刘永定：水环境和流域污染治理与生态修复——从滇池流域水环境治理谈起
聚焦流域水环境综合治理，引领城市水生态文明建设，“清华大学工程博士高峰论坛”——暨清华大学环境学院-北控水务流域水环境综合治理国际研讨会成功举行。本次论坛由清华大学环境学院与北控水务主办，国内外业界权威专家与会并发表主题发言，300多位环保领域从业者济济一堂，从国家政策、探索实践、市场趋势、技术创新等角度，一同探讨流域水环境综合治理解决之道。
刘永定先生
中科院水生生物研究所研究员，原常务副所长、党委书记;国家有突出贡献专家，国际宇航科学院院士。刘教授从事水生生物学和环境生物学研究;涉及水体富营养化的成因与系统变化的基础理论、有害藻华、环境湖沼学、污染水体防治。曾任国家水体污染治理与控制重大科技专项(水专项)湖泊主题专家、国家环境应急专家。
本次论坛上，刘教授的发言主题为《水环境和流域污染治理与生态修复——从滇池流域水环境治理谈起》。
滇池治理20年
20年间状态比较
上世纪90年代初期，滇池水质还可满足周边民众下水游泳、戏水等需求，但在不到10年的时间里，滇池污染程度迅速加剧，暴发了严重的蓝藻水华，引起了国家与当地政府的高度关注，下定决心对滇池开展大力整治。温家宝总理曾说三湖问题难点在滇池。滇池污染治理为什么难?总结起来，可以概括为以下几点：
湖泊萎缩，水面缩减;
低纬度高海拔，位置独特;
位于城市下游，受纳污染负荷重;
水交换率低(约4年换水1次);
生态承载力和“环境容量”小;
生态系统严重受损，水生植被盖度从上世纪80年代前的40%缩减到本世纪初的4%。
经过近20年的治理，目前滇池水质企稳向好，2015年滇池综合营养状态指数与2010年比下降9.2%，从重度富营养转为中度富营养，2016年国家考核中入滇河道水质全部达标，滇池水质达到20年来最好水平，实现了"与湖争水"向"还水于湖"的历史性转变，所取得的成就令人欣喜。
滇池治理措施
昆明地处国家西南部，经济上并不富裕，但政府、社会公众与科研单位共同努力，从流域管理层面，持续不断地推进了环湖截污、交通污染控制、农业农村污染治理、入滇河道治理、生态清淤、节水工程等多项污染治理工程的建设与运行。可以说，云南省和昆明市统一思想、全流域治理、持续推进、治管结合，是滇池治理20年取得明显成效的原因。滇池治理措施涉及多个方面，例如：加大投资新建污水处理厂，由3座增加至12座;环湖基本建成以四个层次为主的截污治污系统;入滇84条支流逐步恢复“水清岸绿”，河道综合整治成效明显;切实贯彻“河长制”，实现工程治理和管理上相结合;与此同时，生态清淤削减内源污染，牛栏江补水工程建成显著提高湖泊的水体交换率等一系列扎实的工程措施发挥了良好的环境效益。
从科学技术角度看，滇池的治理带来水质企稳向好的过程也是国内和当地多家科研单位共同推进科技进步的过程，治理思路从水体生产力控制蓝藻水华入手，逐步实现水华控制和水生态系统的稳态转换。滇池污染治理的实践证明，按“阶段论”的思路和流域综合治理的技术路线，循序渐进，步步为营，是切合实际、扎实推进的可行之路(如下列图表所示)。
图：基于稳态转换理论和各态遍历定律的水体环境-生态转换过程的“阶段论”
湖泊污染治理的每个阶段、每个营养状态均有不同的生物物种与之相匹配，因此湖泊污染治理在不同的阶段需根据不同控制对象、采取不同措施，生态修复在湖泊演替的不同阶段手段也会不同(下图可为参考)。
可以说近20年来，滇池从技术、管理多方面形成了针对湖泊流域的系统治污。
水环境和流域综合治理与管理
完整的概念与意义
流域系统是以水为载体、由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。流域污染治理和生态修复是一个系统问题，是从水环境管理目标出发，基于土地利用格局，联结自然生态系统和人类社会经济、文化活动，通过结构(S)-行为(B)-功能(F)体现生物地球化学循环的“有组织的负责系统”，该定义阐释了系统、要素、结构、功能四个概念，并表明了要素与要素，要素与系统，系统与环境之间的关系。
流域是有组织的复杂系统
也许日常生活中人们并不喜欢复杂，但21世纪不可避免地是一个认识和把握复杂系统的时代。流域最重要的属性便是其时间与空间的系统性，以及结构(S)-行为(B)-功能(F)的复杂性。因此，面对流域环境-生态开展治理修复，最重要的就是结合系统的结构、行为和功能结合，即确定其SBF框架。
根据复合系统理论，江湖流域系统属于“有组织的复合系统”，没有“紊乱的复合系统”那么复杂。尽管如此，其复杂性也足以使人们耗费大量的人力物力来面对水环境治理和水生态修复的挑战。该系统也遵循各态遍历定律。因此刘教授认为，水环境治理的阶段论不仅是策略更是规律。
流域污染治理模式与生态修复
“十三五”重点流域水环境治理包括重要河流、重要湖库、重大调水工程沿线、近岸海域以及城市黑臭水体五个方向。这个过程中，无论借鉴日本的、美国的、澳大利亚的模式，采用集中的、分散的或二者结合的手段，都需要认识到每条河流、每个流域的独特性，遵循“现象大不同、技术有差异、原理须谨记、根本在流域”的原则，推解探索出中国模式。刘教授建议，从流域的类型、尺度和过程综合考虑，可以从三级系统着手，开展十个方面的工作：
针对流域生态修复工作，刘教授也特别强调，生态系统变化和环境变化是同步发生的，应警惕“伪生态”、“半步生态”的思维，不应把生态仅仅做成绿色景观，也不应停留在中间阶段，而是根据不同地区的不同特点，建立多元的生态评价体系，从历史发展和不同生态条件的角度，观察生态文明建设的现实可能和发展目标，从而制订科学的生态城市建设评价体系，讲究区域联防联控，讲究综合治理与自然修复结合，讲究景观建设与生态重构，坚定、逐步推进系统治理措施，最终达到健康生态。
最后，刘教授用伽利略的一句名言作为结束语：
科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。——伽利略
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