生态水工学的哲学思考

黄膺翰 周 青

(郑州大学 水利与环境学院，河南 郑州 450001)

1 生态水工学基本简介

水利水电工程在防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖和旅游等诸多方面对于保障社会安全，促进经济发展发挥了巨大的作用。然而这些工程设施的建设和运行在为人类社会进步作出贡献的同时却对生态系统具有双重的影响。因此，有必要对传统的水利水电工程进行反思，使其可持续化，生态化。基于以上背景，水利水电工程学者提出了生态水利工程学(简称生态水工学)学这一概念。董哲仁认为:“生态水利工程学(eco－hydraulic enginnering)作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。”[1]而在1993年，美国科学院所主办的生态工程研讨会上根据Mitsch的建议，把“生态工程学”定义为:“人类社会与其自然环境相结合，以达到双方受益的可持续生态系统的生态建设问题[1]。

2 人类对河流的影响

人类社会的文明，是伴随着对水资源利用开发而发展的。早在几千年前，人类就开始了对水的利用与治理。而近100年以来，随着工程技术的发展，人类对河流进行了大规模的开发利用，同时，也对天然河流形态产生了巨大的影响。这些影响可归结为以下两个方面。

2.1 非工程措施影响

伴随着城市化与工业化的进程，人类制造的生活污水与工业污水越来越多，而这些污水中的绝大部分都流入了河流、湖泊等水体。最终引发了一系列严重的生态灾难。其次，由于人类对湖泊等的围垦，改变了岸边的生态环境，使原有的水域面积缩小，致使河湖生态系统退化。此外，大量的毁林开荒加剧了水土流失，使得河流的含沙量增高，进而引发了河床抬升，河口三角洲变更。这同样也改变了河流天然形态。

2.2 工程措施影响

至今，全世界大约有60%的河流经过人工改造。而这样的改造也对河流原有的自然面貌产生了根本性的影响，主要表现在以下几个方面[1]:①大坝的修建使流动的河水变成了相对静止的湖水，降低了水体的自净能力，还增加了水体的蒸发量。②由于库区流速的变缓，导致泥沙及营养物质的沉积，不仅使上游河床升高，还使库区水体表面出现水华现象。③由于水库对径流的调节，改变了自然的丰枯变化，使年内径流趋于均一化，洪峰减小或消失。一方面，这改变了水中生物原有的脉冲式的周期发生变化，另一方面，这也会使泛洪区因失去洪水及其携带的营养物质而造成生态功能退化。④由于人类对天然河流的“渠道化”，改变了河流原有的蜿蜒、深浅相间、急缓流交替的天然格局，改变了水体中生物的生存环境，使生物群落的多样性降低。⑤由于河床表面的硬质化，岸边植物失去其生存环境，同样会引发河流生态系统的退化。

3 生态水利工程的发展及其存在的问题

3.1 发展历程

在欧洲，由于传统的水利工程兴建后，生物的种类和数量都明显下降，人居环境质量有所恶化。至20世纪50年代，德国正式创立了“近自然河道治理工程”，形成了河流治理的自然工程理论，随后开展的一系列包括“鲑鱼——2000计划”在内的国际研究计划[1]，为生态治理提出了很多经验技术。而在1990年，日本的建设省河川总局也向全国发出了《有关推进〈多自然型河流治理〉》的通知。这些研究计划以及工程实践积累了宝贵的工程经验，使该学科有了质的飞跃。不仅恢复规模由山区的小型河流发展到了大型河流。而且恢复理念也从最初的单一的水质恢复发展到了以流域为尺度的整体生态恢复。

3.2 存在的不足

虽然生态水利工程学在近五十年来发展迅速，已经积累了丰富的理论知识和工程实践经验，但是该学科仍然存在不成熟的地方。主要表现为以下几点[1]:①人类社会是发展的，而人类对环境的要求也在随之变化。并且，生态环境是人的主观感受，虽然能将其数字化，但也是模糊的。此外，由于生态工程涉及涵盖了多个学科，涉及范围广。所以，很难对河流及其工程进行客观、综合、准确地评估。②由于不同的地区有着不同的气候、生物种群以及人文环境，所以生态水利工程具有“多样性”。它的建设不像传统水利工程一样，有全国统一的规范。再加上工程经验的缺乏，所以生态水利工程的建设理论框架还需进一步完善。③工程目标不明确。河流生态被破坏，应该改善，但是究竟要改善到什么程度，目前尚没有统一的定论。而这一定论的缺失，正是生态水利工程发展及推广的最大障碍。

4 从哲学角度分析生态水利工程

4.1 生态水利工程与“天地人”三才

哲学虽然不是工学，但却是自然科学的前身，其本身也包含了自然科学。因此从哲学的角度出发来看待生态水利工程，虽不能解决实质性的问题，却能在宏观上得到重要的指导。

生态水利工程与传统工程有一个最大的区别:它自身是参与生态系统的循环的，是变化的，并且将会在环境中达到一种动态的稳定，这也就是“易”。《系辞》道:“易之为书，广大悉备，有天道焉，有地道焉，有人道焉。兼三才而两之。”而要想使生态水利工程，也应该兼得“三才”。

首先，“天道”可认为是自然运行的道理，也就是说应解决技术问题。而生态水利工程学是一个综合性学科，一个工程的建设涵盖了水利工程学、力学、水文、生物、环境、气象、人文、自然演变等多方面的知识。因此生态水利工程的发展是建立在这些学科的发展上的。所以说，生态水利工程的评估方法、设计施工以及恢复目标也应该随这些学科的发展而动态变化。

而“地道”则可认为是其所属的环境，也就是说生态水利工程应与其所在地的气候、生物、环境相适宜。

至于“人道”，则可认为生态水利工程应该符合当下社会对待自然的观念，而这也是水利工程与生态之间的一个主要矛盾。生态水利工程的发展，取决于一个社会的经济、文明。经济是实行生态水利工程的前提和基础，经济基础决定上层建筑。所以说，只有经济发展到一定程度的社会才能有足够的经济力量来推进生态水利工程的发展，而当生态水利工程发展到一定程度同样会促进社会经济的发展。至于文明，则是生态水利工程必不可少的生长环境。社会文明程度高了，生态水利工程才会被重视，得以发展。反之，即便有先进、成熟的生态工程也会被逐渐遗弃。

4.2 生态水利工程与社会经济、文明之间的矛盾

生态水利工程与社会经济、文明之间矛盾的焦点则是工程目标，因为工程的目标决定着工程的经济投入以及建成后对社会的影响，而这些影响多表现在经济和文明方面。所以一个合理的，符合当前技术、经济、文明的目标能直接影响到生态水利工程未来的顺利发展，甚至影响到它的存亡。而这也符合着黑格尔在《法哲学原理》序言中的哲学命题:“凡是合乎理性的东西都是现实的，凡是现实的东西都是合乎理性的。”

当前学术界对于目标主要有着以下表述[1]:①完全恢复(full restoration，Cairns，1991):“使生态系统的结构和功能完全恢复到干扰前的状态”。②修复(rehabilitation):“环境质量有一定程度的改善。”③创造(creation，National Research Council，1992):“开发一个原来不存在的新的河流生态系统，形成新的河流地貌和河流生物群落”。④自然化(naturalization，Rhoads and Herricks，1990):“在承认人类对于水资源利用的必要性的同时，强调要保护自然环境质量，通过河流地貌及生态多样性的恢复，达到建设一个具有河流地貌多样性和生物群落多样性的动态稳定的、可以自我调节的河流系统。”

显然，这四种目标表示着四种不同的对待自然的态度，也代表着不同的历史背景。一些学者对于“完全恢复”和“创造”提出了质疑:“完全恢复”太过于强调水利工程的缺点，没有正视这些工程的防洪作用、经济效益，以及在生态上的一些正面作用;另外，对于大多数河流来说，由于资料的缺乏，要弄清河流被干扰前的状态是十分困难的[1]。而“创造”则不符合当前的技术背景以及经济条件，也就是不得“天时”。

至于“修复”和“自然化”，从哲学上来看，是“合乎理性”的，也是当前欧洲和日本在河流恢复实践上所倾向的。因为这样的目标规划，充分利用了生态系统自我设计、自我组织功能，所以只需要一些少量的、必要的人工辅助措施，而这也正好与当前社会经济和科技的发展程度相协调。比如在日本进行多自然河流治理时，最主要的工程理念就是给“生物一个生长环境”，必要时再修建人工浮岛，或种植柳树等植物。

但是，这几个目标都只注重于恢复生态系统结构和功能，却没有特别重视人这一主要因素，也就是没有完全把握“人道”。从生态水利工程的实践上看，很多工程的建设仅仅局限于生态修复，但人与工程的互动性却没有得到足够的重视。比如在日本的多自然型河流治理中，工程多着眼于将河流恢复到自然状态，却没有建设便于当地居民亲近河流的设施。也就是说，在河流生态系统中，“人”这一因素被独立出来了。

人是生态水利工程的规划建设者，也是它的使用者，甚至有可能参与到这个工程所形成的生态系统中。自古以来，人类行为影响自然生态系统的例子就有很多，比如在南方水资源充足的地区，由农民开垦出了大量的水田。而这一浅水环境则使螺类，以及克氏螯虾(俗称小龙虾)大量繁殖。此外，在一些山区废弃的公路上，白天由于日照，路面温度会高于土壤温度，而这也吸引了很多冷血动物在上面晒太阳。因而，合理地考虑人类活动，让人类参与到河流生态系统中，形成一种新的、非完全自然型的生态系统才是更实际的。

因而，在规划建设生态水利工程时，应适当考虑人类因素。而这具体表现在以下三个方面:①使工程更加“亲民”。比如在修建城市生态水利工程时，可适当修建游道和亲水平台，让市民亲近自然，而这也能使市民在于自然亲近的过程中形成生态意识。②在技术条件允许的条件下，可以在恢复生态的同时，使工程具有自然河流所不具有的能力，比如更强的净化能力、养殖能力等，这能让工程更加适宜于人类社会。③应当意识到，人类社会是发展的，科学技术也是发展的，而生态工程自生也是会随时间而生长的。因此应当将三者有机结合，根据不同的人文背景、科技条件来规划建造工程，使之更加符合对应的历史阶段。比如，随着科技的发展，在当下被否定的“创造”这一河流生态恢复目标也许在未来就会成为主流。

[1]董哲仁.生态水工学探索[C].北京:水利水电出版社，2007