徐芳芳

生態(tài)興則文明興，生態(tài)衰則文明衰。黨的十九屆五中全會明確提出了2035年“美麗中國建設目標基本實現(xiàn)”的遠景目標和“十四五”時期“生態(tài)文明建設實現(xiàn)新進步”的新目標新任務，推動水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善、水資源利用高效集約、水生態(tài)系統(tǒng)功能逐步恢復，實現(xiàn)水生態(tài)環(huán)境高水平保護和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的要求也愈加明確。

新時代呼喚新目標，新形勢需要新舉措。作為中國水利水電科學研究院水生態(tài)環(huán)境研究所所長，彭文啟帶領中國水科院團隊，主持了全國重要河湖健康評估試點工作，提出河湖健康評估指標、標準與方法，形成指導流域開展河湖健康評估的技術指導文件，探索形成了生態(tài)流量科學確定與核算技術方法，建立了適應我國水資源保護與水環(huán)境管理要求的流域水質(zhì)目標管理技術體系，他以永定河為研究對象，圍繞長期斷流河流實現(xiàn)“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”生態(tài)修復目標，創(chuàng)新提出“人工引導，自然發(fā)育”的河流生態(tài)廊道修復對策及生態(tài)修復技術，為相關部門永定河治理方案調(diào)整與優(yōu)化實施提供了重要的科技支撐。

讓干涸的永定河恢復“流動”

推動京津冀協(xié)同發(fā)展，是黨中央和國務院作出的一項重大戰(zhàn)略決策?！毒┙蚣絽f(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》明確提出，要推進“六河五湖”生態(tài)治理與修復。永定河既是“六河五湖”中的重要河流，它像一條天然走廊貫穿著京津冀生態(tài)功能區(qū)，提供重要水源；也是北京的母親河，孕育了北京深厚的文化底蘊和獨特的人文資源。《北京城市總體規(guī)劃（2016年—2035年）》中，永定河被定位為“京西綠色生態(tài)走廊與城市西南生態(tài)屏障”。這條碧波蕩漾的永定河，曾經(jīng)涵養(yǎng)京城，潤澤華北，如何讓它重放光彩，是新時代生態(tài)治理與修復的重大挑戰(zhàn)。

防洪、供水、生態(tài)，是新時代賦予永定河的三大重要使命，按照京津冀協(xié)同發(fā)展2016年工作要點的有關部署要求，國家發(fā)展改革委會同水利部、原國家林業(yè)局以及北京、天津、河北、山西四省市組織編制并聯(lián)合印發(fā)了《永定河綜合治理與生態(tài)修復總體方案》，提出將集中利用5至10年時間，逐步恢復永定河生態(tài)系統(tǒng)，將永定河打造為貫穿京津冀晉的綠色生態(tài)廊道，著力健全完善流域綜合管理與協(xié)同治理機制，推動形成永定河河流生態(tài)廊道建設長效機制。北京市委市政府高度重視永定河綜合治理與生態(tài)修復，2018年6月9日，北京市委書記蔡奇就推進永定河綜合治理與生態(tài)修復工作調(diào)查研究，對永定河生態(tài)廊道建設工作作出了系統(tǒng)部署。

國家水專項永定河課題組召開討論會

永定河發(fā)源于內(nèi)蒙古高原的南緣和山西高原的北部，流域面積為4.70萬km2。永定河在北京段全長170km，分為官廳山峽段、平原城市段、平原郊野段，流經(jīng)門頭溝、石景山、豐臺、房山和大興5個區(qū)。歷史上，特別是遼金以前，永定河上游地區(qū)山谷幽邃，林木茂密，有大片的原始森林存在，河水清澈見底，被稱為“清泉河”。但是隨著人類活動影響加劇，永定河流域生態(tài)環(huán)境不斷退化。

2005—2014年的10年間，永定河主要河段年均干涸121天，年均斷流316天。其中，三家店至盧溝橋段基本處于長期斷流狀態(tài)，盧溝橋至屈家店段基本全年干涸。永定河盧溝橋段以下平原河段干涸斷流、河床沙化，冬春季節(jié)，風沙彌漫，對于區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響明顯。由于永定河水資源短缺問題嚴重，生態(tài)惡化時間相對較長，河流自然水文過程基本完全消失，河流廊道環(huán)境條件幾乎全部需要重構，因此河流生態(tài)修復工作將是一項十分艱巨的任務。

1973年，電影《戰(zhàn)洪圖》的背景就是永定河發(fā)大水。幾乎沒有人預想到，30年后，這條奔騰不息的河流，會徹底干涸。而在它干涸后，人們的想念才被喚醒，一些人開始追問，“永定河是怎么沒的？”北京市曾多次治理永定河，國務院批準實施了《21世紀初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》和《永定河干流水量分配方案》，永定河水資源短缺與水污染進一步惡化的態(tài)勢得到初步控制，從2003年開始，每年定期由上游的洋河和桑干河向下游的永定河北京段補水。但永定河仍然水量偏少，自凈能力較差，部分河段仍然干涸，河道斷流、生態(tài)系統(tǒng)退化、部分河段防洪能力不足等問題仍然十分突出。

隨著京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的實施，永定河的命運迎來了轉機。2017年4月1日，國家發(fā)展改革委、水利部、原國家林業(yè)局及沿線京津冀晉四省市在北京召開動員會，將永定河綜合治理與生態(tài)修復作為京津冀生態(tài)環(huán)保領域率先突破項目予以啟動實施。

永定河平原南段生態(tài)修復效果圖

“永定河，出西山，碧水環(huán)繞北京灣。”針對永定河的生態(tài)修復問題，彭文啟帶領團隊，依托國家水專項“永定河（北京段）河流廊道生態(tài)修復技術與示范課題”按照永定河“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”的目標要求，針對永定河（北京段）綠色生態(tài)廊道建設存在嚴苛的水文水資源條件問題，開展面向水生態(tài)功能保護的流域水域岸線生態(tài)空間管控與生態(tài)水量統(tǒng)一調(diào)控關鍵技術研究，提出了永定河流域水生態(tài)空間管控方案、多水源優(yōu)化配置方案。圍繞永定河（北京段）多水源利用與綠色生態(tài)廊道建設需求，他和團隊研發(fā)了多類型水源水質(zhì)凈化風險控制與水量調(diào)蓄調(diào)配技術，形成綠色生態(tài)河流廊道生態(tài)補水優(yōu)化調(diào)度方案。與此同時，他們針對永定河（北京段）平原河段大型人工景觀緩滯水體水質(zhì)惡化與沙質(zhì)斷流區(qū)段綠色生態(tài)廊道構建難題，開展永定河（北京段）景觀蓄水河段生態(tài)功能提升、沙質(zhì)斷流區(qū)河流綠色生態(tài)廊道重建關鍵技術研究與集成示范，形成河道大型人工景觀緩滯水體生態(tài)功能提升組合技術、沙質(zhì)斷流區(qū)河流綠色廊道構建技術，提出了沙質(zhì)斷流河道生態(tài)重建技術指南。

2020年，在上述一系列技術方案的支撐下，永定河（北京段）河流生態(tài)通道基本貫通的規(guī)劃目標得以實現(xiàn)?！傲鲃拥挠蓝ê咏K于又回來了！”

以關鍵技術打造“生態(tài)廊道”

“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”，常年斷流、干涸的永定河要實現(xiàn)這一目標，需要跨越歷史的界限，打破技術的邊界。彭文啟帶領團隊，以永定河（北京段）為重點示范區(qū)，開展了多類型水源補給河流生態(tài)流量優(yōu)化調(diào)控與綠色生態(tài)廊道構建技術研究與綜合示范，凝練出河道大型人工景觀緩滯水體群生態(tài)功能提升技術、沙質(zhì)斷流河道綠色生態(tài)廊道構建技術和北方缺水河流生態(tài)水量水質(zhì)保障技術等3項關鍵技術，并形成河流綠色生態(tài)廊道生態(tài)修復整裝成套技術支撐體系，為堅定不移走好永定河模式之路，打造永定河生態(tài)修復樣本作出了重要貢獻。

在總目標的要求下，彭文啟和團隊制訂了一系列恢復性指標，建設景觀緩滯水體生態(tài)功能提升示范工程，示范水域面積不低于100h m2，水華暴發(fā)（葉綠素a＞100μg/L）頻次低于5次/年、面積控制在20h m2；永定河（北京段）斷流區(qū)綠色河流廊道構建示范河長不低于10km；永定河三家店控制站以下，地表水及再生水等補給永定河主河道水量不低于0.75億m3等。

針對河流廊道功能退化嚴重問題，結合永定河河流廊道水生態(tài)系統(tǒng)的功能、屬性和用途，彭文啟和團隊構建了永定河水生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價指標體系，進行永定河流域河流廊道水生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估和服務功能價值計算。他們基于土地利用演變及單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值的耦合，計算了永定河流域服務功能及流域的河流廊道水生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值，形成了適用于數(shù)據(jù)缺乏地區(qū)的水生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價方法。結果顯示，2018年永定河河流廊道水生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值約為527億元，較1964年降低了140億元左右。但隨著人們環(huán)境保護意識的增強，水生態(tài)服務功能價值有所提高，2018年的水生態(tài)服務功能價值較2004年增加了近57億元。2018年永定河河流廊道水生態(tài)服務功能價值最高的功能分別是水文調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、環(huán)境凈化、維持養(yǎng)分循環(huán)和維持生物多樣性。這一研究首次測算出了永定河河流廊道生態(tài)服務功能價值，進而識別出流域內(nèi)的重要生態(tài)功能區(qū)，據(jù)此助力永定河流域河流廊道生態(tài)環(huán)境保護與修復。

就永定河流域水域岸線生態(tài)空間優(yōu)化調(diào)整與分區(qū)保護問題，彭文啟和團隊創(chuàng)新性提出了具有普適性、符合人為調(diào)控流域實際、適合河流廊道生態(tài)環(huán)境恢復與保護、滿足多部門水陸交錯帶綜合管理需求的三帶（水域帶、岸線帶、緩沖帶）四區(qū)（保護區(qū)、保留區(qū)、控制利用區(qū)、開發(fā)利用區(qū)）河流廊道水域岸線區(qū)劃概念模型，有助于整合水生生態(tài)保護恢復、防洪、輸水、岸邊帶植被保護恢復、岸邊帶面源水質(zhì)控制，以及農(nóng)業(yè)、交通、城市多功能和諧平衡，為基于空間的河流廊道保護修復規(guī)劃技術提供理論指導。

根據(jù)流域地形、水文氣象、植被、土壤侵蝕等陸生生態(tài)特征數(shù)據(jù)分析，彭文啟和團隊確定了流域生態(tài)流量管理分區(qū)，研究出“以水帶綠，以綠養(yǎng)水”的河流廊道景觀單元優(yōu)化配置技術，形成了綠色生態(tài)河流廊道景觀單元優(yōu)化配置方案，開展了河流廊道水域和河岸景觀單元生態(tài)重構關鍵技術研究。結合流域水資源供-用-耗-排格局，彭文啟和團隊研發(fā)了以生態(tài)流量標準保障為導向，結合權衡生態(tài)恢復需求、社會經(jīng)濟可承受度以及流域生態(tài)流量調(diào)控范圍的生態(tài)流量整體協(xié)調(diào)分析系統(tǒng)，對永定河流域生態(tài)流量進行可達性分析，制訂永定河山區(qū)段上下游協(xié)調(diào)、“三生”用水基本協(xié)調(diào)的生態(tài)流量標準方案。

方案制訂了，水從何來？無源之水，無以支撐永定河持續(xù)流動。為制訂永定河流域面向生態(tài)流量的水資源優(yōu)化配置調(diào)控與保障機制，彭文啟和團隊根據(jù)天然徑流特性，構建了永定河分布式水文模型，利用長系列降雨反演下墊面條件下的天然徑流過程。針對生態(tài)水量難以保障的現(xiàn)狀，以河道外區(qū)域間用水公平、地表水利用效率、生態(tài)補水效益為目標，建立了統(tǒng)籌當?shù)貜搅?、再生水、外調(diào)水等多種水源的流域水量統(tǒng)一優(yōu)化配置技術體系，并結合現(xiàn)有水資源和防洪調(diào)度，建立了面向生態(tài)流量的水資源優(yōu)化配置模型，率先提出了2030水平年保障河道基本生態(tài)需水的水資源配置方案，保障了河流基本生態(tài)效益。

昔日的永定河曾經(jīng)波瀾壯闊。如今，在一系列水環(huán)境保護創(chuàng)新技術的支撐下，永定河綠色河流廊道建設持續(xù)推進，永定河已經(jīng)煥發(fā)出新的生機。

推動水環(huán)境保護可持續(xù)發(fā)展

2018年，習近平總書記在全國生態(tài)環(huán)境保護大會上發(fā)表重要講話時指出，生態(tài)文明建設是關系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計。新時代推進生態(tài)文明建設，要加大重大項目科技攻關，對涉及經(jīng)濟社會發(fā)展的重大生態(tài)環(huán)境問題開展對策性研究。

如何清醒認識我國流域水綜合管理、污染防治和修復相關研究的發(fā)展現(xiàn)狀？在彭文啟看來，與歐美國家比較，我國在水生態(tài)系統(tǒng)方面的科學研究起步晚，監(jiān)測與研究工作少，對于我國分區(qū)差異性極大的水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律的科學認知明顯不足?！笆紫?，我國是一個水生態(tài)稟賦條件較差的國家，近30年來對水生態(tài)系統(tǒng)的擾動嚴重強度持續(xù)偏高，水生態(tài)系統(tǒng)退化呈現(xiàn)系統(tǒng)性、復合性與整體性特點，顯著增大了對水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律認知的難度。其次，我國水情特殊，水旱災害頻發(fā)仍是我國的心腹大患，防洪與供水保障任務重，水資源管理重點服務于防洪、飲水、灌溉，工程思維范式占主導地位，水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復難以獲得應有的重視。”他認為，中國的水生態(tài)保護與修復工作仍存在三個基礎性的問題。一是在規(guī)劃、設計、施工、管理等系列技術標準中，幾乎沒有水生態(tài)系統(tǒng)保護的相關要求，這已經(jīng)成為推進水生態(tài)保護與修復工作的重大制約，需要盡快推進標準的修訂。二是水生態(tài)系統(tǒng)本底不清，基礎數(shù)據(jù)不全，適用的監(jiān)測技術方法與手段不多，發(fā)現(xiàn)問題的能力不足。三是由于歷史原因，數(shù)量較多的水工程規(guī)劃設計及運維管理與當前的生態(tài)環(huán)境保護要求不協(xié)調(diào)、不適應，生態(tài)化改造調(diào)整的難度大、經(jīng)驗不足、辦法不多。與此同時，北方水資源短缺流域部分河流生態(tài)退化嚴重，積累的問題多，情況復雜，生態(tài)修復的水資源條件嚴苛，標本兼治的手段與方法欠缺。

彭文啟近年來在水環(huán)境機理與模型技術、流域水資源保護管理技術研究等多個領域形成了重大突破。作為全國河湖健康評估技術負責人，他主導了全國重要河湖健康評估試點，提出河湖健康評估的指標、標準與方法，主持編制行業(yè)標準《河湖健康評估技術導則》，指導流域機構與省區(qū)開展河湖健康評估。2010年以來，他帶領團隊完成全國36個河湖的健康評估報告，初步形成全國河湖健康評估定期制度，建立了全國河湖健康評估理論與技術標準體系。為系統(tǒng)建立水質(zhì)達標與容量總量控制技術體系，彭文啟帶領團隊完善了以水體功能為導向的水資源質(zhì)量評價理論體系與框架，形成《水資源質(zhì)量標準》修編成果與《地表水資源質(zhì)量評價技術規(guī)程》。作為國家最嚴格水資源管理制度水功能區(qū)達標考核技術負責人，他研究建立了限制納污紅線目標考核指標體系及控制目標分解方案、水功能區(qū)水質(zhì)達標評價技術體系，主持完成2013—2018年水功能區(qū)限制納污紅線技術核查，為國務院最嚴格水資源管理制度考核提供全面技術支持。

彭文啟和團隊以流域水文水動力過程及水質(zhì)過程變化耦合影響為主線，定量描述了流域下墊面條件變化下的河流徑流過程變異成因及河流生態(tài)水文響應機制。他們提出的“分區(qū)、分級、分類、分期”生態(tài)流量科學確定理論與核算技術方法與面向生態(tài)流量的水工程調(diào)度模式，在渾太河流域示范應用中取得了良好效果。在此基礎上，彭文啟和團隊研究出生態(tài)流量（組分+閾值+保證率）“三位一體”結構，提出了“分區(qū)/分類/分組”“三維”范式的生態(tài)流量確定準則，并形成了“分區(qū)分類”的一系列技術方案與成果，被2018年水利部生態(tài)流量河湖生態(tài)水量（流量）專項研究工作成果采納。

以永定河為研究對象，彭文啟和團隊圍繞長期斷流河流實現(xiàn)“流動的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”生態(tài)修復目標，創(chuàng)新提出“人工引導，自然發(fā)育”的河流生態(tài)廊道修復對策及生態(tài)修復技術，為相關部門永定河治理方案調(diào)整與優(yōu)化實施提供了支持。他和團隊提出的城鄉(xiāng)水生態(tài)環(huán)境治理策略體系，在深圳市龍崗區(qū)坪山區(qū)、北京市海淀區(qū)、湖北省松滋市、湖北省潛江市、河南省濮陽市、成都市天府新區(qū)直管區(qū)、四川省簡陽市、吉林省吉林市、浙江省麗水市等地進行了廣泛推廣。

“生態(tài)環(huán)境保護要堅持人與自然和諧共生的原則，堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復為主的方針，像保護眼睛一樣保護生態(tài)環(huán)境，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境，讓自然生態(tài)美景永駐人間，還自然以寧靜、和諧、美麗?！痹?jīng)，習近平總書記在2018年全國生態(tài)環(huán)境保護大會上的重要講話如同指路明燈，為彭文啟及其團隊指明了方向。如今，習近平總書記的教誨言猶在耳，他們以科技支撐守好“生命之源”的科學探索之路也將會越走越遠，越走越寬闊。