第1章 緒論

1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

生態(tài)建設(shè)是指對(duì)受干擾和破壞的生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)生態(tài)學(xué)原理進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和重建。水系生態(tài)建設(shè)是指專門針對(duì)江、河、湖、海、水庫(kù)、渠道、池塘等區(qū)域受損水系生態(tài)系統(tǒng)采取工程措施和生物措施進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和重建的過(guò)程。水系生態(tài)建設(shè)是一門綜合技術(shù)，融合了生態(tài)學(xué)、水力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論和技術(shù)，包括水生生態(tài)學(xué)、生態(tài)水文學(xué)、水文生態(tài)學(xué)、生態(tài)水力學(xué)、生態(tài)工程學(xué)與生態(tài)水利工程學(xué)等。

生態(tài)修復(fù)是生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。所謂生態(tài)修復(fù)是指對(duì)生態(tài)系統(tǒng)停止人為干擾，以減輕負(fù)荷壓力，依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與自組織能力使其向有序的方向進(jìn)行演化，或者利用生態(tài)系統(tǒng)的這種自我恢復(fù)能力，輔以人工措施，使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)或使生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向發(fā)展；主要指致力于那些在自然突變和人類活動(dòng)活動(dòng)影響下受到破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建工作，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)原本的面貌等。

水系生態(tài)修復(fù)是利用生態(tài)系統(tǒng)原理，修復(fù)受損傷的水體生態(tài)系統(tǒng)的生物群體及結(jié)構(gòu)，重建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，并能使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)，自我維持、自我演替的良性循環(huán)。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者對(duì)水系生態(tài)建設(shè)進(jìn)行了大量的研究，在水系生態(tài)修復(fù)理論、水系生態(tài)健康評(píng)價(jià)、水土流失治理、水資源優(yōu)化配置、生態(tài)濕地建設(shè)、海水入侵防治等研究領(lǐng)域取得了一些成果。

1.1.1 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

1.1.1.1 國(guó)外研究進(jìn)展

1.水系生態(tài)修復(fù)理論

河流生態(tài)修復(fù)是利用生態(tài)系統(tǒng)整體性原理，采取各種方法修復(fù)受損傷的水體生態(tài)系統(tǒng)的生物群體及結(jié)構(gòu)，重建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，修復(fù)和強(qiáng)化水體生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，并能使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)、自我維持、有序演替的良性循環(huán)。

20世紀(jì)50年代，德國(guó)首先提出了“近自然河道治理工程”的概念，注重河道的綜合治理，強(qiáng)調(diào)植物、動(dòng)物和環(huán)境的相互制約和協(xié)調(diào)作用。之后，世界各國(guó)對(duì)以追求人與自然和諧相處為目標(biāo)的生態(tài)水利理論與技術(shù)展開了積極地探索。發(fā)展至今，概括起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)。

（1）德國(guó)的近自然河道治理工程。以此為基礎(chǔ)開展實(shí)施了萊茵河行動(dòng)計(jì)劃。

（2）英國(guó)的河道修復(fù)工程。英國(guó)河道修復(fù)中心于20世紀(jì)90年代中期成立，旨在為河道的生態(tài)修復(fù)提供咨詢和服務(wù)。其制定的“生物多樣性計(jì)劃”體現(xiàn)了可持續(xù)的洪泛區(qū)保護(hù)與生物多樣性保護(hù)的統(tǒng)一。

（3）美國(guó)的自然河道設(shè)計(jì)技術(shù)。利用此技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)施的基西米河的生態(tài)恢復(fù)工程。

（4）日本的近自然工事。近年來(lái)，日本逐步改造已建河道的混凝土護(hù)岸，在理論、施工及高新技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域豐富發(fā)展了“多自然型河川工法”。

（5）隨著技術(shù)方法的全面成熟，流域尺度下的河流生態(tài)修復(fù)工程逐漸增多。美國(guó)已經(jīng)開始對(duì)密西西比河、伊利諾伊河和凱斯密河流域進(jìn)行了整體生態(tài)修復(fù)，并規(guī)劃了未來(lái)20年的河流修復(fù)計(jì)劃。

國(guó)外河流生態(tài)修復(fù)多是河道形態(tài)的修復(fù)，項(xiàng)目多集中于生態(tài)修復(fù)材料的開發(fā)及生境斑塊的設(shè)計(jì)和構(gòu)建上。而關(guān)于生態(tài)修復(fù)中的生態(tài)學(xué)過(guò)程和機(jī)理的研究較少，缺乏證明受污河流生態(tài)系統(tǒng)在修復(fù)過(guò)程中是如何進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的理論和實(shí)驗(yàn)體系。^［1］

2.水系生態(tài)健康評(píng)價(jià)

生態(tài)系統(tǒng)健康是一個(gè)比較新的研究領(lǐng)域，目前學(xué)者們的理解不統(tǒng)一，河流生態(tài)健康的涵義也尚不明確。Karr將河流生態(tài)完整性當(dāng)作健康，Norris等認(rèn)為應(yīng)考慮人類福利要求。這些關(guān)于河流健康涵義的理解都只是側(cè)重單一方面，由于河流生態(tài)健康和人類的發(fā)展有著密切的關(guān)系，在對(duì)河流健康定義時(shí)，必須考慮人類和社會(huì)的價(jià)值。Meyer的闡述相對(duì)全面，認(rèn)為河流生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)既有生態(tài)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)，還應(yīng)包含人類與社會(huì)的價(jià)值。目前，這種定義為大多數(shù)學(xué)者認(rèn)同。^［2］

3.近自然河道營(yíng)造技術(shù)

近自然河道治理的概念是Seifert于1938年提出的，到20世紀(jì)50年代，德國(guó)創(chuàng)立了近自然河道治理工程理論，認(rèn)為河道的整治要植物化和生命化，從而使植物栽植首先作為一種措施應(yīng)用到河道治理當(dāng)中。隨著景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為近自然治理的實(shí)質(zhì)就是景觀生態(tài)學(xué)與荒溪治理學(xué)的結(jié)合，其關(guān)鍵在于盡量保持河流的自然狀況或原始狀態(tài)，強(qiáng)調(diào)生態(tài)多樣性和生境多樣性的重要性^［3-4］。

近自然河道應(yīng)擴(kuò)大作為生物生存區(qū)域的水面和綠化帶。即使河流具備生態(tài)多樣性的環(huán)境條件，如果這樣的區(qū)段很短，并且是孤立存在的話，其中的生態(tài)系統(tǒng)會(huì)很貧乏，同樣威脅到種群的生存和繁衍。因此，必須將這樣的區(qū)段盡量延長(zhǎng)，跨越上下游之間，甚至擴(kuò)展到支流，還要辟出綠道，在森林和原野上布下一張由流水和綠帶編織成的網(wǎng)絡(luò)。只有這樣，其中的生物才有可能自由遷徙，種群不斷增加，形成相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。^［5］

4.水資源優(yōu)化配置

20世紀(jì)40年代Masse提出了水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題：Watkins等^［6］介紹了一種伴隨風(fēng)險(xiǎn)和不確定性的可持續(xù)水資源規(guī)劃模型框架，建立了有代表性的水資源聯(lián)合調(diào)度模型；Jha M K等^［7］考慮了水的多功能性和多種利益的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)決策者和決策分析者問(wèn)的合作，建立了Guilderland Dolente的水資源量分配問(wèn)題的多層次模型，體現(xiàn)了水資源配置問(wèn)題的多目標(biāo)和層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；Zsgona A等^［8］基于大系統(tǒng)理論，建立了多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度模型。

隨著水資源研究新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，水資源量與質(zhì)統(tǒng)一管理理論研究不斷深入，其管理方法的研究也有了較大發(fā)展。尤其是決策支持技術(shù)、模擬優(yōu)化的模型技術(shù)和資源價(jià)值的定量方法等的應(yīng)用使得水資源量與質(zhì)管理方法的研究有了更好的前景^［9］。Afzal，Javaid等（1992）針對(duì)巴基斯坦某地區(qū)的灌溉系統(tǒng)建立了線性規(guī)劃模型，對(duì)不同水質(zhì)的水量使用問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。在劣質(zhì)地下水和有限的運(yùn)河水可供使用的條件下，模型能得出一定時(shí)期內(nèi)最優(yōu)的作物耕種面積和地下水開采量等成果，在一定程度上體現(xiàn)了水質(zhì)水量?jī)?yōu)化配置的思想^［10-11］。Watkins，David W Jr（1995）介紹了一種伴隨風(fēng)險(xiǎn)和不確定性的可持續(xù)水資源規(guī)劃模型框架，建立了有代表性的水資源聯(lián)合調(diào)度模型。此模型是一個(gè)二階段擴(kuò)展模型，第一階段可得到投資決策變量，第二階段可得到運(yùn)行決策變量，運(yùn)用大系統(tǒng)的分解聚合算法求解最終的非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型；R A Fleming和R M Adams（1995）建立的地下水水質(zhì)水量管理模型，建模以經(jīng)濟(jì)效益最大為目標(biāo)，考慮了水質(zhì)運(yùn)移的滯后作用，并采用水力梯度作為約束條件來(lái)控制污染擴(kuò)散；UPmanuLaU等（1995）建立的地表水與地下水聯(lián)合運(yùn)用的多目標(biāo)管理模型，模型中將兩類水的處理費(fèi)用納入管理目標(biāo)；Wong，Hugh S等（1997）提出支持地表水、地下水聯(lián)合運(yùn)用的多目標(biāo)多階段優(yōu)化管理的原理和方法，在需水預(yù)測(cè)中考慮了當(dāng)?shù)氐乇硭⒌叵滤⑼庹{(diào)水等多種水源的聯(lián)合運(yùn)用，并考慮了針對(duì)地下水惡化的防治措施，體現(xiàn)了水資源利用和保護(hù)之間關(guān)系^［12-14］。

5.雨洪水利用研究

美國(guó)的雨洪利用以增加地面入滲為宗旨，建有大量的人工滲濾田，來(lái)下滲雨洪水。另外在建設(shè)雨洪利用工程的同時(shí)，還制定了促進(jìn)雨洪利用的管理?xiàng)l例和法規(guī)以保證雨洪利用的實(shí)施。地下水庫(kù)在美國(guó)的發(fā)展也較快，并通過(guò)對(duì)地下含水層進(jìn)行人工補(bǔ)給來(lái)恢復(fù)濕地，發(fā)揮雨洪的生態(tài)效益。美國(guó)大型的調(diào)水工程有十多處，從工程規(guī)模、調(diào)水量、調(diào)水距離和工程效益來(lái)衡量，最有代表性的是加利福尼亞州（以下簡(jiǎn)稱加州）的“北水南調(diào)”工程，加州全州年徑流量870億m³，其中75%在北部，而需水量的80%在南部，為解決南部的缺水問(wèn)題，加州建設(shè)了總長(zhǎng)960km、年調(diào)水量50億m³的調(diào)水工程，保證了以洛杉磯市為中心的1700多萬(wàn)人的用水。

日本在20世紀(jì)60年代興建了路面雨水收集系統(tǒng)和大量蓄洪池來(lái)收集雨洪水，在城市中還專門建設(shè)了下洼式綠地來(lái)下滲城市洪水，從建成當(dāng)年起，日本就要求新建公共建筑必須設(shè)置雨洪就地下滲設(shè)施。1992年頒布的“第二代城市地下水總體規(guī)劃”，將雨水收集塘和透水地面建設(shè)納入了城市規(guī)劃的范圍。

德國(guó)的雨水利用技術(shù)也十分先進(jìn)，其生產(chǎn)的雨水收集、過(guò)濾、儲(chǔ)存、滲透產(chǎn)品已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化程度；其雨水利用的實(shí)施也有專門法律的保證，要求國(guó)內(nèi)無(wú)論是工商業(yè)還是居民建筑均要有雨水就地處置設(shè)施，若無(wú)相關(guān)設(shè)施，政府會(huì)對(duì)建筑物征收額外的雨水排放稅等。

6.海水入侵防治研究

海水入侵已經(jīng)給沿海城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重危害。準(zhǔn)確劃分海水入侵的范圍，預(yù)報(bào)海水入侵動(dòng)態(tài)發(fā)展，是當(dāng)今非常重要的研究課題。海水入侵模型研究中，過(guò)渡帶模型能較準(zhǔn)確地刻畫海水入侵態(tài)勢(shì)。

海岸帶海水入侵過(guò)渡帶數(shù)值模型研究最早由Pinder等（1970）給出，他們提出了Herry模型的有限元數(shù)值解。Herry模型是Herry于1964年首次發(fā)表的承壓穩(wěn)定流動(dòng)條件下剖面濃度分布的解析解，并首次指出海水的環(huán)流現(xiàn)象。此后Segol，Pinder和Gray用有限元法求解了非穩(wěn)定流狀態(tài)下鹽分濃度在剖面上的二維分布。Heinrich等提出了用逆風(fēng)式有限元法求解對(duì)流占優(yōu)勢(shì)的海水入侵問(wèn)題的建議。1987年Huyakorn等探討了海咸水入侵三維模型的有限元法。這些研究均屬理論上的方法性探討，算例是理想化的，如矩形研究域、潛水作承壓水處理等，而用于野外實(shí)例的計(jì)算則極為罕見，僅有的也是把實(shí)際條件大大簡(jiǎn)化了，如Andersen和Huyakom（1982）等在美國(guó)佛羅里達(dá)州北皮尼拉斯郡研究把基底起伏含水層中的x-z二維模簡(jiǎn)化為矩形，三維模型簡(jiǎn)化為正六面體。Gupta和Yapa研究泰國(guó)曼谷附近海水入侵用的僅是對(duì)流一彌散模型，忽略了濃度對(duì)流速的影響。^［16］

Frind^［17-18］就剖面二維承壓水層中的海水入侵問(wèn)題給出了一種比較有效的有限元格式，將計(jì)算結(jié)果與Pinder等和Segol等的結(jié)果進(jìn)行了比較和分析，并導(dǎo)出了頂板向海底延伸的越流含水層中海水入侵的剖面二維有限元解，用直接積分和迭代方法構(gòu)造出能夠求解大時(shí)間步長(zhǎng)的有效數(shù)值格式。Reilly等^［19］用有限元模擬了二層結(jié)構(gòu)濱海含水層中的剖面二維海水入侵問(wèn)題，著重討論了彌散系統(tǒng)張量的不同表達(dá)形式與流向的相關(guān)性對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。Kakinuma等^［20］假定彌散系數(shù)為常量，用三維有限元方法分別模擬了Naka和Kiki兩個(gè)承壓含水層中地下不穩(wěn)定流動(dòng)條件下的海水入侵問(wèn)題。Galeati等提出了關(guān)于潛水含水層中的一種隱式的歐拉—拉格朗日有限元格式，并討論了含水層的各向異性和地下建筑物對(duì)海水入侵的影響。

1.1.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

1.水系生態(tài)健康評(píng)價(jià)研究

水域生態(tài)系統(tǒng)包括水域生物群落及其水環(huán)境，水環(huán)境是河流生物生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而水生生物也會(huì)反作用于水環(huán)境，凈化并維持水域水環(huán)境的良好狀態(tài)，兩者相互促進(jìn)，相互依賴，共同維護(hù)水系健康。水域必須能為人類社會(huì)提供服務(wù)，這也是人類依水居住的原因，在不危及水系生存的情況下，水域應(yīng)具有供水、航運(yùn)、景觀等社會(huì)功能；水域社會(huì)功能的實(shí)現(xiàn)，首先主要求得自身的生存，只有水域處于良好的狀態(tài)，才能提供各種應(yīng)有的功能。水域健康的目標(biāo)就是要使得兩者達(dá)到和諧一致，既開發(fā)利用了水系，又不威脅到其自然狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)綜合價(jià)值的最大化。

水域健康評(píng)價(jià)的方法從原理上可分為兩類：一類是預(yù)測(cè)模型法，有RIVPACS和AUSRIVAS等。該法是假定河流處于原始狀態(tài)，預(yù)測(cè)其應(yīng)具有的生物量并和實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果評(píng)判河流的健康狀況。但隨著社會(huì)的發(fā)展和人類的進(jìn)步，水域的原始狀態(tài)不可能達(dá)到，也沒(méi)有必要達(dá)到，且其關(guān)注的主要是水生生物，沒(méi)有涉及到河道、人類福利等方面的內(nèi)容，因而這種方法的使用受到其自身缺陷的限制。另一類是多指標(biāo)評(píng)價(jià)法，有IBI法、RCE法、ISC法等。該類型方法選用了表征水域健康生命的指標(biāo)，根據(jù)具體水域的特殊狀況計(jì)算出各指標(biāo)的現(xiàn)狀值，然后采用合適的評(píng)價(jià)模型對(duì)水域進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果受指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重的影響較大，且忽視了單個(gè)指標(biāo)在評(píng)價(jià)結(jié)果中所起的作用，但這一方法能較全面客觀地反映水域的真實(shí)狀態(tài)，是一種使用較為普遍的方法，也是水域健康評(píng)價(jià)方法發(fā)展的一種趨勢(shì)。

2.生態(tài)水利工程技術(shù)研究

生態(tài)水工學(xué)的產(chǎn)生是對(duì)傳統(tǒng)水利工程的反思，是滿足人類社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)需求的原理和技術(shù)方法的工程學(xué)。

水域生態(tài)修復(fù)是指通過(guò)適度人工干預(yù)，促進(jìn)水域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到較為自然狀態(tài)的過(guò)程，在這種狀態(tài)下生態(tài)系統(tǒng)具有可持續(xù)性，并可提高生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值和生物多樣性。20世紀(jì)80年代阿爾卑斯山區(qū)相關(guān)國(guó)家——德國(guó)、瑞士、奧地利等國(guó)，在山區(qū)溪流生態(tài)治理方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨后，萊茵河“鮭魚——2000”計(jì)劃實(shí)施成功，提供了以單一物種目標(biāo)的大型河流生態(tài)修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)。90年代歐洲的多瑙河、美國(guó)的基西米河及密蘇里河的生態(tài)修復(fù)規(guī)劃實(shí)施，標(biāo)志著大型河流的全流域綜合生態(tài)修復(fù)工程進(jìn)入實(shí)踐階段。1988年成立了國(guó)際生態(tài)修復(fù)協(xié)會(huì)（Society for Ecological Restoration Internationa1），1999年成立了歐洲河流修復(fù)中心（European Center for River Restoration，ECRR），迄今已經(jīng)召開了4屆國(guó)際研討會(huì)。2006年，亞洲河流修復(fù)網(wǎng)絡(luò)成立，我國(guó)也成立了相應(yīng)的河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)協(xié)作網(wǎng)。我國(guó)水利部于2004年啟動(dòng)了水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)工作，目前全國(guó)已經(jīng)開展了10個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)開展了一批河流生態(tài)修復(fù)科研和推廣項(xiàng)目，取得了較大的進(jìn)展。

對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過(guò)程的理解，是水域生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)。因此，有關(guān)水域生態(tài)系統(tǒng)的河流泥沙過(guò)程、地貌過(guò)程、水文過(guò)程、生物過(guò)程以及生態(tài)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)的整體性研究，成為水域修復(fù)的應(yīng)用基礎(chǔ)性研究的重要方向。水利水電工程包括水壩、防洪工程、跨流域調(diào)水工程的生態(tài)影響機(jī)理分析是重要的研究領(lǐng)域。對(duì)于目標(biāo)水域關(guān)鍵生態(tài)脅迫因子的識(shí)別方法研究也取得了較大進(jìn)展。考慮到水域生態(tài)修復(fù)大量存在的不確定性因素，水域修復(fù)的適應(yīng)性管理方法，已成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。在水生態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估方法方面，包括水生態(tài)系統(tǒng)的綜合評(píng)估方法、河流棲息地評(píng)估方法、河流健康評(píng)估方法等研究領(lǐng)域都十分活躍。歐盟頒布的《水框架指令》代表了水資源與水環(huán)境評(píng)估體系的國(guó)際水平。我國(guó)在河流健康評(píng)估方法研究方面盡管成果不少，但在概念上還存在著若干爭(zhēng)議。

在水利水電工程生態(tài)影響的評(píng)價(jià)方法方面，發(fā)達(dá)國(guó)家大多是以物種或生境為對(duì)象，通過(guò)生境評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)估。我國(guó)目前已有的相關(guān)技術(shù)規(guī)范與導(dǎo)則主要是針對(duì)單一工程，在單一工程評(píng)價(jià)中又局限在諸如瀕危、珍稀、特有物種保護(hù)和水溫等局部因素問(wèn)題，忽視了水文情勢(shì)變化、河流地貌變化對(duì)棲息地的影響等眾多因素，更缺乏對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)完整性影響的總體評(píng)價(jià)。由于在評(píng)價(jià)的時(shí)間尺度、空間尺度和評(píng)價(jià)內(nèi)容等方面均存在較大缺陷，現(xiàn)行的相關(guān)技術(shù)規(guī)范與導(dǎo)則還難以滿足工程規(guī)劃生態(tài)影響評(píng)價(jià)的要求。^［21-22］

兼顧生態(tài)的水庫(kù)調(diào)度方法，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外一個(gè)活躍的應(yīng)用研究課題。這種水庫(kù)調(diào)度方法是指在實(shí)現(xiàn)防洪與興利多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的前提下，兼顧河流生態(tài)系統(tǒng)需求的水庫(kù)調(diào)度方法。這個(gè)問(wèn)題的基本前提：認(rèn)識(shí)到人工徑流調(diào)節(jié)對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)的不利影響，采取改善水庫(kù)調(diào)度的方法，部分恢復(fù)自然水文情勢(shì)以改善水庫(kù)上下游的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。兼顧生態(tài)的水庫(kù)多目標(biāo)調(diào)度方法是一個(gè)非線性、多目標(biāo)、多約束的優(yōu)化決策問(wèn)題。其中生態(tài)目標(biāo)是多樣的，包括保護(hù)水生生物、控制有害物種、河口生態(tài)維持改善水質(zhì)、泥沙輸移等。胡和平等提出了基于生態(tài)流量過(guò)程線的水庫(kù)生態(tài)調(diào)度方式。將此生態(tài)流量過(guò)程線作為水庫(kù)調(diào)度流量變化的約束條件之一，建立水庫(kù)生態(tài)調(diào)度模型，求出相對(duì)最優(yōu)解。在技術(shù)開發(fā)方面，河流棲息地保護(hù)與加強(qiáng)技術(shù)、岸坡防護(hù)生態(tài)工程技術(shù)、受損水體的生物修復(fù)技術(shù)以及水庫(kù)生態(tài)修復(fù)技術(shù)等，國(guó)內(nèi)外都有長(zhǎng)足的進(jìn)展和應(yīng)用。

3.水土流失防治技術(shù)研究

水土流失不僅使水土資源遭到嚴(yán)重破壞，作為載體，是造成農(nóng)藥、化肥、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村垃圾等面源污染的重要原因。目前全國(guó)1/3以上的國(guó)土面積存在水土流失問(wèn)題，江河湖泊普遍存在面源污染問(wèn)題，不少地區(qū)的生態(tài)環(huán)境已超出其承載能力。據(jù)中國(guó)水土流失與生態(tài)安全科學(xué)考察估算，每年水土流失給我國(guó)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)于GDP的2.25%左右，帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境損失難以估算。

水土保持生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，已有的經(jīng)驗(yàn)表明，應(yīng)統(tǒng)籌做大以下六個(gè)方面：一是退耕還林還草、以糧代賑，這是生態(tài)修復(fù)的突破口；二是封山禁牧、舍飼養(yǎng)畜，這是生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵措施；三是綜合治理、以小促大，這是生態(tài)修復(fù)的根本方法；四是調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、持續(xù)發(fā)展；五是生態(tài)移民、保護(hù)環(huán)境；六是發(fā)展替代能源，保護(hù)植被。

4.雨洪水資源利用研究

雨洪泛指一個(gè)區(qū)域內(nèi)的天然降水及其在本地形成的洪水和流經(jīng)本區(qū)域的過(guò)境洪水。雨洪資源利用是將雨洪作為一種資源，運(yùn)用工程和非工程的措施將常規(guī)情況下會(huì)被污染、泛濫成災(zāi)、排泄入海的雨洪水在保證區(qū)域防洪安全、經(jīng)濟(jì)可行、生態(tài)友好的前提下，部分地轉(zhuǎn)化成存蓄于內(nèi)陸地表或地下開采利用的水資源的過(guò)程。雨洪資源利用亦稱雨洪資源化，其利用對(duì)象包括雨水和洪水兩個(gè)方面。在表述上有雨水利用、洪水資源利用等，都屬于雨洪資源利用的范疇。一般來(lái)講山區(qū)集雨工程和城市集雨設(shè)施等對(duì)雨水的收集利用稱為雨水資源利用；水庫(kù)、河系、蓄滯洪區(qū)對(duì)洪水的攔蓄、調(diào)度、分流下滲等稱為洪水資源利用。目前國(guó)內(nèi)雨洪資源利用多集中于大城市，以城市雨洪利用為特點(diǎn)，如北京、上海、深圳等城市，已經(jīng)開始了雨洪資源利用的實(shí)踐。北京市水務(wù)局與德國(guó)埃森大學(xué)合作的“北京城區(qū)雨洪控制與利用研究”項(xiàng)目于2000年啟動(dòng)，該項(xiàng)目旨在吸收德國(guó)在雨洪利用技術(shù)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。北京市住宅、公共建筑區(qū)已建成了多處雨洪利用工程，從2003年以后要求新建建筑物雨洪利用工程應(yīng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)使用，這其中就包括國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”^［15］。

深圳市分區(qū)域進(jìn)行雨洪利用，在建設(shè)區(qū)收集的雨洪水直接作為景觀、綠化、掃灑用水；在生態(tài)保護(hù)區(qū)進(jìn)行雨洪的間接利用，以調(diào)蓄和下滲雨洪資源為目標(biāo)；利用河流進(jìn)行雨洪的綜合利用，兼有收集、調(diào)蓄、下滲雨洪的效果。除此之外，深圳市還實(shí)施了雨污分流工程，利用雨洪資源改善了沿河生態(tài)環(huán)境。

5.水系連通和調(diào)度利用技術(shù)研究

現(xiàn)代水網(wǎng)是現(xiàn)代水利的核心基礎(chǔ)和根本標(biāo)志。所謂現(xiàn)代水網(wǎng)，是指在現(xiàn)有水利工程架構(gòu)的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)代治水理念為指導(dǎo)，以現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為支撐，通過(guò)建設(shè)一批控制性樞紐工程和河湖庫(kù)渠聯(lián)通工程，將水資源調(diào)配網(wǎng)、防洪調(diào)度網(wǎng)和水系生態(tài)保護(hù)網(wǎng)“三網(wǎng)”有機(jī)融合，使之形成集防洪、供水、生態(tài)等多功能與一體的復(fù)合型水利工程網(wǎng)絡(luò)體系。

水系連通重點(diǎn)在維持水流連續(xù)性，水流連續(xù)可以理解為水體的徑流量在滿足一定需求的情況下，還有一定的水量，并且保持一定的流動(dòng)性。水流連續(xù)性是水系連通的內(nèi)在需求，在地表水循環(huán)過(guò)程中扮演著重要的角色，是水循環(huán)的重要組成部分。水流的連續(xù)性還表明河流健康生命的存在性，一條健康的河流必須保持能滿足一定需求的水流，沒(méi)有水流，就不稱其為河流，河流生命就消亡；水流不能滿足一定的需求，該河流就不能稱為健康的河流，連續(xù)而適量的河川徑流是河流生命存在的重要標(biāo)志。水系的連通狀況是河流與之相連接的濕地之間的水流聯(lián)系的外部條件，表明水流連通通道的通暢性。通道通暢性包括兩種情況：一是通道的過(guò)流能力，主要體現(xiàn)在對(duì)洪水的排泄能力方面；二是通道是否受人工建筑物阻隔，主要體現(xiàn)在水流通道、生物通道、航運(yùn)通道是否受阻等方面^［23］。

6.生態(tài)濕地建設(shè)技術(shù)研究

濱海濕地是近海地區(qū)生物多樣性賴以存在的基礎(chǔ)，也是當(dāng)?shù)厣鐣?huì)可持續(xù)發(fā)展與否的關(guān)鍵所在。針對(duì)濱海濕地存在的問(wèn)題，應(yīng)明確區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)所受的脅迫狀況，辨識(shí)出最危險(xiǎn)的組分和最應(yīng)該重視的問(wèn)題。應(yīng)強(qiáng)化灘涂濕地保護(hù)管理，改造濱海濕地生態(tài)環(huán)境，建立濱海濕地生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，同時(shí)要實(shí)施動(dòng)態(tài)保護(hù)，建立濕地生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)體系。健康的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)表現(xiàn)出多功能性，健康的灘涂濕地不但具有提供特殊功能的能力，而且具有維持自身有機(jī)組織的能力，即從各種不良的環(huán)境擾動(dòng)中自行恢復(fù)的能力。濕地的監(jiān)測(cè)是了解生態(tài)系統(tǒng)變化的重要手段和窗口，通過(guò)連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)，可以認(rèn)識(shí)濕地生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及變化規(guī)律，為調(diào)整濕地開發(fā)利用模式提供科學(xué)依據(jù)。濱海濕地資源的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)可采用先進(jìn)的“3s”技術(shù)手段，建立濕地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能，對(duì)濱海濕地進(jìn)行空間分析，建立預(yù)測(cè)模型和指標(biāo)模型，通過(guò)預(yù)定模型進(jìn)行信息的運(yùn)算，逐步修正和完善，以正確指導(dǎo)沿海濕地資源的開發(fā)利用，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展^［24］。

1.1.1.3 水系生態(tài)建設(shè)關(guān)鍵問(wèn)題研究

1.生態(tài)需水量

早期生態(tài)環(huán)境需水研究主要集中在河流生態(tài)環(huán)境需水方面，主要是針對(duì)河道枯水流量和魚類水生動(dòng)物等所需水量的研究^［25-26］。20世紀(jì)70年代以來(lái)，澳大利亞和南非等國(guó)家都開展了許多關(guān)于魚類生長(zhǎng)繁殖、產(chǎn)量與河流流量關(guān)系的研究，提出了許多計(jì)算和評(píng)價(jià)方法。隨著人們對(duì)景觀旅游業(yè)和生物多樣性保護(hù)的重視，又提出了景觀河流流量和濕地環(huán)境用水以及海灣—三角洲出流的概念，但在當(dāng)時(shí)河流管理缺乏科學(xué)的理論技術(shù)支撐^［27］。

隨著河流污染問(wèn)題的出現(xiàn)，以及人類活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能破壞的加劇，開始了對(duì)生態(tài)可接受流量范圍的研究，并沒(méi)有體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。直至20世紀(jì)90年代，隨著國(guó)際水文計(jì)劃等大項(xiàng)目的實(shí)施，研究對(duì)象才由過(guò)去僅關(guān)心物種（如魚類和無(wú)脊椎動(dòng)物等）及河道物理形態(tài)的研究，擴(kuò)展到維持河道流量的研究，包括最小流量和最適宜流量，而且還考慮了河流生態(tài)系統(tǒng)的整體性，其研究方向也不再局限于河流生態(tài)系統(tǒng)，已擴(kuò)展到了河流外生態(tài)系統(tǒng)^［28-31］。

我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境需水的研究始于20世紀(jì)80年代后期，湯奇成^［32］于1989年在分析塔里木盆地水資源與綠洲建設(shè)問(wèn)題時(shí)首次提出了生態(tài)用水概念，即為保證塔里木盆地各綠洲的存在與發(fā)展，必須保護(hù)各綠洲的生態(tài)環(huán)境，而生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也離不開水，這部分水可通稱為生態(tài)用水。1995年，湯奇成^［33］再次就生態(tài)用水問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究，指出針對(duì)干旱區(qū)人口增加、灌溉面積擴(kuò)大、生態(tài)環(huán)境突出等問(wèn)題，應(yīng)該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態(tài)用水，其目的使綠洲內(nèi)部及周圍的生態(tài)環(huán)境不再惡化。1993年，由水利部組織編制的《江河流域規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)》（SL 45—92）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，將生態(tài)環(huán)境用水正式作為環(huán)境脆弱地區(qū)水資源規(guī)劃中必須予以考慮的用水類型，但該階段生態(tài)環(huán)境需水的概念、理論和計(jì)算方法等都處于萌芽狀態(tài)。中國(guó)工程院“21世紀(jì)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目組發(fā)表的《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究報(bào)告》中提出^［34］，我國(guó)水資源的總戰(zhàn)略必須以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，建議從防洪減災(zāi)、農(nóng)業(yè)用水、城市和工業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境建設(shè)用水等8個(gè)方面實(shí)行戰(zhàn)略性改變，并界定了生態(tài)環(huán)境用水的概念、范疇及分類，該成果對(duì)我國(guó)水資源規(guī)劃及其合理配置具有十分重要的指導(dǎo)意義，標(biāo)志著生態(tài)環(huán)境需水的研究在我國(guó)已全面展開。許多學(xué)者^［35-39］從不同方面對(duì)生態(tài)環(huán)境需水如河流、濕地、湖庫(kù)、地下水、河口等進(jìn)行了廣泛研究。

2.濕地修復(fù)技術(shù)

濕地是由喜水生物和過(guò)濕環(huán)境構(gòu)成的特殊自然綜合體，它位于大氣圈、巖石圈及生物圈的交匯處，是各種能量和物質(zhì)交換和作用的場(chǎng)所。它是地球上重要的生存環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)，具有穩(wěn)定環(huán)境、物種基因保護(hù)及資源利用的功能，被譽(yù)為“自然之腎”“生物基因庫(kù)”和“人類搖籃”。因而在世界自然保護(hù)大綱中，濕地與森林、海洋一起并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。

自從有污水收集系統(tǒng)以來(lái)，天然濕地就成為最方便的污水排放場(chǎng)所。運(yùn)用人工濕地處理污水可追溯到1903年，英國(guó)約克郡濕地被認(rèn)作世界上第一處用于處理污水的人工濕地，一直連續(xù)運(yùn)行到1992年^［40］。1953年，德國(guó)的Seidel和Kichuth在其研究工作中發(fā)現(xiàn)蘆葦能去除大量有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些污水中細(xì)菌（大腸菌、腸球菌、沙門菌）在通過(guò)種植的蘆葦時(shí)消失。試驗(yàn)表明，蘆葦及其他高大植物能從水中去除重金屬和碳水化合物。20世紀(jì)60—70年代，這些實(shí)驗(yàn)室觀察開始推廣至許多大規(guī)模試驗(yàn)用以處理工業(yè)廢水、江河水、地面徑流和生活污水。而人工濕地污水處理系統(tǒng)在世界各地逐漸受到重視并被運(yùn)用，還是在Kichuth提出根區(qū)法（Root Zone Method）理論之后開始的^［41］。根區(qū)法理論強(qiáng)調(diào)高等植物在濕地污水處理系統(tǒng)中的作用，首先是它們能夠?yàn)槠涓車漠愷B(yǎng)微生物供應(yīng)氧氣，從而在還原性基質(zhì)中創(chuàng)造了一種富氧的微環(huán)境。

荷蘭于1967年開發(fā)了一種現(xiàn)稱為L(zhǎng)elystad工藝的大規(guī)模濕地污水處理系統(tǒng)，隨后這種濕地在荷蘭大量建成^［42］。

在北美20世紀(jì)70年代，利用天然濕地的同化能力，對(duì)不同設(shè)計(jì)的人工濕地進(jìn)行試驗(yàn)。最初人工濕地主要用于生活污水和礦山酸性廢水的處理，現(xiàn)在也用于城市污水和各種工業(yè)廢水的二線處理等^［43］。

歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，濕地科學(xué)已由萌芽走上學(xué)科框架構(gòu)筑階段，并成為當(dāng)前的熱門研究領(lǐng)域。美國(guó)和加拿大在20世紀(jì)80年代完成本國(guó)濕地調(diào)查、編目的基礎(chǔ)上，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向濕地分類、濕地生態(tài)系統(tǒng)及形成過(guò)程的研究，尤其重視濕地環(huán)境保護(hù)的人工控制。目前，在美國(guó)有600多處人工濕地工程用于處理市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水。在歐洲應(yīng)用較多的則是地下潛流系統(tǒng)，特別是在一些東歐國(guó)家應(yīng)用較廣泛^［26］。在系統(tǒng)中種植有蘆葦、菖蒲、香蒲等濕地植物，為了保證潛流，絕大多數(shù)系統(tǒng)還采用礫石作為填料。此類系統(tǒng)趨向于對(duì)近1000人口當(dāng)量的鄉(xiāng)村級(jí)社區(qū)進(jìn)行二級(jí)處理，北美則趨向?qū)θ丝谳^多的地區(qū)進(jìn)行高級(jí)處理，在澳大利和南非則用于處理各類廢水^［44］。俄國(guó)、芬蘭等在濕地演化與泥炭利用方面一直走在世界前列，當(dāng)前也大力開展生態(tài)保護(hù)和環(huán)境變化的研究。“國(guó)際濕地公約”及“人與生物圈計(jì)劃”等都推動(dòng)濕地保護(hù)不斷強(qiáng)化。

我國(guó)濕地研究起步于20世紀(jì)50年代，于1958年中國(guó)科學(xué)院等科研院所設(shè)立專門的沼澤研究機(jī)構(gòu)，開始進(jìn)行濕地初步性研究；在70年代，東北師范大學(xué)建立了全國(guó)第一個(gè)專門性泥炭研究機(jī)構(gòu)；在80年代以前，中國(guó)的濕地停留在宏觀植被生態(tài)學(xué)的水平，不同類型的濕地生態(tài)系統(tǒng)研究比較薄弱；80年代以后，則進(jìn)入濕地生態(tài)系統(tǒng)研究^［45］，解剖其生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；1986年建成專門從事沼澤野外生態(tài)研究的三江平原沼澤生態(tài)實(shí)驗(yàn)站基地，以及東湖生態(tài)站、太湖生態(tài)試驗(yàn)站、海北生態(tài)站等野外臺(tái)站；至90年代才完成全國(guó)濕地初步調(diào)查。中國(guó)于1992年加入《國(guó)際濕地公約》，林業(yè)部組建了濕地環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，濕地保護(hù)初步受到重視。濕地保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域正在加強(qiáng)研究，研究方法手段也從定性走向定性與定量相結(jié)合，地面調(diào)查與遙感技術(shù)相結(jié)合，生物過(guò)程與物理、化學(xué)過(guò)程相結(jié)合。在橫斷山區(qū)沼澤與泥炭研究中，國(guó)內(nèi)首次構(gòu)筑了陸生濕地生態(tài)系統(tǒng)模型。三江平原、海岸河口和青藏高原開展了典型濕地物質(zhì)循環(huán)和地球化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究等^［46］，紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)研究達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平^［29］。

經(jīng)過(guò)多年的探索，近年來(lái)人工濕地作為改善水環(huán)境的一種有效方法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水庫(kù)、湖泊周邊面源污染的攔截和地面微污染水體的凈化等^［47］。同時(shí)，我國(guó)還加強(qiáng)了自然濕地的建設(shè)及管理，建立了大量的自然濕地保護(hù)區(qū)，列入國(guó)際重要濕地名錄的濕地已達(dá)30處，如丹江濕地、丹東鴨綠江口濱海濕地、洪湖濕地、九段沙濕地、黃河濕地等國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。

3.生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)是利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動(dòng)，對(duì)水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解，從而使水體得到凈化的技術(shù)。近年來(lái)這種技術(shù)發(fā)展很快。水體的生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先是處理效果好；其次，水體生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)的工程造價(jià)相對(duì)較低，不需要耗能或低耗能，運(yùn)行成本低廉^［48］。

廣義的生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要包括水生植物修復(fù)、微生物修復(fù)、人工曝氣復(fù)氧、底泥污染控制、生態(tài)護(hù)岸等，是生態(tài)修復(fù)和構(gòu)建自然環(huán)境和人居環(huán)境和諧統(tǒng)一的主要技術(shù)。

1972年，美國(guó)賓夕法尼亞州Ambler管線汽油泄漏清除工程是有記錄的首次采用生物方法進(jìn)行污染環(huán)境修復(fù)的工程。最初，生物修復(fù)的應(yīng)用范圍僅限于試驗(yàn)階段，直到1989年美國(guó)阿拉斯加海域受到大面積石油污染以后，才首次大規(guī)模應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)。在1989年3月，超級(jí)油輪原油泄露，在5小時(shí)內(nèi)被泄漏到美國(guó)最原始、最敏感的阿拉斯加海岸，原油的影響遍及1450km的海岸。此次修復(fù)主要采用生物修復(fù)技術(shù)來(lái)消除泄漏原油的污染，阿拉斯加海灘污染后生物修復(fù)的成功可以認(rèn)為是生物修復(fù)發(fā)展的里程碑^［49］。1991年3月，在美國(guó)的圣地亞哥舉行了第一屆原位生物修復(fù)國(guó)際研討會(huì)，使生物修復(fù)技術(shù)的推廣和應(yīng)用走上了更加迅猛發(fā)展的道路^［50］。1998年夏天，德國(guó)利用純氧曝氣船對(duì)Saar河進(jìn)行曝氣，白天或黑夜運(yùn)行，共運(yùn)行24天，每天運(yùn)行2～10小時(shí)，總耗氧量10萬(wàn)m³，有效防止了Saar河水質(zhì)的變壞。

我國(guó)對(duì)污染河流的生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究和應(yīng)用起步較晚。于20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行了一系列生物修復(fù)技術(shù)的科研探索，主要適用于污水處理，缺乏生態(tài)概念。科技部和云南省于2000年啟動(dòng)了“滇池水污染治理技術(shù)研究”項(xiàng)目。2000年，寧波大學(xué)利用生物操縱技術(shù)成功控制了寧波月湖的藍(lán)藻水華，該項(xiàng)成果在2001年國(guó)際藍(lán)藻控制學(xué)術(shù)會(huì)議上得到了國(guó)內(nèi)外同行專家的一致肯定。2002年國(guó)家“973”計(jì)劃正式啟動(dòng)了“湖泊富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程與藍(lán)藻水華暴發(fā)機(jī)理研究”。中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所、同濟(jì)大學(xué)等科研院所也分別在太湖、上海蘇州河等污染水體進(jìn)行了卓有成效的生物—生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)。

目前開發(fā)的水體生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是按照仿生學(xué)的理論對(duì)自然界恢復(fù)能力與自凈能力的強(qiáng)化。按照自然界自身規(guī)律去恢復(fù)自然界的本來(lái)面貌；強(qiáng)化自然界自身的自凈能力去治理被污染水體，這是人與自然和諧相處的合乎邏輯的治污思路，也是一條創(chuàng)新的技術(shù)路線^［51］。由于河流生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)有其巨大的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)更是備受關(guān)注。

1.1.2 目前研究存在的主要問(wèn)題

綜合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀可知，盡管國(guó)外在水系生態(tài)修復(fù)和生態(tài)建設(shè)方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，但多是針對(duì)某個(gè)具體技術(shù)進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)和研究，缺乏水系生態(tài)系統(tǒng)整體功能修復(fù)理論和技術(shù)的研究，尚未形成完整的工程建設(shè)理論和技術(shù)方法體系，并且國(guó)外的研究多是針對(duì)本國(guó)具體情況進(jìn)行的，對(duì)我國(guó)的水系生態(tài)建設(shè)工作指導(dǎo)作用有限，無(wú)法直接應(yīng)用于我國(guó)的水系生態(tài)建設(shè)工作中。

我國(guó)水系生態(tài)修復(fù)和生態(tài)建設(shè)方面的研究起步較晚，但近年來(lái)受到越來(lái)越多學(xué)者的重視。河流整治工作基本處于水質(zhì)改善和景觀建設(shè)階段，缺乏傳統(tǒng)水利、生態(tài)系統(tǒng)棲息地和景觀的有機(jī)結(jié)合。多數(shù)地方的河道整治，尤其對(duì)中小型河流，其理念仍停留在渠道化、硬質(zhì)化、順直化等做法。近年來(lái)，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市結(jié)合河道整治開展城市園林景觀建設(shè)，注重河流的美化綠化。目前，研究主要存在以下主要問(wèn)題。

（1）注重局部治理，缺乏從水系尺度進(jìn)行全面規(guī)劃治理。水系生態(tài)的恢復(fù)、治理，要從整個(gè)水系的尺度進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，確定整體治理方案，而現(xiàn)在往往只注重局部，造成治理效果不佳，不能從根本上實(shí)現(xiàn)整個(gè)水系生態(tài)的好轉(zhuǎn)。

（2）注重園林景觀效果較多，重點(diǎn)放在河流岸邊的綠化，而對(duì)河流生態(tài)整體恢復(fù)涉及較少，沒(méi)有考慮整個(gè)水系生態(tài)狀況。

（3）發(fā)掘歷史人文景觀較多，建設(shè)了大量的仿古建筑物，而對(duì)于發(fā)掘河流自然美學(xué)價(jià)值和河道的自然功能較少涉及。

（4）河流修復(fù)地域性差別較大。生態(tài)修復(fù)實(shí)驗(yàn)由于資金、土地及其他一些原因只限于為數(shù)不多的大城市。國(guó)內(nèi)城市河道和農(nóng)村河道差異性較大，在河道斷面形式、水動(dòng)力學(xué)特性、生物多樣性、防洪標(biāo)準(zhǔn)、景觀要求、功能的側(cè)重、污染源、污染物分布狀況、污染物處理方式等方面存在較大的差別。

對(duì)山東省而言，近年來(lái)高度重視水系生態(tài)建設(shè)工作，各地市也因地制宜開展了一些生態(tài)景觀河道治理工作。但總體看來(lái)，尚缺乏適用于山東省省情的完整水系生態(tài)建設(shè)支撐理論和關(guān)鍵技術(shù)體系，各條河道治理也多是從防洪除澇或者純粹景觀造景出發(fā)，生態(tài)性和整體性尚顯不足。