试论长江保护法的科学基础

张 晶，赵进勇，王 琦，翟正丽

（中国水利水电科学研究院，100038，北京）

一、尊重生态完整性

生态完整性是指生态系统结构与功能的完整性。 完整性是生态系统最重要的特征之一。 生态系统是一个整体，一旦形成，各生态要素不再孤立存在。 各要素的性质和行为对系统的整体性起作用。 因此，河流生态修复应是各生态要素全方位修复，而不是单一要素的修复，比如仅修复水文条件以保障生态需水，或者仅改善水质等。 单一目标的河流生态修复，往往不能满足生态完整性要求。 水生态要素概括起来有5 项，即水文情势时空变异性、 河湖地貌形态空间异质性、河湖水系三维连通性、适宜生物生存的水体物理化学特性以及食物网结构和生物多样性。 基于生态完整性概念，各生态要素特征一旦发生重大改变，将对整个生态系统产生重大影响。

以往颁布的涉及河湖生态环境保护的法律，如水污染防治法、河道管理条例等分别针对水质、河道地貌等单一保护目标提出要求，而长江保护法包含了水文情势、 河湖地貌形态、河湖水系连通性、水体物理化学特征和生物组成等多项目标，体现了对河湖生态完整性的尊重。 这是河湖保护理念的重大突破，也是长江保护法的主要亮点。

1.以生态流量保障为重点，部分恢复水文情势

水文情势变化是水生态系统变化的驱动力。 自然水流范式（Nature Flow Paradigm，NFP） （Poff 和 Allan，1997）认为，未被干扰的自然水流对于河流生态系统整体性和支持土著物种多样性具有关键意义。 保障河流流量、水量、湖泊水位，考虑水文情势时空变异性，是维护淡水生物多样性的基础要素。 长江流域上中下游不同地区水文条件的显著差异，造就了流域内生境差异， 形成了不同的生物区。 长江流域建坝等人类活动引起长江干流自然水文情势发生重大变化，为部分恢复自然水文情势特征，迫切需要保障生态流量，以维持生态系统健康状态。

2.按照景观生态学原理，加强流域空间管控

景观生态学采用斑块、 廊道、基底3 种基本元素定义特定尺度下的空间结构。 由斑块、廊道和基底要素构成三维空间的景观格局，是景观异质性的具体体现，是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。 在河流景观的自然格局中，各景观要素配置形成复杂结构，使河流景观在纵、横、深三维方向都具有多样性和复杂性。 河湖地貌形态空间异质性决定了生物栖息地的多样性和有效性。 空间异质性表现为河型多样性和形态蜿蜒性、河流横断面的地貌单元多样性、河流纵坡比降变化规律。 对湖泊来说，湖盆地貌形态是重要的生境要素。 湖盆地貌形态特征包括形状、面积、水下地貌形态和水深，这些因素均对湖泊生态系统结构与功能产生重要影响。

河湖生态空间主要包括河湖水域空间、岸线空间、蓄滞洪空间以及陆域水源涵养、 水土保持等生态空间，河湖水系是洪水的通道、水资源的载体、 生态廊道的重要组成部分，在流域、区域生态安全格局中发挥主骨架的作用。 长江保护法提出，编制长江流域国土空间规划，统领长江流域国土空间利用任务；划定河湖岸线保护范围， 制定河湖岸线保护规划，严格控制岸线开发建设，促进岸线合理高效利用； 加强长江流域河道、湖泊保护工作，建立长江流域河道采砂规划和许可制度，开展河道泥沙观测和河势调查。 这些举措对于维持河湖地貌形态异质性特征具有重要作用。

3.恢复河湖水系连通性，促进物质流、物种流和信息流畅通

河流三维连通性是指河流纵向、垂向、 侧向连通性以及河流-湖泊连通性。 河流三维连通性包括物理连通性与水文过程。 物理连通性是地貌物理基础，水文过程是河流生态过程的驱动力，两种因素相结合共同维系栖息地的多样性和种群多样性。 河流连通性是一个动态过程，而不是静态的地貌状态。 在大时间尺度内，由于全球气候变化、水文情势变化和地貌演变，河流连通性也处于变化之中。 所以，要考虑长时间尺度河流连通性的易变性问题。

4.水体物理化学特性

水体的物理化学特性是决定淡水生物群落构成的关键因素。 河流湖泊水体物理化学特性需要维持在正常范围，以满足水生生物的生长与繁殖需要。 主要物理化学特性包括水温、溶解氧、营养物质、pH 值等。 如果河流水体的物理化学性质不适宜，就无法确保健康的生态系统。 例如，河流中含高浓度的有毒物质或河流水体温度偏高，溶解氧浓度偏低或其他物理化学特征不适宜，都会导致河流健康受损。 除此以外，有机化合物、重金属等通过食物链在水生生物体内富集，会对水生生物甚至人类健康造成严重影响。

5.生物多样性

生物多样性（biodiversity）是指各种生命形式的资源，是生物与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。 淡水生物多样性是全球生物多样性的重要组成部分。据估计，全球有超过45 000 种已知物种依赖淡水环境生存（IUCNSSC1998年淡水生物多样性评估计划）。 1992年我国签署了《生物多样性公约》，根据公约制定了《中国生物多样性保护行动计划》， 确定优先保护的生态系统和物种，2010 年颁布 《中国生物多样性保护战略与行动计划》（2011—2030 年）。 2012 年提出大力推进生态文明建设，标志着生物多样性保护进入新阶段。 对于长江流域而言，急需在重要栖息地开展生物多样性调查，在此基础上建立长江流域水生生物完整性指数评价体系，并组织开展长江流域水生生物完整性评价。

循环水系统有效节约城市工业用水和水资源浪费的，不但能有效缓解企业工业用水与民生用水之间对水资源分配紧张和矛盾问题，还能有效消除企业排污对农作物、居民饮水的不良影响造成的社会矛盾，这对维护社会的安定团结，促进经济发展和居民生活质量的提高，改善人居环境状况有举足轻重的作用。

二、流域尺度的生态环境保护

1.流域一体化管理理念

水资源一体化管理理念是在《21世纪议程》和《都柏林原则》的指导下提出的。 水资源一体化管理是在经济发展、社会公平和环境保护间寻求平衡，以公平的方式，在不损害重要生态系统可持续性的条件下， 促进水、土及相关资源的协调开发和管理，提高水资源的利用效率。 长江保护法特别强调要建立长江流域协调机制，并明确了流域协调机制的职责、 组成等。 随着水利改革发展，需站在流域视角，秉承系统治理理念进行水资源保护。 对于上下游和左右岸、地表水与地下水、水量与水质等一体化管理中的各水文环节， 需建立起各部门、各地区和利益相关者广泛参与的长江大保护管理体制和机制。

2.河湖生态系统的空间尺度

在描述生态格局与生态过程时，应选择适宜的空间尺度。河流生态系统的特征按照以下5 种尺度研究：流域、河流廊道、河段、地貌单元和微栖息地。不同空间尺度的生态系统之间形成嵌套层级结构，对应不同层级的生物组合。 长江保护法立足于流域尺度，规定了区域、河段的生态环境保护要求，把长江大保护纳入长江流域系统中。

三、国际经验和做法

1.基于自然的解决方案

2008 年世界银行首次在官方文件中提出 “基于自然的解决方案”（Nature-based Solution，NbS），2009 年世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）将其定义为：采取行动，保护、可持续管理和恢复自然或改变的生态系统，有效和适应性地应对社会挑战，同时为人类福祉和生物多样性带来效益。NbS 提倡依靠自然的力量应对风险，着眼于长期可持续发展目标，为协同经济发展和生态环境保护、促进人与自然和谐共生提供了新思路。 2021年，我国自然资源部与世界自然保护联盟（IUCN）联合发布了《NbS 全球标准》中文版，《NbS 全球标准》提出了8项准则28 条指标， 旨在从规划设计层面提高项目的科学合理性、 可行性、包容性以及可持续性。

2.美国田纳西河流域综合管理

以流域为整体进行综合管理已成为国际共识。 早在20 世纪30 年代，美国田纳西河就开始从全流域角度进行统一管理。 田纳西河流域管理局 （Tennessee Valley Authority，TVA）作为世界首个流域管理机构，成立于1933 年，负责对田纳西河流域进行综合治理开发。20 世纪50 年代，田纳西河的水电开发完成，干支流上共建设了43 座水库和电站。90 年代，田纳西河流域管理局根据流域环境评估报告对流域内大坝的调度方式进行调整， 修正了自1933 年开始实施的以航运、防洪及水电为水库调度目标的田纳西流域法案，开始兼顾水环境和栖息地等综合需求。

3.莱茵河“鲑鱼2000”计划

莱茵河总长1 230 km， 流域面积18.5 万km2，流经瑞士、德国、法国、荷兰等9 国。20 世纪70 年代，严重的工业污染和生活污染使得莱茵河水质恶化，标志性生物——鲑鱼开始死亡。莱茵河保护国际委员会（ICPR）于1987年提出莱茵河行动计划，得到莱茵河流域各国的一致支持。 该计划以生态系统恢复为莱茵河重建的主要指标，目标是到2000 年鲑鱼重返莱茵河。沿岸各国投入数百亿美元用于治污和生态系统建设。 1995 年，“鲑鱼2000”行动计划的评估报告指出， 工业生产的环境安全标准已经在严格执行；建设了大量的湿地、 恢复森林植被，建立了完善的监测系统。 到2000 年莱茵河全面实现预定目标，沿河森林茂密，湿地发育，水质清澈洁净。 鲑鱼已经从河口洄游到上游，在瑞士一带产卵，鱼类、鸟类和两栖动物重返莱茵河。

4.多瑙河“鲟鱼2020”计划

多瑙河是欧洲第二大河，流域水网密集，是鱼类种群的栖息地。 鲟鱼是多瑙河的旗舰物种，也是水质和生态系统健康的重要指标。 为实现“到2020 年确保鲟鱼和其他土著鱼类物种的存活种群”目标，2013 年10 月，多瑙河鲟鱼工作组（DSTF）发布了多瑙河鲟鱼保护和康复战略计划——“鲟鱼2020”。“鲟鱼2020”计划需要政府、决策者、社区、科学家和非政府组织之间的密切合作， 关键措施包括栖息地保护、恢复洄游路线、支持性放养计划、 鲟鱼渔业的经济替代方案、打击非法捕捞和鱼子酱黑市、生态教育、协调立法和执法。 多瑙河上游工作重点是恢复鲟鱼栖息地和建造功能性鱼类通道，中下游重点是保护野生鲟鱼个体及其主要栖息地，并恢复铁门大坝和加布奇科沃大坝的连通性。

四、长江流域水生态保护重点问题

1.生态流量保障

生态流量是为了部分恢复自然水文情势的特征，以维持河湖生态系统某种程度的健康状态并能为人类提供赖以生存的水生态服务所需要的流量、水量和流量过程。 长江保护法从生态流量标准确定、敏感期生态需水、生态用水调度等方面提出了要求。 “十四五”期间，围绕长江保护与治理，应推进跨省河流和重点湖泊生态流量全覆盖管理，确定主要控制断面及其生态流量保障目标，制定生态流量保障实施方案，落实生态流量保障措施，切实保障河湖生态流量。

2.生态空间管控

河湖生态空间管控是以河湖水域及岸线为主要对象， 以水资源、水环境和水生态承载能力为依据，在河湖生态空间、水资源利用、水环境质量及能力建设等方面采取的管理政策、制度、措施和行动等，以规范、引导、监控、约束河湖生态空间保护、开发利用及各类经济社会活动，保障水生态服务和生态产品的持续供给。 以流域水系为单元的河湖生态空间管控是国土空间用途管制在河湖生态空间的具体落实，是生态文明建设的重要组成部分。

3.河湖水系连通

河湖水系连通是进行水生态系统功能恢复和持续改善的重要措施之一，河湖水系连通性是流域内河流与湖泊、 河道与河漫滩之间物质流、能量流、信息流和物种流保持畅通的基本条件。 长江中下游地区是我国淡水湖泊分布最集中的地区，江湖连通形成长江中下游独特的江湖复合生态系统。 应尽快制定长江干流和重要支流的河湖水系连通修复方案，对鱼类等水生生物洄游产生阻隔的涉水工程，结合实际采取河湖连通多种措施， 逐步改善长江流域河湖连通状况，维护河湖水系生态功能。

4.富营养化治理

富营养化问题是长江流域各种类型水体共同面临的突出问题，水库大坝对磷的影响一直是水电工程生态环境效应关注的焦点。 应加强富营养化湖泊生态环境修复，一是采取调整产业布局及规模，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；二是对氮磷浓度严重超标的湖泊，在影响湖泊水质的汇水区，采取措施削减化肥用量，禁止使用含磷洗涤剂，全面清理投饵、投肥养殖。

5.生物多样性与栖息地保护

针对濒危、珍稀、特有水生生物，维持其生存繁衍所需的水文、 水质、底质、植被等生境条件，主要措施应包括产卵场、索饵场、越冬场保护与修复、洄游通道保护与恢复、增殖放流、替代生境、水温影响减缓、下泄饱和气体影响减缓等。 应从流域整体出发，对天然生境进行调查、划分、评价和分级，对重要水生生物的产卵场、索饵场、越冬场等区域，根据其生存空间需求，统筹规划，保留适当的天然生境河段， 限制或禁止开发活动，设置警示标识实施保护，禁止破坏生境的生产经营活动。 应调查鱼类等重要水生生物生活习性， 分析其产卵场、索饵场和越冬场需求，以改善水流结构多样性和增加微生境复杂度为原则，确定保护与修复措施类型和方案。对采砂活动较多或底质破坏较大的地区， 宜构建与原有底质相类似的河床结构，营造适宜土著生物生存和繁衍的栖息地条件， 改善受损区域底质类型和组成，提高底质异质性。

6.调水工程需保障水源区水安全

南水北调工程作为一项战略性民生工程，在很大程度上缓解了我国北方的缺水问题。 南水北调中线工程论证期间，充分论证了调水对汉江的影响， 制定了合理的调水水量比例。国外经验表明，合理制定水源区调水比例是调水工程成败的关键。 澳大利亚雪山工程、苏联卡拉库姆运河工程等由于过度引水，出现了严重的负面生态影响。 实施跨长江流域调水应当优先保障调出区域及其下游区域的用水安全和生态安全，统筹调出区域和调入区域用水需求。 另外，丹江口库区及其上游所在地县级以上地方人民政府应当按照饮用水水源地安全保障区、水质影响控制区、水源涵养生态建设区管理要求，加强山水林田湖草整体保护， 增强水源涵养能力，保障水质稳定达标。

7.小水电清理整改

我国的小水电整改工作有必要建立国家层面的适合我国国情、具有指导意义的小水电退出机制、相关配套制度以及技术规范体系。 对于小水电清理， 应建立科学的评估体系，根据评估结果分类施策。 要实事求是、调查研究，既要重视生态效益，也要重视经济效益和水电站减少碳排放的功能，确定哪些电站保留，哪些电站需要改建完善， 哪些电站需要拆除。 不能“一风吹”也不能“一刀切”。对于退出的小水电应合理确定拆除方案，进行河流生态重建；对于需改造的小水电应考虑完善洄游鱼类通道、采用鱼坡等方式进行改建；对于保留的小水电，应提出生态流量保障措施和减脱水段生态修复措施。

五、结语与展望

基于生态完整性和流域系统性，借鉴了国际先进的理念和实践经验，长江保护法针对生态流量保障、生态空间管控、河湖水系连通、富营养化治理、 生物多样性与栖息地保护、调水工程、小水电清理整改等重点问题提出明确的要求，具有坚实的科学基础和重要的指导意义。

当前长江流域水生态系统有关研究已逐步开展，然而长江流域的生态保护与修复仍存在诸多科研短板和技术难点。 随着长江保护法的全面贯彻，河流湖泊等不同水体的富营养化治理路径和策略、调水工程的生态影响和生态效益定量评估、通江湖泊群连通性变化生态响应机理、梯级水库的生态效应与生态调度、小水电生态影响与修复技术等将成为未来的研究重点。 ■

致谢：感谢董哲仁先生在本文撰写过程中给予的指导。