嚴(yán)登華，王 浩，周 夢(mèng)，秦天玲

(1.流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038； 2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所，北京 100038；3.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038)

水是制約全球可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸[1-2]。伴隨著水問(wèn)題的發(fā)生發(fā)展，全球治水模式發(fā)生了深刻變化，治水技術(shù)快速發(fā)展，工程體系、管理體制與機(jī)制日漸完善，取得了巨大成就，為全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了支撐[3-4]。然而，在氣候變化和人類活動(dòng)的影響下，全球水問(wèn)題呈愈演愈烈之勢(shì)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中最為突出的問(wèn)題[5-6]，治水成效與人民群眾的期望值和獲得感尚有不小差距。

全球治水成效與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題之間的矛盾，是水問(wèn)題日趨復(fù)雜所致，還是因?yàn)橹嗡Ｊ酱嬖诓蛔悖瑧?yīng)如何有效解決，已成為全球治水中亟待回答的三大問(wèn)題[7-8]。本文擬結(jié)合全球水問(wèn)題的發(fā)展歷程，剖析全球水問(wèn)題的癥結(jié)；從治水目標(biāo)、治水模式和技術(shù)路徑等3個(gè)方面，剖析當(dāng)前全球治水模式的不足，并展望全球治水模式的升級(jí)發(fā)展，旨在為政府部門選取治水路徑、凝練水科學(xué)重大科技問(wèn)題提供參考。

1 全球水問(wèn)題發(fā)展歷程與癥結(jié)

1.1 發(fā)展歷程

縱觀人類文明和水問(wèn)題的發(fā)展史，水問(wèn)題伴隨著人類文明的發(fā)展而不斷發(fā)展演化。人類先后經(jīng)歷原始文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)和城市文明、生態(tài)文明等不同階段，各階段的水問(wèn)題及成因迥異[9]。

在原始文明和農(nóng)業(yè)文明初期階段，人類逐水而居，因人口數(shù)量較少，人工取用水對(duì)水循環(huán)和生態(tài)環(huán)境的影響十分有限。水循環(huán)過(guò)程整體表現(xiàn)為以“降水-蒸發(fā)-徑流”為主導(dǎo)的自然一元水循環(huán)，水生態(tài)和水環(huán)境過(guò)程呈現(xiàn)出天然演替與演變狀態(tài)，水質(zhì)和生態(tài)優(yōu)良。

隨著以灌溉為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)文明的發(fā)展，灌溉取用水和排水對(duì)天然水循環(huán)的影響加劇；“取水-輸水-用水-耗水-排水”等具有顯著社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性的人工水循環(huán)過(guò)程凸顯，流域水循環(huán)過(guò)程也由自然一元水循環(huán)過(guò)程，向“自然-人工”二元水循環(huán)過(guò)程轉(zhuǎn)變[10]；同時(shí)，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，自然洪澇過(guò)程被人為調(diào)節(jié)，水循環(huán)過(guò)程的自然屬性被削弱[11]。自然水循環(huán)通量與社會(huì)水循環(huán)通量此消彼長(zhǎng)，過(guò)程上深度耦合，功能上競(jìng)爭(zhēng)融合[12]。伴隨著社會(huì)水循環(huán)過(guò)程，污染物得以產(chǎn)生，并隨排水進(jìn)入天然水體中。當(dāng)入河污染負(fù)荷超出天然水體的自凈能力時(shí)，污染問(wèn)題開始顯現(xiàn)。

進(jìn)入工業(yè)和城市文明以來(lái)，人類對(duì)水土資源的開發(fā)活動(dòng)日漸增強(qiáng)，人工水循環(huán)的通量快速增加，水循環(huán)的自然屬性被進(jìn)一步削弱，甚至在部分流域人工水循環(huán)通量大于天然水循環(huán)通量。日趨增強(qiáng)的水土資源開發(fā)活動(dòng)，使得流域下墊面條件發(fā)生改變，生態(tài)需水和生態(tài)用地被擠占[13-14]。污染負(fù)荷的產(chǎn)生量和入河量呈劇增的態(tài)勢(shì)，導(dǎo)致水生態(tài)與水環(huán)境問(wèn)題日漸加劇[15]。同時(shí)，伴隨著化石能源等的消耗及溫室氣體的大量排放，大氣系統(tǒng)能量富集、水熱特性發(fā)生改變，穩(wěn)定性下降，原有的自然節(jié)律被改變，極端事件發(fā)生頻率增大[16]，天然水循環(huán)和人工水循環(huán)的自然屬性也發(fā)生了根本性變化。

進(jìn)入生態(tài)文明階段，綠色發(fā)展、節(jié)水防污型社會(huì)建設(shè)成為主導(dǎo)。在人類的水土資源開發(fā)活動(dòng)中，通過(guò)節(jié)約用水遏制社會(huì)水循環(huán)通量的快速增長(zhǎng)，采取系列污染減排措施，降低污染負(fù)荷的輸出，以遏制水污染，并對(duì)受損水生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)[17-18]。然而，在工業(yè)和城市文明階段形成的水需求慣性和巨大污染累積負(fù)荷，水質(zhì)改善往往要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的“污染-治理”相持、水質(zhì)難以得到根本改善的階段，加上修復(fù)后的水生態(tài)系統(tǒng)要達(dá)到“自維持”狀態(tài)，往往要經(jīng)歷幾年乃至數(shù)十年的時(shí)間[19]，水環(huán)境與水生態(tài)的改善難以一蹴而就。

不同國(guó)家和地區(qū)，水土資源的稟賦條件和發(fā)展階段迥異，水問(wèn)題的特性也不同。當(dāng)前，我國(guó)正處在工業(yè)文明的后期和生態(tài)文明的前期，多種水問(wèn)題往往在同一流域相交織，現(xiàn)階段出現(xiàn)的復(fù)雜水污染問(wèn)題集中體現(xiàn)了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在過(guò)去百年工業(yè)化進(jìn)程、不同階段上出現(xiàn)的全部水污染問(wèn)題，治理任務(wù)異常繁重[20]。

1.2 癥結(jié)

完整的流域水循環(huán)過(guò)程，既包括自然水循環(huán)過(guò)程和社會(huì)水循環(huán)過(guò)程，還包括與之伴生的水生態(tài)過(guò)程、水環(huán)境過(guò)程和水沙過(guò)程，且各要素過(guò)程之間存在著多向的互饋?zhàn)饔肹21]?；诹饔蛩h(huán)及其要素過(guò)程，水問(wèn)題不論其表現(xiàn)形式如何，都可歸結(jié)為流域水循環(huán)分項(xiàng)或伴生過(guò)程的失衡和失調(diào)。以升溫為背景的氣候變化和以競(jìng)爭(zhēng)性用水、用地為特征的人類活動(dòng)影響[22-23]，水循環(huán)演變及要素過(guò)程間的多向反饋?zhàn)饔冒l(fā)生顯著改變，這些是水資源、水環(huán)境與水生態(tài)問(wèn)題演化的共同根源。全球水問(wèn)題癥結(jié)可概括為以下4方面：①干旱和洪澇是水在一定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有去到它應(yīng)該去的地方；②生態(tài)退化或過(guò)度生態(tài)建設(shè)是在一定時(shí)間段內(nèi)土地上沒(méi)有生長(zhǎng)它應(yīng)該生長(zhǎng)的生物；③泥沙問(wèn)題是泥沙在一定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有隨水循環(huán)去到它應(yīng)該去的地方；④水污染是資源沒(méi)有儲(chǔ)存在其應(yīng)該儲(chǔ)存的地方，而隨水循環(huán)過(guò)多富集到水體中。上述4個(gè)方面有兩個(gè)共同的關(guān)鍵詞，即“沒(méi)有”和“應(yīng)該”。其中，“沒(méi)有”是氣候變化和非理性的水土資源開發(fā)利用活動(dòng)導(dǎo)致水循環(huán)自然演變規(guī)律和多要素過(guò)程之間的協(xié)同作用機(jī)制被打破；“應(yīng)該”是指自然規(guī)律或良性健康的水循環(huán)模式和路徑[20]。

2 全球治水模式的思辨

針對(duì)干旱與洪澇、水污染治理、水生態(tài)退化和泥沙等問(wèn)題，全球已經(jīng)形成了針對(duì)不同地域特征和成因的治理模式，并逐漸從“單一問(wèn)題治理”向“多問(wèn)題系統(tǒng)解決”的模式轉(zhuǎn)變[24-26]。不論何種治水模式，治水目標(biāo)、總體路徑和治水措施是其核心三要素。下面融合水循環(huán)多要素過(guò)程及互饋機(jī)理、水問(wèn)題的癥結(jié)等，逐一進(jìn)行思辨，以明晰治水模式存在的不足。

2.1 治水目標(biāo)

a. 供水保障和干旱、洪澇災(zāi)害治理。重點(diǎn)是以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求進(jìn)行治理目標(biāo)的設(shè)定，保證率、重現(xiàn)期、缺水率、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等是關(guān)鍵指標(biāo)。保證率和重現(xiàn)期的確定，往往以歷史天然過(guò)程為依據(jù)，基于的是“一致性”假設(shè)[27-28]。然而，在氣候變化敏感和高強(qiáng)度人類活動(dòng)流域，水循環(huán)的“非一致性”凸顯，基于“一致性”假設(shè)分析的適用場(chǎng)景已不存在[29]。同時(shí)，基于單要素、離散式的點(diǎn)線分析未能充分融合整體水循環(huán)過(guò)程中水文與水力聯(lián)系。針對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的缺水率和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的確定，未能充分融合水循環(huán)應(yīng)有自然屬性特征保育需求，也難以滿足水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水文水動(dòng)力過(guò)程適宜性的需求。

b. 水污染防控目標(biāo)設(shè)定。當(dāng)前水污染防控主要執(zhí)行的是國(guó)家統(tǒng)一水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和排污標(biāo)準(zhǔn)，而水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和排污標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行等級(jí)的制定，主要以人的主觀期望為依據(jù)[30]。不同流域的水環(huán)境背景迥異，并隨著自然演化而發(fā)生變化，且各流域的污染源分布差異也十分明顯，而目前排污標(biāo)準(zhǔn)與水質(zhì)目標(biāo)未能實(shí)現(xiàn)良好銜接，環(huán)境基準(zhǔn)的研究尚待深化[31]。整體上看，水污染防治目標(biāo)的設(shè)定未能充分融合水環(huán)境的自然屬性特征，也未能充分融合流域內(nèi)不同水體之間污染特征的協(xié)同性。

c. 水生態(tài)保護(hù)目標(biāo)設(shè)定。當(dāng)前主要依據(jù)歷史演變過(guò)程中的水生態(tài)質(zhì)量狀況，期盼“歷史的記憶成為現(xiàn)實(shí)”。但是，水生態(tài)系統(tǒng)有其固有的自然演化規(guī)律，在自然演化過(guò)程中水生態(tài)系統(tǒng)具有特定的功能，不同類型水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能之間有著固有的協(xié)同性[32]，“歷史的記憶不能成為現(xiàn)實(shí)”。當(dāng)前對(duì)水生態(tài)修復(fù)目標(biāo)的設(shè)定，未能充分融合水生態(tài)系統(tǒng)演變的自然規(guī)律，對(duì)各類型水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能之間的協(xié)調(diào)性考慮不足，單一服務(wù)功能問(wèn)題凸顯。

d. 泥沙問(wèn)題治理的目標(biāo)設(shè)定。減沙量、水源涵養(yǎng)量、河型、河勢(shì)等是泥沙治理的關(guān)鍵指標(biāo)[33]。在自然演化過(guò)程中，泥沙去了其應(yīng)該去的地方，該流走的泥沙需要流走，該留下來(lái)的泥沙則應(yīng)該留下來(lái)，自然實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡[34]。但目前坡面過(guò)度減沙和保水在局部地區(qū)已對(duì)河道及其生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響[35-36]?？傮w上說(shuō)，現(xiàn)有泥沙問(wèn)題治理目標(biāo)的設(shè)定需要遵循泥沙自然演變規(guī)律，以找到科學(xué)合理的調(diào)控閾值。

總之，當(dāng)前治水目標(biāo)的制定未能充分結(jié)合水循環(huán)及伴生過(guò)程的自然屬性特征，也未能從功能定位和發(fā)展演化的角度找到合理的調(diào)控閾值。

2.2 總體路徑

a. 洪澇災(zāi)害治理。當(dāng)前重點(diǎn)是通過(guò)水庫(kù)、堤防等水利工程措施對(duì)洪水進(jìn)行蓄導(dǎo)，以削減斷面的洪峰量和淹沒(méi)范圍。從降雨-產(chǎn)流過(guò)程和坡面-河道水文的地域聯(lián)系來(lái)看，水庫(kù)、河道是整體洪水形成演化的地域末端，暴雨特性、坡面下墊面條件是影響洪澇特性的根本所在[37-38]，當(dāng)前的洪澇災(zāi)害治理屬于空間上的“末端治理”模式，未能從洪澇形成全過(guò)程進(jìn)行層層動(dòng)態(tài)防控。

b. 旱災(zāi)應(yīng)對(duì)。總體路徑是旱災(zāi)場(chǎng)景下應(yīng)急找水、供水。旱災(zāi)的本質(zhì)是缺水，旱災(zāi)在演化發(fā)生過(guò)程中經(jīng)歷了從豐水、缺水旱象到缺水程度持續(xù)加劇的過(guò)程[39]。然而往往是發(fā)生了旱象，人們才采取相應(yīng)的措施。從旱災(zāi)整體形成演化的時(shí)間過(guò)程而言，旱象就是進(jìn)入到多水-缺水演變的末期，在這個(gè)階段進(jìn)行治理，屬于時(shí)間上的末端治理，需要基于水循環(huán)時(shí)間節(jié)律及周期采取全周期精準(zhǔn)調(diào)控。

c. 水污染治理。重點(diǎn)采用的是“源頭減排—過(guò)程阻斷—末端治理”的模式[20]，水污染伴隨著“取水—輸水—用水—耗水—排水”等人工水循環(huán)過(guò)程而孕育演化[30]。當(dāng)前的源頭減排措施，重點(diǎn)是在排水環(huán)節(jié)，從人工水循環(huán)全過(guò)程的角度來(lái)看，這屬于循環(huán)過(guò)程的末端。水污染治理需要從人工水循環(huán)全過(guò)程出發(fā)，遏制污染物進(jìn)入水(體)中。

d. 水生態(tài)治理。其模式主要是生態(tài)修復(fù)與重建。但是，除了土地利用開發(fā)直接導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)類型改變外[40]，其他絕大多數(shù)水生態(tài)問(wèn)題均是因生境條件改變而發(fā)生的生態(tài)逆行演替[41-42]。在當(dāng)前的水生態(tài)治理中，往往是固有水生態(tài)系統(tǒng)類型已演變成新的生態(tài)系統(tǒng)類型后再采取人為措施進(jìn)行干擾，屬生態(tài)演替時(shí)間序列上的末端治理。

e. 水土流失及其影響的治理。目前已形成較為完備的“固—移—輸—淤—置”模式[43-44]，在黃河流域形成了享譽(yù)世界的“攔—排—放—調(diào)—挖”模式[45]，實(shí)踐中已取得了顯著效果。流域泥沙運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其完整的“侵蝕—搬運(yùn)—沉積”鏈?zhǔn)竭^(guò)程構(gòu)成了天然的空間配置格局[34]。當(dāng)前重點(diǎn)關(guān)注的是減沙，但隨著生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，“少沙”及其伴生問(wèn)題已在局部地區(qū)凸顯[35-36]，為此，需要融合泥沙運(yùn)移規(guī)律及泥沙自然屬性特征，合理確定閾值，進(jìn)行流域尺度的泥沙調(diào)配。

總之，當(dāng)前水問(wèn)題治理總體路徑選取中存在末端治理的不足；同時(shí)，因部門分工不同，往往是針對(duì)單一水問(wèn)題進(jìn)行整治。從完整水循環(huán)的角度，各水問(wèn)題之間存在互饋?zhàn)饔?，?duì)單一單元、單一問(wèn)題的治理，若處置不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致次生問(wèn)題發(fā)生，如在全球局部地區(qū)已出現(xiàn)坡面過(guò)度水土保持導(dǎo)致河道斷流等流域性問(wèn)題[46]。總體來(lái)看，當(dāng)前水問(wèn)題治理未能充分融合多過(guò)程之間的耦合關(guān)系，存在“過(guò)程分離”的不足。

2.3 治理措施

a. 供水保障和水旱災(zāi)害應(yīng)對(duì)。當(dāng)前重點(diǎn)采取的是“蓄、引、提”以及堤防等措施[47]，整體上屬于“點(diǎn)線”結(jié)合的灰色基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)配及人為作用。天然水循環(huán)過(guò)程包括大氣、地表、土壤和地下等要素過(guò)程，地表-土壤-地下相聯(lián)合，坡面-河道相制約，屬于典型的三維模式；地表尤其是坡面單元上的植被與土壤狀況，在流域降水再分配及干旱與洪澇災(zāi)害孕育過(guò)程中發(fā)揮著主體作用[39,48-49]；同時(shí)，灰色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行調(diào)度，勢(shì)必會(huì)對(duì)生態(tài)和環(huán)境產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響[50]。為此，在應(yīng)對(duì)水旱災(zāi)害的過(guò)程中，需要從當(dāng)前的一維“點(diǎn)-面”結(jié)合措施，向“點(diǎn)-線-面-體”相結(jié)合的立體水網(wǎng)構(gòu)建轉(zhuǎn)變；同時(shí)，充分發(fā)揮綠色基礎(chǔ)設(shè)施及自然力的作用。整體上看，當(dāng)前的水旱災(zāi)害應(yīng)對(duì)措施處置對(duì)象較單一，未能充分發(fā)揮自然力的作用。

b. 水污染治理。當(dāng)前分別從點(diǎn)源和面源污染孕育過(guò)程，通過(guò)物料的加入和人為、能量動(dòng)力調(diào)節(jié)，試圖進(jìn)行全面的污染物削減。當(dāng)前在污水處理尤其是點(diǎn)源污染的處理過(guò)程中，能量投入占的成本最高，然而污染的水體本身就飽含能量，大量的外加能量投入屬于典型的“以能量攻擊能量”模式[51-52]；同時(shí)，污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化，受到多層級(jí)水生態(tài)系統(tǒng)中生物和非生物環(huán)境的整體調(diào)節(jié)，且不同污染物之間具有互饋?zhàn)饔肹53]。當(dāng)前針對(duì)特征污染物的削減過(guò)程，重點(diǎn)是通過(guò)人為干預(yù)，并沒(méi)充分發(fā)揮水生態(tài)系統(tǒng)多層級(jí)、多要素之間的協(xié)同作用。

c. 水生態(tài)修復(fù)。當(dāng)前重點(diǎn)采取的是“美化”和“綠化”措施。在自然演化與自然選擇的過(guò)程中，一定時(shí)間和地域上發(fā)育著特定的水生態(tài)系統(tǒng)，且各要素具有特定的生態(tài)服務(wù)功能，這些功能之間相互協(xié)調(diào)[54-55]。然而，在“美化”過(guò)程中，重點(diǎn)針對(duì)的是單一功能尤其是景觀的可欣賞功能；在“綠化”過(guò)程中，重點(diǎn)通過(guò)植樹造林與種草，添加或重建品種相對(duì)單一的植被，生態(tài)服務(wù)功能的單一問(wèn)題凸顯?？梢?jiàn)，“美化”不同于自然，“綠化”不同于生態(tài)。在局部地區(qū)物種的選取與當(dāng)?shù)氐纳尺m宜性和整體生態(tài)服務(wù)功能不符，已產(chǎn)生較為嚴(yán)重的次生生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題[56-58]?？傮w來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的水生態(tài)修復(fù)措施未能充分融合流域生態(tài)完整性和生態(tài)服務(wù)功能協(xié)調(diào)性需求，需要構(gòu)建“體系完整、功能協(xié)調(diào)、各在其位、各司其職”的協(xié)調(diào)流域體系。

d. 水土流失及其影響治理。當(dāng)前重點(diǎn)采取的是建設(shè)水土保持林、淤地壩等坡面固沙工程措施，以及疏浚、控導(dǎo)等河型、河勢(shì)調(diào)控工程措施[33]。與水生態(tài)修復(fù)措施一樣，單一針對(duì)固沙的坡面工程措施對(duì)坡面生態(tài)系統(tǒng)的完整性和生態(tài)服務(wù)功能的協(xié)同性將會(huì)產(chǎn)生影響。此外，河型河勢(shì)是制約河流水動(dòng)力特征和生境適宜性的關(guān)鍵因子，部分疏浚措施會(huì)直接導(dǎo)致底棲生境的破壞，致使水下草場(chǎng)和森林成為水下荒漠[59]。在水沙治理過(guò)程中，需要進(jìn)一步從流域生態(tài)完整性角度，進(jìn)一步發(fā)揮自然力的作用，提升生態(tài)服務(wù)功能，規(guī)避不利影響。

3 全球治水模式發(fā)展展望——建設(shè)富自然-功能協(xié)調(diào)流域

今后治水既要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，還要應(yīng)對(duì)氣候變化，更要保護(hù)好生態(tài)環(huán)境[60-61]。圍繞水問(wèn)題的根本癥結(jié)，結(jié)合當(dāng)前治水過(guò)程中存在的自然屬性減弱、末端治理、過(guò)程分離和功能不協(xié)調(diào)等問(wèn)題，應(yīng)增強(qiáng)水循環(huán)過(guò)程的自然屬性，從流域?qū)用鎸?shí)現(xiàn)水循環(huán)多過(guò)程、多功能的協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮水的社會(huì)經(jīng)濟(jì)功能和生態(tài)環(huán)境功能，有效規(guī)避極端事件帶來(lái)的不利影響，這是今后治水的根本遵循原則。筆者認(rèn)為，建設(shè)富自然-功能協(xié)調(diào)流域(Nature Enriched and Attributes Coordinated Watershed，NeaCow)，是今后治水的基本模式和任務(wù)。

a. 富自然-功能協(xié)調(diào)流域建設(shè)的總體目標(biāo)。優(yōu)化調(diào)整人類的水土資源開發(fā)與利用模式，在流域尺度上系統(tǒng)解決水問(wèn)題，讓水和沙盡量去其應(yīng)該去的地方，讓土地上生長(zhǎng)其應(yīng)該生長(zhǎng)的生物，讓資源儲(chǔ)存在其應(yīng)該儲(chǔ)存的地方而不過(guò)度在水體中富集，這中間關(guān)鍵是增強(qiáng)水循環(huán)多過(guò)程的自然屬性，核心是實(shí)現(xiàn)水循環(huán)多要素、多過(guò)程、多功能之間的協(xié)調(diào)，要領(lǐng)是科學(xué)、充分發(fā)揮自然力的作用。

b. 富自然-功能協(xié)調(diào)流域建設(shè)的基本路徑。要遵循水循環(huán)多過(guò)程的自然規(guī)律，采用“層層剝筍”的方式，充分發(fā)揮自然地理要素對(duì)水循環(huán)多過(guò)程的調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)布置和建設(shè)人工林草等綠色基礎(chǔ)設(shè)施、土壤水庫(kù)等棕色基礎(chǔ)設(shè)施和地下水庫(kù)等藍(lán)色基礎(chǔ)設(shè)施、水利工程群等灰色基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)完善智能水網(wǎng)和智慧水務(wù)等紅色基礎(chǔ)設(shè)施，并提升對(duì)這4類基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)報(bào)和調(diào)控能力。

c. 富自然-功能協(xié)調(diào)流域建設(shè)的關(guān)鍵舉措。增強(qiáng)和維系流域的“四性”：①全面提升流域的調(diào)節(jié)能力和生態(tài)服務(wù)功能，增加應(yīng)對(duì)系統(tǒng)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的能力，以強(qiáng)化流域的“韌性”；②構(gòu)建立體暢流水網(wǎng)，消除梗阻，以增強(qiáng)水的“活性”；③提升流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，全面實(shí)現(xiàn)自然資產(chǎn)的保值和增值，以充實(shí)流域的“綠性”；④整合人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建智能化、智慧化的監(jiān)管體系，實(shí)現(xiàn)流域的“慧性”。

較之當(dāng)前的治水模式，富自然-功能協(xié)調(diào)流域具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：①?gòu)牧饔蛏鷳B(tài)完整性出發(fā)，充分融合“山水林田湖草”生命體保育與維系的需求，較之河流生態(tài)完整性，該體系更完整，功能更明確；②充分遵循自然規(guī)律，提升自然屬性，注重自然力的科學(xué)運(yùn)用;③重在系統(tǒng)治理和功能提升，以能力提升來(lái)應(yīng)對(duì)各類風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)；④充分吸收了“海綿田”和“海綿城市”建設(shè)中水循環(huán)立體調(diào)控精髓，在流域?qū)用骈_展水循環(huán)的立體調(diào)控，并實(shí)現(xiàn)多功能的協(xié)調(diào)。

需要指出的是，在富自然-功能協(xié)調(diào)流域建設(shè)中，強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)水循環(huán)多過(guò)程的自然屬性，并非實(shí)現(xiàn)完全的自然狀態(tài)；強(qiáng)調(diào)綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和自然力的應(yīng)用，并非要拋棄灰色基礎(chǔ)設(shè)施、完全規(guī)避人類干預(yù)，而是要與自然相協(xié)調(diào)，充分肯定灰色基礎(chǔ)設(shè)施全球治水歷史所取得的巨大功效，進(jìn)一步推進(jìn)灰色基礎(chǔ)設(shè)施的綠色升級(jí)發(fā)展。

4 結(jié) 語(yǔ)

全球水問(wèn)題紛繁復(fù)雜，成因迥異。富自然-功能協(xié)調(diào)建設(shè)模式有效規(guī)避了當(dāng)前治水模式的不足，應(yīng)是今后治水模式的首要選擇。在富自然-功能協(xié)調(diào)流域建設(shè)中，首先需要回答水沙應(yīng)該去哪里、土地上應(yīng)該生長(zhǎng)什么生物、資源應(yīng)儲(chǔ)存在哪里等重大問(wèn)題，以便為建設(shè)目標(biāo)找到對(duì)照基線與基準(zhǔn)，屬于復(fù)雜系統(tǒng)的量化精準(zhǔn)分析；其次，措施的適應(yīng)性分析與比選屬于具有物理機(jī)制的復(fù)雜群決策，基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題繁多，攻關(guān)難度極大。

富自然-功能協(xié)調(diào)流域建設(shè)模式與筆者2017年提出的生態(tài)海綿智慧流域建設(shè)框架[20]，在總體目標(biāo)和總體模式等方面基本一致。在實(shí)踐驗(yàn)證過(guò)程中，生態(tài)海綿智慧流域存在以下不足：一是因流域本身就可視作一類生態(tài)系統(tǒng)，且流域本身就是一類海綿體[62]，“生態(tài)流域”和“海綿流域”的概念不嚴(yán)謹(jǐn)；二是未能充分體現(xiàn)“富自然”這一關(guān)鍵路徑，也未能體現(xiàn)建設(shè)中各類舉措要實(shí)現(xiàn)“多要素、多功能協(xié)調(diào)”的總體要求；三是未能體現(xiàn)動(dòng)態(tài)適應(yīng)的需求，也不便于交叉學(xué)科的研討。為此，在此基礎(chǔ)上，調(diào)整升級(jí)為富自然-功能協(xié)調(diào)流域。