渐进式生态修复理论与河湖复苏关键技术

Stepwise ecological restoration theory and key technologies for river and lake recovery

刘俊国¹，²，杨育红¹，²，陈守开¹，²

（1.华北水利水电大学黄河研究院，450046，郑州；2.河南省水圈与流域水安全重点实验室，450046，郑州）

摘要： 复苏河湖生态环境是推动新阶段水利高质量发展和全面推进美丽中国建设的关键路径。基于对河湖生态环境演变趋势及复苏理论发展趋势的分析，提出渐进式生态修复理论框架和河湖复苏技术体系。渐进式生态修复理论充分考虑流域生态系统退化的历史背景和现实状况，强调分阶段、分步骤、因地制宜实施环境治理、生态修复、自然恢复的治理模式，具有“分类施策、目标导向、系统治理、持续监测”四大特征，循序渐进地修复受损生态系统。在渐进式生态修复理论的指导下，研发了“动态补水-植生护岸-原位除藻”核心环境治理技术，发明了基于土著微生物的河湖生态修复技术，为永定河、茅洲河等河流生态环境复苏提供了理论和技术支撑。

关键词：生态修复；河湖复苏；参考生态系统；美丽中国；关键技术；渐进式

作者简介：刘俊国，校长，教授，主要研究方向为水文学和水资源、生态修复、全球环境变化等。

基金项目：河南省水圈与流域水安全重点实验室开放研究基金；深圳市科技计划项目（KCXFZ20201221173601003）。

人类高度依赖河湖生态系统。水资源短缺、水环境污染和水生态退化已经成为全球可持续发展亟须解决的现实问题。这些问题不仅制约了中国式现代化进程，也对人与自然和谐共生、美丽中国建设带来了巨大挑战。党的十八大以来，党中央确立国家“江河战略”，擘画国家水网建设，统筹推进水灾害防治、水资源节约、水生态保护修复、水环境治理，开展了一系列根本性、开创性、长远性工作，我国江河湖泊面貌实现历史性改善。越来越多的河流恢复生命，越来越多的流域重现生机，越来越多的河湖成为造福人民的幸福河湖。

尽管如此，当前河湖生态环境复苏仍面临诸多挑战，包括理论适应性不足、智能监测与监管能力有限，以及修复技术绿色化程度不高等问题。复苏河湖生态环境的进展与人民群众对优美生态环境需求尚存在较大差距，水利高质量发展亟须理论和技术的有力支撑。虽然生态系统恢复作为一种应对气候变化挑战的基于自然的解决方案备受关注，但实现生态系统自然结构与功能的全面恢复依然困难，特别是对于严重退化的生态系统，恢复过程尤为艰难。在财政资源有限的发展中国家和地区，恢复生态系统至损害前的状态面临更多制约因素。本文基于河湖生态环境复苏的视角，介绍了渐进式生态修复的理论框架，深入探讨了该理论的内涵、修复模式、关键技术及其实践应用，旨在为推动新阶段水利高质量发展和美丽中国建设提供理论与技术支撑。

河湖生态环境演变趋势及河湖生态环境复苏理论发展趋势

健康的河湖生态系统不仅为人类提供充足的水源、食物、药材和其他生产生活资料，同时也发挥着净化水源、调节大气、抵御自然灾害、激发文化艺术创造力等重要的供给、调节、文化、支持服务功能。而病态的河湖生态系统，不但不能给予人类良好的生态系统服务，反而会危害人类的健康甚至生存。保护江河湖泊，实现河湖功能永续利用，事关人民群众福祉，事关中华民族长远发展。然而，长期以来人们对经济规律、自然规律、生态规律认识不够，缺乏系统观、整体观、全局观，经济社会发展中没有充分考虑水资源、水生态、水环境的承载能力，水资源短缺、水环境污染、水生态损害的问题不断累积，矛盾日益突出。

长期以来，我国河湖生态保护、修复、治理工作在水利、生态环境、自然资源等管理部门各有侧重。自20世纪70年代生态环境保护工作起步伊始，水环境污染防治一直是生态环境保护的核心。经过50余年的发展，河湖生态保护修复逐渐从单个水体治理向流域治理转变，从单纯治污向水资源保障、水环境治理、水生态修复统筹（简称“三水统筹”）推进。“三水统筹”协同转变，逐步打破多头管理局面，不断完善流域水生态环境管理体系，探索出一条具有中国特色的流域生态环境保护治理之路。

实施国家“江河战略”，保护江河湖泊安澜，事关人民群众福祉，事关中华民族长远发展。进入新发展阶段，人民群众对优美生态环境的需求日益增长，以提升水生态系统质量和稳定性为核心的河湖长制、河湖库“清四乱”、母亲河复苏行动、幸福河湖建设、水土流失防治和地下水超采综合治理行动陆续实施，要求各个行业将发展质量问题摆在更为突出的位置，坚持尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，统筹山水林田湖草沙系统治理，维护河湖健康生命，实现河湖功能永续利用，实现人水和谐共生。

随着《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021—2035年）》实施推进，我国生态系统修复逐渐从早期以提供特定生态系统功能和服务为导向，转变为更加注重生物多样性和生态系统完整性的恢复。我国着力构建从山顶到海洋的保护治理大格局，需要以目标为导向，强化从生态问题诊断、修复技术、监测监管到成效评估、适应性管理的全链条科技支撑体系，提炼中国特色的生态修复理论，不断提升生态修复科学实施水平，助力人与自然和谐共生的现代化和美丽中国建设。

从国际实践经验来看，欧美国家水生态环境保护普遍经历了“污染治理—水质改善—生态恢复”三个阶段。现代生态恢复理论萌芽于19世纪末20世纪初美国中西部山地、草原、森林和野生生物等自然资源的保护、利用和恢复活动。20世纪80年代，以“恢复生态学”学科提出、国际恢复生态学学会（Society for Ecological Restoration，SER）成立为标志，生态恢复进入建制化发展阶段，生态恢复理论研究与工程实践呈现互动共进的良好态势。21世纪，“生态恢复是改善生物多样性和人类福祉的重要手段”得到全球广泛认可，恢复生态学作为生态学的一个分支开始被系统研究。2009年，《科学》杂志开设生态修复专栏，宣布：我们星球的未来将取决于生态修复这一年轻学科的成熟程度。同年，世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）提出了基于自然的解决方案8个准则28项指标，倡导依靠自然的力量和基于生态系统的方法应对气候变化、防灾减灾、粮食安全、水安全、生态系统退化和生物多样性丧失等挑战。2016年的《生物多样性公约》呼吁“恢复退化的自然和半自然生态系统”。2016年生效的联合国2030可持续发展目标（Sustainable Development Goals，SDGs）呼吁保护和恢复与水有关的生态系统（SDGs 6）、海洋和沿海生态系统（SDGs 14），以及恢复已经退化的森林和其他生态系统（SDGs 15）。为支持SDGs实现，重构、重建、重塑生态系统，2019年“联合国生态系统恢复十年（2021—2030年）”行动计划启动；SER《生态恢复实践的国际原则与标准（第二版）》确立了8项生态恢复原则。2017年，刘俊国与安德鲁·克莱尔合著的《生态修复学导论》中英文版同步出版，被国际恢复生态学学会认为是生态恢复领域具有重要影响力的四本著作之一。这些行动和成果涵盖了所有重要生态系统的管理方法和重要原则，基于自然的解决方案和自然恢复理论是国际生态恢复领域的主流理论。

当前，我国局部地区以及世界许多地方的生态状况不断恶化，自然生态系统的生产和服务功能不断下降甚至完全丧失，部分生态系统遭受严重损害乃至濒临崩溃，让这些重度损害的生态系统自行恢复原状极其困难。我国已有的生态修复理论研究及工程实践多聚焦于特定生态系统类型和领域，比如针对河流生态系统，强调水资源环境和生态功能综合整治的“大水利”框架；强调生态学原理在水利工程设计中应用的“生态水工学”理论；采用生态学原理结合景观设计学方法进行城市防洪和雨洪管理，并提出利用生态基础设施综合解决生态环境问题，进一步修复城市生态环境的生态人文理念、海绵城市建设等。鉴于我国生态修复理论发展需求，刘俊国等提出了渐进式生态修复的理论框架，旨在为我国生态修复实践提供系统性、全面性和普适性的理论基础。

在2023年全国生态环境保护大会上，习近平总书记指出，继续推进生态文明建设要正确处理“五个重大关系”。其中之一为自然恢复和人工修复的关系，要坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，构建从山顶到海洋的保护治理大格局，综合运用自然恢复和人工修复两种手段，因地因时制宜、分区分类施策，努力找到生态保护修复的最佳解决方案。我国的生态修复较西方“生态恢复”在理论、目标和策略上都有所改进，更符合我国实际需要。

与欧美国家近百年的现代生态恢复历史相比，我国现阶段生态系统恢复力不均衡，生态环境结构性、根源性、趋势性压力尚未根本缓解，很多地方不具备自然恢复为主、基于自然的生态恢复理论应用条件。与此同时，我国“三水统筹”协同治理模式和山水林田湖草沙一体化生态保护修复治理范式超越了国际生态恢复领域的理论边界，需要建构中国自主的知识体系，用中国实践升华中国理论。

渐进式生态修复理论内涵、认知模式、理论框架

渐进式生态修复理论集“环境治理、生态修复、自然恢复”于一体，其在应对水资源短缺、水环境污染和水生态受损并存的局面中发挥着重要作用。渐进式生态修复充分考虑流域生态系统退化的历史背景和现实状况，强调分阶段、分步骤、因地制宜地实施合理的修复模式，循序渐进修复受损生态系统。

“渐进式”包含三层含义：一是认识到自然恢复的极限和人工修复的局限，两者不能相互替代，针对不同受损程度的生态系统，恢复需要分阶段、分步骤开展，明确人工修复与自然恢复的关系问题。二是目标明确，指标可量化、可操作、易实现，针对具体问题和未来挑战，明确并尽可能具体化各阶段能够实现的修复目标，有助于进行适应性管理，及时调整目标。三是多措并举，在生态系统自然恢复阶段，严格控制人为干扰，进一步强化环境治理取得的效果，适时调整生态修复范围，充分利用大数据、遥感、云计算、数字孪生等新技术、新方法和新手段，最大程度降低对生态系统的人为影响。

渐进式生态修复根据自然生态系统受损程度，提供环境治理、生态修复、自然恢复三种模式。环境治理是针对重度破坏的生态系统，措施包括清除或去除有毒有害污染物、重塑地形、恢复排水条件、提高土壤性能等，是生态修复、自然恢复的前提。生态修复是针对严重受损但仍有恢复潜力的生态系统，采用化学、物理、生物修复技术，以及重新引入本地生物群，协助生态系统恢复其完整性和服务功能。自然恢复是对于轻度退化、具有自我可持续性的生态系统，停止人为干扰，依靠生态系统自我调节和自组织能力向有序的方向自然演替并更新恢复。

▲ 渐进式生态修复的认知模式

渐进式生态修复还具有四大特征：

①分类施策。 因地制宜选择修复模式，这是渐进式生态修复的核心。自然生态系统受人为干扰的强度、持续时间、作用范围、影响因素等不同，呈现多样性、复杂性、模糊性、差异性的受损特点，应当因地制宜选择满足场地及其社区独特需求的修复模式。当土壤侵蚀、生产活动或其他重大干扰不可逆转地破坏土壤和水资源时，超过环境阈值的生态系统无法自然恢复，必须采取积极的环境治理模式。而对于生态系统较差、人为干预严重，被诊断为受损或严重受损的生态系统，宜选择生态修复模式。在自然生态系统轻微退化，或经过环境治理、生态修复取得良好效果的情况下，建议尽可能优先考虑自然恢复措施。

②目标导向。 明确修复目标和参考生态系统，这是渐进式生态修复的关键。将受损的生态系统恢复到原来的状态是一个科学问题，但实际情况中受经济、政治、文化、法律、技术、方法、材料等因素影响，生态系统要完全恢复并不现实。生态修复到什么程度，需要权衡好生态系统所能提供的自然服务与人类所需的自然服务之间的供需关系。同时，需要一个能够作为修复目标或基准的参考生态系统，用来描述受损生态系统要恢复到的状态。参考生态系统由一个或多个完整的生态系统构成。理想条件下，参考生态系统的状态应与要修复的生态系统退化前的状态相似，包括生物多样性（如动植物群落的数量、种类、大小、空间分布）、非生物环境条件（如基质质量、河流流通性、河湖岸线空间完整性、生境丰富度等），以及与周边景观的相互作用（如生境类型、景观流、栖息地连通性）等方面。参考生态系统的选择要全面考虑并评估对生态功能产生影响的各种干扰因素，确保修复效果有科学合理的参照。修复前，必须对退化生态系统和参考生态系统进行调查。调查内容包括胁迫因子、非生物环境、物种组成、结构多样性、生态系统功能、外部交换等六类生态属性，详细二级指标见下图，更详细的指标按实际可以进一步细化。明晰并解决二者间重大差异问题是制定修复策略和修复计划的依据。然后，对照参考生态系统，减轻干扰，促进生态修复。描述参考生态系统的资料可以来源于历史研究报告，受损前生态系统中的生物群落状况，相似或未受干扰的本地、邻近生态系统，以及记录当地自然历史和生物群落的照片、影像、历史文档、博物学档案、文艺作品、古生态证据甚至考古成果等间接信息。确定参考生态系统必须考虑不间断的人类干扰和气候变化因素影响。

▲ 调查和评估生态系统的六类关键生态属性

③系统治理。 坚持流域系统性和生态系统整体性的系统治理思路，这是渐进式生态修复的原则。水的问题表象在水里，问题在流域，根子在岸上。按照流域治理的思路，宜优先考虑包括整个景观、流域或区域的大规模修复，在河道-河岸-区域-流域不同尺度剖析生态系统退化机制，构建兼顾“点-线-面”的河流生态修复思路和技术体系。虽然不同规模的生态修复项目都有预期的生态环境效益，但基因流、物质循环、信息传递、能量流动等生态过程在景观、流域、区域尺度上才会起作用，否则较大规模的生态退化可能会使小规模的生态修复效果前功尽弃。具体修复工作中，仅考虑一个小尺度的修复会带来生境碎片化相关问题。与生态系统的较大碎片相比，小碎片斑块具有较大的周长面积比，对极端气候的适应力差，易受病虫害和植物入侵干扰，极易导致生态修复功亏一篑。因此，为提高生态弹性和恢复工作的整体效果，只要场地和经济可行，建议优先考虑包括整个景观、流域或区域的大规模修复，全面统筹左右岸、上下游、干支流、陆上水上、地表地下、河湖海洋、水生态水资源、污染防治与生态保护，达到系统治理的最佳效果。

④持续监测。 重视生态调查和持续监测，这是渐进式生态修复的基础。生态系统的监测及其文件编制在指导适应性管理、干预措施和评估恢复目标的实现方面不可或缺。短期目标、监测方案和监测数据分析方法都需要在项目实施前确定。例如，选择河湖特定位置对鱼类物种数进行监测，需要明确测评渔获物的品种、数量、体长、体重等参数，以及选定统计方法做显著性检验。生态环境是否适宜体现在系统内的动植物能否健康生存。如1987年欧洲莱茵河流域各国实施的“莱茵河2000年行动计划”，将鲑鱼重新回归作为莱茵河生态修复效果的标志。当然不同的生态系统监测重点有差异，陆地生态系统重点监测动植物种群的变化，水生生态系统还要监测水体pH、温度、氮磷等营养元素以及重金属含量等环境状况指标。当项目完成后，对修复项目持续跟踪，可确定生态修复措施的有效性，预防退化再次发生。智能、精准、自动化实施渐进式生态修复还需要用好卫星、无人机、地面/水中传感器和水工设施等“天空地水工”一体化全要素全天候动态监控体系，让AI赋能生态修复。

尽管不同生态系统背景下，三种修复模式的相关术语不尽相同，渐进式生态修复框架仍建立了不同生态系统修复的共同目标。这些例子说明了不同特征和恢复要求的生态系统虽然使用不同的具体术语，但均遵循渐进式生态修复框架的总体原则。

▲ 渐进式生态修复理论框架应用于不同生态系统恢复的说明性实例

渐进式生态修复理论框架具有针对不同生态、社会、经济、环境条件的适应性，为发展中国家的生态修复提供了方法参考。它的灵活性允许根据资源有限、生态退化差异很大地区的特定需求和约束条件因地制宜开展修复工作，极具潜力。

渐进式生态修复关键技术

根据渐进式生态修复的三种修复模式，研发了河湖生态环境复苏领域的环境治理技术、生态修复技术和自然恢复技术。

1.环境治理技术

在面对重度破坏的河湖时，需要采取以环境治理为主的修复模式。 环境污染非常严重的情况下，只有首先去除环境污染的影响，才能保障生态修复的顺利开展。河湖环境治理的普遍做法包括清淤疏浚、换水补水、生态护岸、富营养化治理等。

（1）清淤疏浚

清淤疏浚是解决河湖内源污染的主要工程性措施， 其技术难点在于城市河湖底泥污染物组成复杂、清淤量难确定及淤泥处置不易等。这就需要开发底泥环保清淤量评估和污泥处理处置集成技术，包括环保清淤估算模型、泥沙快速分析、高效调理快速脱水固化等技术，实现底泥的减量化、无害化处理和资源化利用。

（2）换水补水

在缺水型河湖补水方面，传统引水、提水等方法能耗大、成本高。例如茅洲河具有生态基流匮乏、多支汊河网水动力条件复杂等问题，对此针对性研发了全流域河道再生水动态补水精准调配技术，通过评估补水方案的水动力、水质及河道景观改善效果，科学确定每条河道补水方案；建立以旱雨季、雨情、涨退潮等为依据的再生水补水智能化自动调节机制，调配补水通道、高低压分区并联配水路线，建立全流域再生水时空动态补水体系，解决了旱季生态基流不足、雨季面源污染严重等问题，实现流域水系再生水补水精细化管理，单位补水能耗降低23%~31%，成本节约30%以上。

（3）生态护岸

生态护岸是将护岸功能与生态、景观效应有机结合， 现已逐渐发展为河湖环境治理的一种重要技术。与传统的硬质护岸相比，生态护岸能够有效解决水域与陆域之间物质和能量交换不畅的问题，提升河流生态系统中动植物的多样性，增强河流生态系统的稳定性和恢复力。当前，生态护岸已发展形成植被、生态袋、生物工程、植生混凝土等多种护坡类型。随着人们环保意识的增强以及对护岸认识的加深，越来越多的新型生态护坡得到开发和应用。绿色化、低碳化生态护岸技术将成为未来研究的热点，如基于植物原料的绿色低碳植生护岸材料，能够提高生态护岸50%以上的抗冻性和30%左右的植被覆盖率，适用于我国北方地区。

（4）富营养化治理

富营养化治理的关键在于解决水体中氮、磷等营养物质过剩导致藻类等水生生物过度生长的问题。 传统治理方式如人工打捞、化学除藻等成本高、效率低，其中化学方法还可能造成二次水质污染。针对某调水工程中的藻类异常增殖问题，集成了空化射流、藻水分离、真空吸附等技术，开发出“清除—回收—利用”一体化车载原位快速除藻装备。相比于人工处理50~100m/（人·d），该装备清除效率高达800m/h，高效解决了调水工程藻类异常增殖的应急处理难题。该技术采用物理方法处理，避免了二次污染，为人工引水渠道的富营养化治理提供了解决方案。

▲一体化车载原位快速除藻装备

2.生态修复技术

在面对严重受损或经环境治理后的河湖时，需要采取以生态修复为主的模式， 即采取人工修复技术将生态系统尽可能修复到某一参照状态，让修复后的河湖生态具备自然恢复能力。生态修复技术种类繁多，通常包括物理法、化学法、生物法等，其中普遍认为生物法的有效运用更有利于河湖的自然恢复，尤其是基于土著微生物的修复技术是当前研究的热点。

基于土著微生物进行河湖修复的原理通常有两种：一种是利用生物酶工艺，如高温微包覆酶技术，把各种营养物质提供给水中具有特定功能的植物根际促生菌（Plant Growth Promoting Rhizobacteria，PGPR），通过PGPR不断被激活并大量繁殖，降解水体中氮、磷等营养物质；另一种是利用微生物固定化技术，通过离子吸附、包埋、交联、共价结合等生物工程手段，将从目标河湖中特定筛选的优势组合土著微生物菌群固定于载体中（即固化载体微生物），实现特定筛选土著微生物的连续释放和水中污染物的高效降解。将该技术与其他生物技术相结合，在河湖中形成“链式效应”（食物链），实现水中污染物就地转化和利用，修复后河湖具备自然恢复能力。

依据第一种原理，发展了选择性激活PGPR河湖原位生态修复技术。该技术通过优选可选择性激活水环境土著PGPR的7种酶（pha、phb及phc等），研制以碳源、酶、微量元素、生长因子等营养物质为载体的PGPR益生元，并基于微包覆技术制备缓释型固相生态修复剂，结合PGPR分裂繁殖平台，实现微生物的原位固相培养。目前该技术已在全国10余个省份100多个河湖生态修复中得到成功应用，为实施渐进式生态修复提供了技术支撑。

▲ 植物根际促生菌（PGPR）河湖原位生态修复原理

依据第二种原理，通过开发以固化载体微生物与填料为核心体的土著微生物发生系统，构建用于河湖旁路修复的污染水体处理调控技术，适用于污染严重河湖的治理。应用显示，该技术克服了传统方法存在大量无效杂菌从而影响修复效果的难题，可实现水中化学需氧量、氨氮、总磷去除率达85%~99%。目前该技术处于起步阶段，尚未产业化，是未来渐进式生态修复技术较好的研究方向。

3.自然恢复技术

自然恢复是生态修复的更高级阶段，是在生态修复取得一定效果后，生态系统依靠自身便能够维持其过程和服务功能，并朝着提升生物多样性、生态完整性和生态服务功能的方向发展。 这种方法通常不需要大规模的工程措施，主要依赖于生态系统自身的能力进行调整和更新，以恢复到原有的生态稳定性。自然恢复技术的核心在于利用本地物种，如结合基于土著微生物的生态修复技术，把退化生态系统恢复到物种组成多样性、群落结构与地带性植被接近的生态系统。自然恢复措施包括设立国家公园、划定自然保护区、退耕还林还草还湿（宜林则林、宜草则草、宜荒则荒）、禁牧封育、重点水域全面禁止天然渔业资源的生产性捕捞等。

渐进式生态修复技术的实践应用

1.永定河生态修复

永定河是北京的“母亲河”，北京段主河道从官厅水库坝下至梁各庄全长170km，流域面积3168km²。治理前，永定河缺乏生态用水，河流水陆生态系统严重退化，同时存在水量型缺水和生态型缺水。在规划阶段方案设计时，通过前期环境基准条件调查和水资源短缺维度研判，确定永定河生态修复以保障河道生态用水为抓手，依据渐进式生态修复理论，开展河流生态修复，并分段实施。山峡段河流为轻度退化，以自然恢复为主、生态修复为辅；城市段河流为中度退化，以生态修复为主、自然恢复为辅；郊野段河流为严重退化，以环境治理为主，开展生态补水。城市段和郊野段以山峡段为参照系统，逐步实现生态治理与修复。同时生态修复项目支撑了永定河“五湖一线一湿地”工程及22km循环管线和40hm²园博园湿地建设，实现了永定河沿线地区水生态环境的改善。

▲ 永定河郊野段治理前（左）后（右）对比

永定河治理期间，坚持系统治理思路，从流域着眼，从河道走廊入手，研发一整套永定河流域生态修复模式，协同推进山水林田湖草一体化保护和修复，增强生态保护修复效果。重视生态调查和监测，综合采用3S技术与地面样地调查，分析多期遥感影像及历史调查、相关地学资料，建立了永定河生态环境监测长效体系，为河流生态环境问题诊断和生态修复目标制定提供重要的数据支持。

2.茅洲河生态修复

茅洲河被称为深圳的“母亲河”，流域面积388km²，治理前是典型的水质型缺水和生态型缺水河流。与永定河治理不同，茅洲河生态修复缺乏参考生态系统。2013年在规划阶段方案设计时，根据渐进式生态修复理论，坚持统一目标与分步推进相结合，明确水质治理目标为：国考断面2017年消除黑臭，2020年达Ⅴ类水。通过环境治理和生态修复，茅洲河干流共和村断面的氨氮平均浓度由2015年年末的31.2mg/L降到2016年的1.6mg/L，2020年进一步降至1.4mg/L。在茅洲河流域环境治理初期，采用底泥环保清淤量评估和污泥处理处置集成技术，清理重污染底泥近440万m³，污泥脱水效率提高50%、减量化70%，为流域河湖内源污染整治提供了可借鉴样本；中期采用全流域河道再生水动态补水精准调配技术，包括时空多点动态“柔性”补水方法，“取水—补水—蓄用—净化—调配”一体化生态补水集成系统，高低压分区、全域补水点调流调压、串联并联协同的补配水方案，再生水补水智能化自动调节机制等，在国内首次实现对小于500km²的流域日补水规模突破150万t，有效解决了茅洲河旱季生态基流匮乏、雨季污染严重的两难问题。

▲ 深圳市茅洲河宝安区燕罗湿地治理前（左）后（右）对比

结论与展望

与以往生态修复理论相比，渐进式生态修复理论框架同时考虑了尺度、模式、技术和不同利益相关者之间的相互作用，突出了“渐进式”的内涵，提出了环境治理、生态修复、自然恢复三种修复模式，具有“分类施策、目标导向、系统治理、持续监测”四大特征，强调监测胁迫因子、非生物环境、物种组成、结构多样性、生态系统功能、外部交换六类关键属性。创建并研发了“动态补水-植生护岸-原位除藻”的环境治理技术和基于土著微生物的河湖生态修复技术，为解决不同退化程度的生态系统提供修复手段，并成功为永定河综合治理提供科学研判和系统治理思路，指导分河段实施不同修复模式和全过程持续监测，确保永定河沿线河段生态环境稳中向好；为茅洲河明确了可实现的近期、中期生态修复目标，按生态环境现状分别提供了清淤、污泥处置、生态补水等关键技术，有效破解了雨季水污、旱季水缺的两难困境。

渐进式生态修复为应对未来不确定性的挑战提供了有效理论和可持续的应用工具包，得到联合国和许多国际组织的推荐。2022年，渐进式生态修复理论框架和永定河修复项目被联合国环境署作为中国生态修复成功案例（唯一河流修复案例）向全世界推广。2023年，国际水文科学协会（IAHS）成立了水文十年计划（2023—2032）“流域渐进式生态修复”工作组，主要应用渐进式生态修复理论促进全球生态系统恢复。

认可生态修复能发挥巨大作用，就不能忽视气候变化对生态系统的绝对影响。生态修复成果极易受到一系列与气候变化相关因素的影响，包括物理化学变化、生物干扰（昆虫暴发、物种入侵）、本地物种（植物、野生动物）的范围变化和极端天气事件（干旱、降水）等。重要的是，生态环境本底发生了巨变，生态群落的历史物种组合可能不再适合气候变化下的当地生物物理条件，这对应该恢复什么、确定什么样的参考生态系统等方面提出了重大的实践和哲学挑战。

智能、精准实施河湖渐进式生态修复还需要用好“天空地水工”一体化监测感知体系，加强未来气候变化情景下渐进式生态修复的调查、监测、评价、预警技术和标准支撑能力，审慎确定参考生态系统，强化生态修复标准体系建设、新技术推广、科研成果转化等，健全科技服务平台和服务体系，培育壮大生态保护和修复产业，建立部门间信息共享机制。渐进式生态修复不仅为我国的生态环境保护修复提供系统解决方案，也将为全球生态环境治理、修复与保护提供普适性理论和可复制、可推广的中国经验。

Abstract: Ecological recovery of rivers and lakes is essential for promoting high-quality development in water conservancy and advancing the Beautiful China initiative. based on an analysis of the trends in river and lake ecological evolution and the theoretical advancements in ecological recovery, this study proposes a framework for stepwise ecological restoration and a technical system for river and lake recovery. The stepwise ecological restoration theory fully considers the historical degradation and current conditions of watershed ecosystems, advocating for an incremental, phased, and location-specific approach to environmental management, ecological restoration, and natural recovery. This approach is characterized by four main features of “tailored solutions, goal orientation, systematic governance, and continuous monitoring”, to progressively restore degraded ecosystems. Guided by the stepwise ecological restoration theory, key environmental restoration technologies have been developed, including “dynamic water replenishment–vegetative bank protection–in-situ algae removal” and indigenous microorganism-based ecological restoration methods. These techniques provide theoretical and technical support for the ecological recovery of rivers such as the Yongding River and the Maozhou River.

Keywords: ecological restoration; river and lake recovery; reference ecosystems; Beautiful China initiative; key technologies; stepwise

本文引用格式：

刘俊国，杨育红，陈守开.渐进式生态修复理论与河湖复苏关键技术[J].中国水利，2024（21）：14-23.

封面供图｜深圳市水务局

责编｜吕彩霞

校对｜熊璠

审核｜ 王慧

监制｜轩玮