生態水工學的哲學思考

黃膺翰 周 青

(鄭州大學 水利與環境學院，河南 鄭州 450001)

1 生態水工學基本簡介

水利水電工程在防洪、灌溉、發電、供水、航運、養殖和旅游等諸多方面對于保障社會安全，促進經濟發展發揮了巨大的作用。然而這些工程設施的建設和運行在為人類社會進步作出貢獻的同時卻對生態系統具有雙重的影響。因此，有必要對傳統的水利水電工程進行反思，使其可持續化，生態化。基于以上背景，水利水電工程學者提出了生態水利工程學(簡稱生態水工學)學這一概念。董哲仁認為:“生態水利工程學(eco－hydraulic enginnering)作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。”[1]而在1993年，美國科學院所主辦的生態工程研討會上根據Mitsch的建議，把“生態工程學”定義為:“人類社會與其自然環境相結合，以達到雙方受益的可持續生態系統的生態建設問題[1]。

2 人類對河流的影響

人類社會的文明，是伴隨著對水資源利用開發而發展的。早在幾千年前，人類就開始了對水的利用與治理。而近100年以來，隨著工程技術的發展，人類對河流進行了大規模的開發利用，同時，也對天然河流形態產生了巨大的影響。這些影響可歸結為以下兩個方面。

2.1 非工程措施影響

伴隨著城市化與工業化的進程，人類制造的生活污水與工業污水越來越多，而這些污水中的絕大部分都流入了河流、湖泊等水體。最終引發了一系列嚴重的生態災難。其次，由于人類對湖泊等的圍墾，改變了岸邊的生態環境，使原有的水域面積縮小，致使河湖生態系統退化。此外，大量的毀林開荒加劇了水土流失，使得河流的含沙量增高，進而引發了河床抬升，河口三角洲變更。這同樣也改變了河流天然形態。

2.2 工程措施影響

至今，全世界大約有60%的河流經過人工改造。而這樣的改造也對河流原有的自然面貌產生了根本性的影響，主要表現在以下幾個方面[1]:①大壩的修建使流動的河水變成了相對靜止的湖水，降低了水體的自凈能力，還增加了水體的蒸發量。②由于庫區流速的變緩，導致泥沙及營養物質的沉積，不僅使上游河床升高，還使庫區水體表面出現水華現象。③由于水庫對徑流的調節，改變了自然的豐枯變化，使年內徑流趨于均一化，洪峰減小或消失。一方面，這改變了水中生物原有的脈沖式的周期發生變化，另一方面，這也會使泛洪區因失去洪水及其攜帶的營養物質而造成生態功能退化。④由于人類對天然河流的“渠道化”，改變了河流原有的蜿蜒、深淺相間、急緩流交替的天然格局，改變了水體中生物的生存環境，使生物群落的多樣性降低。⑤由于河床表面的硬質化，岸邊植物失去其生存環境，同樣會引發河流生態系統的退化。

3 生態水利工程的發展及其存在的問題

3.1 發展歷程

在歐洲，由于傳統的水利工程興建后，生物的種類和數量都明顯下降，人居環境質量有所惡化。至20世紀50年代，德國正式創立了“近自然河道治理工程”，形成了河流治理的自然工程理論，隨后開展的一系列包括“鮭魚——2000計劃”在內的國際研究計劃[1]，為生態治理提出了很多經驗技術。而在1990年，日本的建設省河川總局也向全國發出了《有關推進〈多自然型河流治理〉》的通知。這些研究計劃以及工程實踐積累了寶貴的工程經驗，使該學科有了質的飛躍。不僅恢復規模由山區的小型河流發展到了大型河流。而且恢復理念也從最初的單一的水質恢復發展到了以流域為尺度的整體生態恢復。

3.2 存在的不足

雖然生態水利工程學在近五十年來發展迅速，已經積累了豐富的理論知識和工程實踐經驗，但是該學科仍然存在不成熟的地方。主要表現為以下幾點[1]:①人類社會是發展的，而人類對環境的要求也在隨之變化。并且，生態環境是人的主觀感受，雖然能將其數字化，但也是模糊的。此外，由于生態工程涉及涵蓋了多個學科，涉及范圍廣。所以，很難對河流及其工程進行客觀、綜合、準確地評估。②由于不同的地區有著不同的氣候、生物種群以及人文環境，所以生態水利工程具有“多樣性”。它的建設不像傳統水利工程一樣，有全國統一的規范。再加上工程經驗的缺乏，所以生態水利工程的建設理論框架還需進一步完善。③工程目標不明確。河流生態被破壞，應該改善，但是究竟要改善到什么程度，目前尚沒有統一的定論。而這一定論的缺失，正是生態水利工程發展及推廣的最大障礙。

4 從哲學角度分析生態水利工程

4.1 生態水利工程與“天地人”三才

哲學雖然不是工學，但卻是自然科學的前身，其本身也包含了自然科學。因此從哲學的角度出發來看待生態水利工程，雖不能解決實質性的問題，卻能在宏觀上得到重要的指導。

生態水利工程與傳統工程有一個最大的區別:它自身是參與生態系統的循環的，是變化的，并且將會在環境中達到一種動態的穩定，這也就是“易”。《系辭》道:“易之為書，廣大悉備，有天道焉，有地道焉，有人道焉。兼三才而兩之。”而要想使生態水利工程，也應該兼得“三才”。

首先，“天道”可認為是自然運行的道理，也就是說應解決技術問題。而生態水利工程學是一個綜合性學科，一個工程的建設涵蓋了水利工程學、力學、水文、生物、環境、氣象、人文、自然演變等多方面的知識。因此生態水利工程的發展是建立在這些學科的發展上的。所以說，生態水利工程的評估方法、設計施工以及恢復目標也應該隨這些學科的發展而動態變化。

而“地道”則可認為是其所屬的環境，也就是說生態水利工程應與其所在地的氣候、生物、環境相適宜。

至于“人道”，則可認為生態水利工程應該符合當下社會對待自然的觀念，而這也是水利工程與生態之間的一個主要矛盾。生態水利工程的發展，取決于一個社會的經濟、文明。經濟是實行生態水利工程的前提和基礎，經濟基礎決定上層建筑。所以說，只有經濟發展到一定程度的社會才能有足夠的經濟力量來推進生態水利工程的發展，而當生態水利工程發展到一定程度同樣會促進社會經濟的發展。至于文明，則是生態水利工程必不可少的生長環境。社會文明程度高了，生態水利工程才會被重視，得以發展。反之，即便有先進、成熟的生態工程也會被逐漸遺棄。

4.2 生態水利工程與社會經濟、文明之間的矛盾

生態水利工程與社會經濟、文明之間矛盾的焦點則是工程目標，因為工程的目標決定著工程的經濟投入以及建成后對社會的影響，而這些影響多表現在經濟和文明方面。所以一個合理的，符合當前技術、經濟、文明的目標能直接影響到生態水利工程未來的順利發展，甚至影響到它的存亡。而這也符合著黑格爾在《法哲學原理》序言中的哲學命題:“凡是合乎理性的東西都是現實的，凡是現實的東西都是合乎理性的。”

當前學術界對于目標主要有著以下表述[1]:①完全恢復(full restoration，Cairns，1991):“使生態系統的結構和功能完全恢復到干擾前的狀態”。②修復(rehabilitation):“環境質量有一定程度的改善。”③創造(creation，National Research Council，1992):“開發一個原來不存在的新的河流生態系統，形成新的河流地貌和河流生物群落”。④自然化(naturalization，Rhoads and Herricks，1990):“在承認人類對于水資源利用的必要性的同時，強調要保護自然環境質量，通過河流地貌及生態多樣性的恢復，達到建設一個具有河流地貌多樣性和生物群落多樣性的動態穩定的、可以自我調節的河流系統。”

顯然，這四種目標表示著四種不同的對待自然的態度，也代表著不同的歷史背景。一些學者對于“完全恢復”和“創造”提出了質疑:“完全恢復”太過于強調水利工程的缺點，沒有正視這些工程的防洪作用、經濟效益，以及在生態上的一些正面作用;另外，對于大多數河流來說，由于資料的缺乏，要弄清河流被干擾前的狀態是十分困難的[1]。而“創造”則不符合當前的技術背景以及經濟條件，也就是不得“天時”。

至于“修復”和“自然化”，從哲學上來看，是“合乎理性”的，也是當前歐洲和日本在河流恢復實踐上所傾向的。因為這樣的目標規劃，充分利用了生態系統自我設計、自我組織功能，所以只需要一些少量的、必要的人工輔助措施，而這也正好與當前社會經濟和科技的發展程度相協調。比如在日本進行多自然河流治理時，最主要的工程理念就是給“生物一個生長環境”，必要時再修建人工浮島，或種植柳樹等植物。

但是，這幾個目標都只注重于恢復生態系統結構和功能，卻沒有特別重視人這一主要因素，也就是沒有完全把握“人道”。從生態水利工程的實踐上看，很多工程的建設僅僅局限于生態修復，但人與工程的互動性卻沒有得到足夠的重視。比如在日本的多自然型河流治理中，工程多著眼于將河流恢復到自然狀態，卻沒有建設便于當地居民親近河流的設施。也就是說，在河流生態系統中，“人”這一因素被獨立出來了。

人是生態水利工程的規劃建設者，也是它的使用者，甚至有可能參與到這個工程所形成的生態系統中。自古以來，人類行為影響自然生態系統的例子就有很多，比如在南方水資源充足的地區，由農民開墾出了大量的水田。而這一淺水環境則使螺類，以及克氏螯蝦(俗稱小龍蝦)大量繁殖。此外，在一些山區廢棄的公路上，白天由于日照，路面溫度會高于土壤溫度，而這也吸引了很多冷血動物在上面曬太陽。因而，合理地考慮人類活動，讓人類參與到河流生態系統中，形成一種新的、非完全自然型的生態系統才是更實際的。

因而，在規劃建設生態水利工程時，應適當考慮人類因素。而這具體表現在以下三個方面:①使工程更加“親民”。比如在修建城市生態水利工程時，可適當修建游道和親水平臺，讓市民親近自然，而這也能使市民在于自然親近的過程中形成生態意識。②在技術條件允許的條件下，可以在恢復生態的同時，使工程具有自然河流所不具有的能力，比如更強的凈化能力、養殖能力等，這能讓工程更加適宜于人類社會。③應當意識到，人類社會是發展的，科學技術也是發展的，而生態工程自生也是會隨時間而生長的。因此應當將三者有機結合，根據不同的人文背景、科技條件來規劃建造工程，使之更加符合對應的歷史階段。比如，隨著科技的發展，在當下被否定的“創造”這一河流生態恢復目標也許在未來就會成為主流。

[1]董哲仁.生態水工學探索[C].北京:水利水電出版社，2007