简要信息

【获奖类型】应用特等奖
【任务来源】水利部
【课题编号】防-010524、防-010530
【课题起止时间】2003年12月～2006年12月
【完成单位】防洪减灾所、水环境所
【主要完成人】董哲仁、孙东亚、彭  静、李文奇、许明华、李永祥、丁留谦、何旭升、赵进勇、杜  强、鲁一晖、刘来胜、王春来、栾建国、廖伦国

    立项背景

    近年来，国家提出了“建设资源节约型和环境友好型社会”的发展战略，国家“十一五”规划中提出了“在保护生态的基础上，有序开发水电”的方针，水利部提出了人与自然和谐相处发展水利事业的新理念。落实这些方针精神，需要有相应的科学技术支持。在工程技术层面上，传统意义上水利工程的建设和管理的目标，都是以建设和运行工程设施为手段，通过改造和控制河流，实现预期的经济效益和社会目标。但这些工程在满足了社会经济需求的同时，在不同程度上忽视了淡水生态系统的健康需求，因此对生态系统构成了胁迫效应。面对这个复杂问题，应坚持全面权衡利弊，力争趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施,尽量避免、缓解或补偿水利工程对河流生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护二者兼顾的目标。

    为了系统研究开发生态水利工程理论和技术，以及对有关成果进行推广，水利部国科司在水利部科技创新项目和水利部科技成果重点推广计划中列专项开展相关问题的研究，进行工程示范和成果推广。课题包括：水利部科技创新项目“生态水工学关键技术研究”和水利部科技成果重点推广计划“河道整治生态水工技术的开发与推广”、“生态水工技术成果总结与现场推广”。在这些项目的支持下，组织了跨学科的课题组，开展了系统的调研、理论探索和技术开发，结合示范工程建设提供技术咨询和试验研究，并协助水利部国科司组织进行河流生态修复技术研讨和成果推广。经过近3年多的科技攻关，目前已取得了丰硕的成果，完成了示范工程建设，撰写了项目研究报告，出版了专著和论文集。

    研究内容

    主要研究内容包括：

    研究成果系统阐述了水利工程的生态影响问题，分析了胁迫效应的机理，对于传统意义上的水利工程规划设计理念和方法进行了全面反思，系统总结归纳了河流生态修复规划原则、目标、任务和评估方法，开展了治河工程生态影响的生态水力学分析，应用并开发了河流廊道生态修复技术和水库的生态治理技术，提出了水库多目标生态调度方法，系统总结了污染水体生态修复技术。按照理论研究与工程实践相结合的原则，选择了城市河流、乡村河流、水库等不同典型工程作为示范工程，把理论研究成果用于指导工程实践，同时又在工程实践中不断总结经验，促进理论研究和技术开发。

    本研究成果报告共分上下两篇，上篇为生态水工学的理论研究，下篇为工程应用与示范。上篇的主要内容包括：水利工程的生态影响及其机理分析，河流生态修复规划与评估方法，治河工程生态影响的生态水力学分析，河流廊道生态修复技术，水库的生态治理和生态调度，污染水体生态修复技术。下篇主要汇总了项目示范工程的建设情况。示范工程包括浙江省海宁市辛江塘河道整治工程、河北省秦皇岛市洋河水库富营养化治理工程、深圳市观澜河生态修复工程、重庆市苦溪河生态修复工程。通过这些工程示范发展和完善了河流生态修复的理论和技术方法，同时也取得了可观的环境效益和社会效益。

    创新点

    主要创新点包括：

    （1）促进了水利工程学科与生态环境学科的融合，提出了“生态水利工程学”学科框架，总结和阐述了“生态水利工程学”学科的理论、技术及方法；

    （2）全面分析了水利工程对生态系统的胁迫效应，反思传统水利工程规划设计和管理理论方法的不足；

    （3）提出了“水文-生物-生态功能河流连续体”的概念，并且运用生境空间异质性与生物群落多样性的相关关系原理，深入分析了水利工程对河流生态系统胁迫的机理；

    （4）全面梳理和总结了河流生态修复的重要概念，包括系统可变性，河流内流量及环境流量，泥沙与生物栖息地关系以及适应性管理等；

    （5）提出了河流生态修复规划设计的基本原则；

    （6）提出了“可持续利用的生态良好的河流”作为健康河流的诠释，提出了经济效益－生态效益评估矩阵的数学表达方法；

    （7）系统总结了河流廊道生态工程技术，提出了生态修复工程评估的准则，并结合示范工程，开发了若干技术和产品，并获得专利；

    （8）提出了“兼顾生态的水库多目标调度”的概念和方法，通过改善调度方式，尽可能模拟自然水文情势，缓解水库运行中的胁迫效应；

    （9）开展生态水力学计算分析，结合长江中上游河段鱼类栖息地的生态水力学计算，探索定量研究河流水文情势变化及河道地貌形态变化与标志性生物变化之间关系的途径。

    应用前景及社会经济效益

    本项目以水利工程与河流生态系统之间关系的研究为切入点，开展生态水工学关键技术研发与示范,提出了生态水工学的理论框架 对我国在水利工程建设中引入生态工程技术有指导意义和广阔的推广应用前景。

    项目发表的23篇论文，被得以308次的高引用率，受到社会和学术界广为关注。结合河北洋河水库治理、浙江辛江塘河道整治工程、深圳观澜河生态修复工程和重庆苦溪河治理，进行技术咨询和推广，取得了明显的经济效益和示范效应。如浙江省采纳了本项目研究所建议的理念和技术，使全省万里河道建设工程节约了大量投资，提高了水域和河道两岸的栖息地质量和多样性水平。浙江辛江塘河道整治示范工程取得了很好的环境效益,还节约工程建设投资2300万元。“关于在堤防工程规范中增加生态技术内容的建议”部分意见已被堤防工程设计规范编制组采纳。随着项目成果的广泛传播和在工程实践中的应用，将使河流生态修复理论和技术成果更加丰富和完善，并推动相关技术导则的出台，其推广应用的前景将更加广阔。

浙江辛江塘河道生态整治示范工程

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