遭到破坏的。计划经济年代曾经以粮为纲，开展了大量的围垦造田活动，使湖泊湿地萎缩，江河水系割裂，改变了江河湖泊联通关系，破坏了水系的完整性。工业化和城镇化进程，导致大量污染物排入江河湖泊，使水体的环境质量明显降低，导致不同类型的水生生物活动受限甚至死亡。各类拦河建筑物的修建，调整了自然水文过程，阻断了鱼类洄游通道，改变了江河空间特征。繁忙的内河交通扰动江河，挤压了鱼类的生存空间，必然使鱼类物种受损。凡此种种，从系统论的观点看，反映的是江河水系和经济社会这个大系统要素之间相互作用的不平衡，系统多目标之间不协调，过度强调了江河水系的资源功能属性而忽视其自然生态属性，必然对国家可持续发展产生威胁。一个典型的状况就是，由于江河水系生态空间与地表径流的调蓄空间高度重合，对于江河水系生态空间的侵占和割裂，就是对江河洪水调蓄能力和应对干旱能力的弱化。尤其面对气候变化的大趋势，面对极端气候现象不断增加的风险，将在极端气候事件中失去应对的主动性，易导致严重的水旱灾害。

所以，坝工建设者要清楚认识到水利水电工程是自然江河水系和经济社会系统之间的桥梁，是自然水系和经济社会这个巨系统中的重要单元。水库大坝在满足经济社会发展对防洪、供水、能源、粮食的需求同时，改变了江河水系的物理条件、水文过程、生态空间，这种改变带来的后果，大自然会以各种方式反馈给经济社会，这就是系统各要素之间的相互作用。概括的讲，一个系统包括两大构成，一个是系统要素，一个是要素之间的相互作用。过去系统研究方法论中有两大类，一类叫做Holistic Approach(自上而下的综合),一类叫做Analytic Approach(自下而上的分析)。水库大坝建设，不仅要做好自下而上的分析，把系统要素特性和要素间的相互作用特性分析清楚；更要从前瞻性思考、全局性谋划，从上到下把握系统整体边界，尽量把系统所有要素都考虑进去，了解所有要素之间的相互作用。所以水库大坝建设一定要统筹兼顾，看清楚系统的边界，把工程的、经济的、社会的、生态的各类要素统筹兼顾，不要漏项，如果漏掉一个要素，不知道会因此漏掉多少个要素之间的相互作用，引起工程安全、工程效益和江河生态的不确定性，这是坝工建设者应该努力避免的。

2 用系统性指标科学评价江河水系生态环境

在制定长江保护法的过程中，一个重要的问题就是从法律上如何规定长江生态环境的质量评价问题。近几年，通过水污染防治攻坚战，我国地表水的环境质量状况明显好转。例如，根据生态环境部的数据[5]，2020年长江流域水质优良(I—Ⅲ类)断面比例为96.7%，较2015年提高14.9个百分点。干流首次全线达到Ⅱ类水质，劣Ⅴ类断面比例较2015年降低6.1个百分点。长江水质有明显的改善，这些能否标志着长江生态环境质量得到全面提高？这里就带来了评价标准问题。实际上，一方面是长江水质的不断提高，另一方面长江水系尤其是长江中下游的水系完整性状况、水域岸线的利用情况、水生生物的多样性状况、生态流量的保障状况并没有明显的改变。因此，2018年习近平总书记指出：“长江病了，而且病得还不轻”[2]，整体上讲，这种状况还没有得到有效缓解。这就意味着，长江生态环境作为一个系统，不能仅用单一指标评价，而要从生态系统的整体性和长江流域的系统性着眼，建立完整系统的长江生态环境评价标准体系。

为此，今年3月1日开始实施的《中华人民共和国长江保护法》第七条规定，“国务院生态环境、自然资源、水行政、农业农村和标准化等有关主管部门按照职责分工，建立健全长江流域水环境质量和污染物排放、生态环境修复、水资源节约集约利用、生态流量、生物多样性保护、水产养殖、防灾减灾等标准体系”[6]，通过此标准体系完整、系统地评价长江生态环境的质量状况。考虑到江河生态系统的共性特点，长江保护法关于用一个标准体系对长江生态环境质量进行评价的要求，同样适用于其他大江大河。作为标准体系的重要组成部分，水利水电行业除了研究制定节水、水土保持、防治水旱灾害等标准体系外，还应该在以下几个方面研究评价江河生态系统质量的技术指标体系。

2.1 科学研究江河水系的完整性指标

水系是河流的空间物理基础，具有多种形态，南北各异。就是同一条河流，其河道还可分出急流型、宽浅型、顺直型、弯曲型、分叉型等不同形态，加之江河多与湖泊相连，不同形态的河流河段展示出不同的河流生态空间。因此，保持江河水系的完整性是维系江河生态系统完整性的重要基础。综合考虑，应该从以下3个方面研究江河水系的完整性指标。

一是河道、湖泊自然形态的完整性，研究围垦、侵占、拦河建筑物等对河道湖泊形态的改变以及对其功能的影响，严防对河道、湖泊的过度侵占。

二是河流、湖泊水域岸线的自然保有率。水域岸线不仅体现了河流、湖泊的自然景观，而且也是水生生物的重要栖息地。长江保护法已经明确提出要制定长江流域河湖岸线修复规范，确定岸线修复指标，是评价水系是否完整的重要判据。

三是江河水系的自然连通性。水系连通性是自然演变的过程，如果受到人为破坏，会对经济社会发展产生很大影响。比如长江中下游的支流，一般由山区河流、平原湖泊以及通江河段组成。但是由于围垦造田，湖泊面积大幅度减少，湖泊通江通道严重萎缩，江湖连通阻断，山区河流、平原湖泊与长江干流的关系发生了变化，不仅割裂了长江中下游水生态系统的完整性，而且破坏了江河洪水通道和调蓄场所。

2016年、2017年长江中下游洪水，干流安然无恙，但长江中下游支流洪水泛滥成灾，内涝十分严重，与水系完整性的破坏有直接关系。所以，坝工行业要认真研究江河水系的完整性指标，在建设和运行管理闸坝过程中，努力减轻对江河水系完整性的影响。

2.2 科学研究江河的生态流量指标

随着人民群众对江河生态环境质量的要求不断提高，保障江河基本生态流量的问题日益被社会关注。随着长江保护法的颁布实施，保障江河生态流量已经上升到法律的层面。我国南、北纬度跨度大，南、北方河流差异性很大，再加上开发利用程度不同，生态流量指标不宜一刀切，应坚持生态优先、绿色发展的原则，因地制宜合理确定江河生态流量。北方多数河流因水资源承载能力不足，水资源过度开发，生态水量赤字严重，河流生态流量基本得不到保障，因此确定这类河流生态流量要实事求是，既要有目标，也要允许有一个实现的过程。南方河流水量相对充沛，水库水电站建设密度大，加上引水式电站数量多，经济利益与生态效益争水，使南方部分江河生态流量状况十分堪忧。所以一定要有严格的生态流量标准，使政府的断面考核有据可循，水库水电站调度有据可循，保障河流生态系统生存繁衍对流量、水量的基本需求。目前我国生态流量标准不分南北，均是河流多年平均流量的10%或河流90%的枯水保证率取大者。这一标准在国际上认为是维持水生态系统不消亡的最低标准。像海河、辽河等北方流域，由于水资源过度开发利用，河流生态流量达到这一标准，目前仍然是艰巨任务。但对于南方年降雨1 000 mm以上甚至2 000 mm以上的地区，这一标准显然不能足以体现生态优先、绿色发展的新理念。生态环境部和国家发改委在长江保护修复攻坚战行动计划中，已经明确提出长江干流和主要支流主要控制断面节点生态流量应占多年平均流量的15%[7]，这对水库和水电站调度提出了更高的要求。所以，坝工行业要积极研究江河生态流量标准，不仅考虑南方、北方的差异性，也要考虑干、支流的差异性，不同生态系统需求的差异性，水库调度水平提高的可行性，科学合理研究生态流量，并向政府部门提出意见建议。当然，除了研究河流的生态流量，还应该研究湖泊、湿地生态流量、水量、水位等，形成较为完整的江河湖泊生态流量、水量、水位指标体系，通过努力使江河湖泊的生态系统得到恢复，使有坝河流充满生机。

2.3 科学研究水生生物多样性指标

研究水生生物多样性应该是渔业部门的职责，但坝工行业也要研究。一是建坝阻挡了鱼类的洄游通道，二是建坝改变了河流水生生物赖以生存的环境。河流的河道有急流型、宽浅型、顺直型、弯曲型、分叉型等不同形态，但是建坝之后变为一种形态，那就是湖泊形态。水生生物的生态环境由于建坝而发生变化，原有的生物多样性会发生什么变化需要研究清楚。坝工行业已经在研究水生生物的可持续问题。大量的鱼道研究，就是解决鱼类洄游问题；各类增殖放流站的建设，也是保持有坝河流的生物多样性。但是，在有坝河流新的生境下，原有的水生生物多样性应该恢复到什么样的理想状况？新的生境下又会产生什么样的生物多样性？这些都需要研究。为了满足经济社会发展的需求，建设了这么多水库大坝，河流的生境的确发生了巨大变化，但是希望有坝河流仍然充满生机，能够成为水生生物的新家园。因此，研究科学合理的江河生物多样化的判据就是坝工行业义不容辞的责任。

3 落实好长江保护法赋予水利水电行业的法律职责

《中华人民共和国长江保护法》赋予水利水电行业许多法律职责。比如：在规划与管控方面，包括编制长江流域发展专项规划和国土空间专项规划，制定技术标准，实施取用水总量控制和消耗强度控制管理制度，加强水能资源开发利用的管理等法律职责。在水资源保护方面，包括加强河道、湖泊保护，对河湖岸线实施特殊管制，严格采沙管理，制定跨省河流水量分配方案，编制年度水量分配方案和调度计划，加强生态用水保障，加强跨流域调水科学论证和管理，加强饮用水水源地保护，确定农业、工业用水效率目标，加强用水计量和监测设施建设，完善规划和建设项目水资源论证制度等法律职责。在江河生态修复方面，包括组织制定并实施干支流河湖水系连通修复方案，加强对三峡库区、丹江口库区等重点库区消落区的生态环境保护和修复，加大太湖、鄱阳湖、洞庭湖、巢湖、滇池等重点湖泊生态环境修复力度，制定实施长江河口生态环境修复和其他保护措施方案，加强水土流失防治等法律职责。

3.1 切实履行好水库水电站调度的法律责任

主要包括以下法律责任。一是落实好水行政主管部门的年度水量分配方案和调度计划。长江保护法第一次详细规定了年度水量分配方案和调度计划，其第三十条用两款规定：“国务院水行政主管部门有关流域管理机构商长江流域省级人民政府依法制定跨省河流水量分配方案，报国务院或者国务院授权的部门批准后实施。长江流域省级人民政府水行政主管部门制定本行政区域的长江流域水量分配方案，报本级人民政府批准后实施。”“国务院水行政主管部门有关流域管理机构或者长江流域县级以上地方人民政府水行政主管部门依据批准的水量分配方案，编制年度水量分配方案和调度计划，明确相关河段和控制断面流量水量、水位管控要求。”[6]由此可见，法律已经要求年度水量调度计划要细化到相关河段和控制断面不同时段的流量、水量和水位，对于通过水库调蓄径流的河流，要靠水库大坝的精细化调度来完成。所以，水库大坝的管理运行单位要深入研究政府调度计划，合理制定水库调度方案，完成好调度任务。二是要通过水库大坝的科学调度，落实好重要湖泊保护的责任。长江保护法第五十八条规定：“国家加大对太湖、鄱阳湖、洞庭湖、巢湖、滇池等重点湖泊实施生态环境修复的支持力度。长江流域县级以上地方人民政府应当组织开展富营养化湖泊的生态环境修复，采取调整产业布局规模、实施控制性水工程统一调度、生态补水、河湖连通等综合措施，改善和恢复湖泊生态系统的质量和功能”[6]。如此，对控制性水工程的调度和生态补水提出了明确要求。所以，水库大坝管理运行单位要把改善湖泊水生态环境作为水库调度重要目标，研究水库调度运行方式，提高湖泊雨情水情和营养化程度的精细化预报水平，通过科学调度，增加生态补水，改善湖泊生态环境。

3.2 切实履行好水库水电站保障江河生态流量的法律责任

长江保护法第一次对保障生态流量提出严格要求。其第三十一条用三款条文对生态流量作出规定：一是“国家加强长江流域生态用水保障。国务院水行政主管部门会同国务院有关部门提出长江干流、重要支流和重要湖泊控制断面的生态流量管控指标。其他河湖生态流量管控指标由长江流域县级以上地方人民政府水行政主管部门会同本级人民政府有关部门确定。”[6]二是“国务院水行政主管部门有关流域管理机构应当将生态水量纳入年度水量调度计划，保证河湖基本生态用水需求，保障枯水期和鱼类产卵期生态流量、重要湖泊的水量和水位，保障长江河口咸淡水平衡。”[6]三是“长江干流、重要支流和重要湖泊上游的水利水电、航运枢纽等工程应当将生态用水调度纳入日常运行调度规程，建立常规生态调度机制，保证河湖生态流量;其下泄流量不符合生态流量泄放要求的，由县级以上人民政府水行政主管部门提出整改措施并监督实施。”[6]关于保障长江生态流量的法律职责，已经讲得非常清楚和详细，无需解释，水库大坝管理运行单位只需抓好落实工作即可。

3.3 切实履行好水库水电站在河湖连通中的法律责任

长江保护法第一次明确了实施河湖连通的法律责任。其第五十四条规定：“国务院水行政主管部门会同国务院有关部门制定并组织实施长江干流和重要支流的河湖水系连通修复方案，长江流域省级人民政府制定并组织实施本行政区域的长江流域河湖水系连通修复方案，逐步改善长江流域河湖连通状况，恢复河湖生态流量，维护河湖水系生态功能。”[6]长江保护法讲的河湖连通，是改善长江河湖水系的自然连通，目的在于提升河湖水系生态功能。因此，河湖连通包括两个方面的内容：一是恢复被人为阻断的河湖水系的物理连通，也就是形态上的连通，把阻断的河流与河流、河流与湖泊重新打通，扩大江河湖泊生态空间，提高调蓄洪水的能力；二是水文意义上的连通，也是真正的河湖连通，不仅河流湖泊形态上连通了，而且要保证河流里的生态流量和水量，形成能使水生生物生存活动的生态空间。因此，河湖物理上恢复连通后，保障生态流量，很大程度上就是水库大坝的调度职责。长江流域水库的总库容已接近地表径流量的40%，尤其流域内大型水库多，调蓄功能强。应该通过科学调度，合理分配生产、生活、生态水量，使河湖水系连通的实施发挥出改善江河湖泊生态功能的目的。

3.4 切实履行好水库水电站在保护长江河口生态系统中的法律责任

长江保护法第一次明确了长江河口生态环境保护修复的法律职责。其第六十条规定：“国务院水行政主管部门会同国务院有关部门和长江河口所在地人民政府按照陆海统筹、河海联动的要求，制定实施长江河口生态环境修复和其他保护措施方案，加强对水、沙、盐、潮滩、生物种群的综合监测，采取有效措施防止海水入侵和倒灌，维护长江河口良好生态功能。”[6]为了防止长江河口海水入侵和倒灌，三峡水利枢纽过去几年在枯水期已经实施了若干次压咸补淡的水库调度，保障长江口的淡水供应。长江保护法对河口生态环境的保护和修复作出规定后，三峡水利枢纽的“自选动作”将变成“规定动作”。因此，坝工行业要按照陆海统筹、河海联动的要求，不仅要研究河口水、沙、盐、潮滩、生物种群的变化规律，而且要研究长江中上游水库排沙和长江干流输沙规律，研究中上游水库枯水期联合调度对河口水、沙、盐、潮滩的影响，保证通过长江中上游水库的联合调度，保障长江河口良好的生态环境。