以史为鉴 稳中求进

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  李佩成,中国工程院院士、长安大学教授、博导,长期从事农业水土工程、水文水资源、水资源与环境以及水文地质等领域的教学、科研与工程实践。
  李佩成院士曾任西北农业大学副校长、农业部科技委员会委员,现任国际干旱半干旱地区水资源与环境研究培训中心(中德合作)主任、长安大学水与发展研究院院长、水利部科技委员会委员、国土资源部地质调查局顾问等职,为我国水利事业的发展做出了巨大的贡献。
  2011年的中央一号文件《中共中央 国务院关于加快水利改革发展的决定》将水利发展再次提高到国家战略地位,要求大力加强农田水利,保障国家粮食安全,我们必须进一步提高认识。带着一系列问题,本刊专访了李佩成院士。
  本刊记者:2011年的中央一号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》将水利发展提升到空前的高度,您作为水科学家和院士,能否谈谈您对这个体现国家意志和战略文件的看法?
  李佩成院士:这个问题是大家十分关心的,我也向其他媒体谈过自己的认识,总体来说,我认为2011年中央一号文件高瞻远瞩,理论性和实践性都很强,是指导我国未来水利建设的指南。
  中央一号文件指出“水是生命之源、生产之要、生态之基”,同时强调“水利是现代农业不可或缺的首要条件,是经济社会发展不可替代的基础支撑,是生态环境改善不可分割的保障系统,具有很强的公益性、基础性、战略性”。
  在党的重要文件中,第一次全面提出“水是生命之源、生产之要、生态之基”;第一次提出“水利具有很强的公益性、基础性、战略性”。这不仅对水利工作者是很大的启示和教育,而且对全国人民也是一次震撼和开导,我们必须深刻的从哲学高度领悟上述论断,作到思想明、决心大、干劲足、方法对,在科学发展观的指导下,把我国的水利事业和水事活动搞得更好。
  本刊记者:您所说的哲学高度的具体内容是指什么?
  李佩成院士:比如说对水利建设要一分为二的看待,就具有哲学的思维。
  本刊记者:顾名思义,水利就是兴水之利,除水之害,为什么还要对水利进行一分为二的认识,一分为二的认识有什么积极意义?
  李佩成院士:水利建设之目的确实在于兴水之利,防水之害——包括水灾、旱灾和生态环境灾害,这是大家公认的。但是,由于人们认识真理的相对性和科学技术发展的阶段性,人们对客观的认识,包括对水问题的认识并不能一步到位,因而表现出愿望与行为结果不相一致的矛盾,表现出好与坏的两面性和一分为二的必要性。
  说水利工程具有两面性,从哲学上讲没有问题,因为事物都是一分为二的;但对水利工作者来说,这句话听起来很不顺耳,但事实确实如此。次生盐碱化、渍涝灾害、地沉地裂、滑坡泥石流、水土流失、河湖萎缩甚至地下水枯竭,井枯泉涸……。这些灾难常常都与不科学的水利建设有关,古今中外都有许多事例:20世纪80年代初西安市大量抽取地下水,致使地沉地裂。日本、美国等也都有同样教训;中亚的咸海萎缩引发大面积沙漠化,是由于过度截取阿姆河和锡尔河两条补给河流的河水所致;我国新疆、内蒙一些绿洲的萎缩消亡是由于滋润这些绿洲的河流上游过多引水的结果;许多河湖的污染直接与不合理的灌溉和排水工程有关,但应肯定的是,中国水利建设成就和成功是主要的。例如:在新疆引进集成创新的膜下滴灌,使皮棉产量翻了一番还多,灌溉水量减少一半以上,就需要认真总结,并在今后的农田水利建设中应予重视和推广。
  因此,在我国实施大规模水利建设的当今,在规划和工程建设中要特别认识到水利工程的两面性,充分的调动其积极面,使其真正发挥发展生命、推动建设、保护和改善生态环境的作用,努力限制其消极面,使水利建设充分发挥其水利是现代农业建设不可或缺的首要条件,是经济社会发展不可替代的基础支撑,是生态环境改善不可分割的保障系统的作用。
  本刊记者:您说得很有道理,请问怎样做到对水利工程建设一分为二的认识,作到扬长补短,变害为利?
  李佩成院士:我们有一套正确分析和认识事物的法宝,叫做调查研究,所以我认为要认真的运用唯物辨证的思想方法,对过去的水利建设进行调查研究和分析总结。
  水利建设是中华民族的强项,我国两千多年前修建的都江堰、郑国渠(如今陕西的泾惠渠)都是举世闻名的。解放后的60年间水利建设的成就更大,但是,也有偏差乃至失误。因此,为了落实一号文件应在科学发展观的指导下,认真地对过去进行总结和反思,特别是在战略方面更应如此。因为战略上的失误是最大的失误。这种基于反思的决策,在国外已有先例,美国因危害生态、不利公共安全等原因,对500多座有害库坝实施拆除就是证明。
  本刊记者:中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定中强调,水利是生态环境改善不可分割的保障系统,您对此有何见解?
  李佩成院士:从2008年开始,我主持由教育部和国务院外国专家局下达的“干旱半干旱地区水文生态与水安全学科创新引智基地建设”项目,从科学实践中使我认识到,中央文件关于水利是生态环境改善不可分割的保障系统的论述是完全正确的。
  本刊记者:您能否简要介绍什么是水文生态与水安全?为什么水利是生态环境改善不可分割的保障系统?
  李佩成院士:所谓水文生态或水文生态系统,就是由水文系统与生态系统耦合形成的“水文生态系统”,水文生态科学就是研究水文生态系统的形成、动态与人类活动的关系,以及怎样的水文生态系统才能保证水安全——保证水量安全、水质安全和生态环境安全的科学。
  研究揭示,任何水文系统一定会造就和伴生相应的生态系统;任何生态系统一定催生和造就相应的水文系统。因此,水文系统和生态系统是密不可分的耦合系统——水文生态系统。这也符合中央文件中水是生态之基的论述。从这种认识出发,可以得出这样的结论:在未来的水利建设中,应当吸纳水文生态理论,也就是说我们的水利工程规划、评价、管理都要从水文与生态不可分割的关系上加以考虑,既要考虑水利工程对生态环境的影响,又要考虑生态环境对水利工程的反作用,深刻认识水利是生态环境改善不可分割的保障系统,只有正确认识和处理好水与生态的关系,才能达到实现水安全之目的。   本刊记者:您能否谈谈水文生态理论是如何产生的?
  李佩成院士:“水文生态”是1988年冬明显地出现在我头脑中的新名词,它的出现主要是四件事的激发。
  第一件事:20世纪80年代初,在陕西渭北发生了严重的渍涝灾害,墙倒屋塌,庄稼被毁,甚至付出人民生命代价,什么原因呢?是宝鸡峡灌区长时间大水漫灌,引起地下水位大幅度上升到达地表引发渍涝灾害。我亲眼看到水文系统的变化,引发了生态环境的变化,甚至是严重恶化。
  第二件事是1982年在日本考察,亲眼看到由于过量开采地下水,引起地沉地裂和海水入侵。
  第三件事是1987年去美国考察,在德克萨斯州同样看到了因过量开采地下水引发大面积地面沉降事例。
  第四件事是1988年至1989年期间,我在前苏联考察干旱地区的水问题时,研究了咸海萎缩的原因。咸海分布在哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦,原湖面积6.7万km2,水量1.09万亿m3,本来是镶嵌在大沙漠中的“蓝色宝石”,但因在前苏联时期将它的补给河流阿姆河与锡尔河水大量堵截抽用,致使咸海水位大幅度下降。从1961年到1986年的25年间,咸海水位下降12.5m,湖面缩小了2.5万km2,蓄水量减少6400亿m3,相当于黄河流淌14年的水量。咸海周围300万居民用水困难,形成6万km2的盐化沙漠,疾病流行,生态环境严重恶化。这又是一个人类活动改变水文系统而引起生态系统恶变的实例。
  ……
  这些事例加上发生在我身边的西安因过量开采地下水出现地沉地裂等地质灾害,显示一个事实,那就是水文与生态是密切相关的,而且水利建设可能引发的生态问题,若不及早关注和研究,人类将为此付出沉重代价,有些恶果甚至是无法挽回的,在干旱半干旱地区尤其如此。
  历史和现实启示人们,必须加强水文生态的研究和人才培养。1992年,我指导的博士生冯国璋同志,以“水事活动对区域水文生态系统的影响”为博士论文选题开展研究,该论文2000年获全国百篇优秀博士学位论文奖,说明专家学者对这方面研究的支持。
  我积极建议开展干旱半干旱地区水文生态与水安全研究和人才培养,值得高兴的是教育部和国务院外专局批准了“111”引智计划——“干旱半干旱地区水文生态与水安全学科创新引智基地”项目,经过3年多的研究,我们对水文生态有了进一步的认识。
  本刊记者:您说的水文生态研究我觉得很有意义,您能否再进一步界定一下水文生态学及其学科内涵?
  李佩成院士:我们曾对水文生态作了这样的定义:“所谓水文生态,实际上就是水文生态系统,它是由水文系统和生态系统复合而成的,集水文循环与生态进化及其共同的自然环境、人工环境于一体的,具有耗散结构和远离平衡态的、开放的、动态的、非线性的复杂巨系统”。
  按照生态学的定义,也可把水文生态学理解为研究以水为核心和主体的生态问题的科学。
  生态系统的定义是人们比较熟知的,它是生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统;具体的生态系统是在一定的地理空间和地质系统内,生物和非生物成分通过物质循环、能量传输和信息交流而相互作用,相互依存所形成的生态学功能单元。
  具体的水文系统是指在一定的地理空间内由各种水体及其形成、运移和赋存环境(自然的、人工的或复合的)所构成的地理、地质、生物(包括人类)等环境功能系统整体,是一个开放的复杂巨系统,同时又是一个动态的非线性系统。
  由于水是生命的源泉,是万事万物之本,是生态环境的基本要素,因此,生态要素中不仅包括着水,而且水是基本的生态要素,水文系统必然影响生态系统,生态系统的变化——如退耕还林、修造梯田,也必然影响水文系统,两个系统相互影响,具有明显的关联性和协同性,应当是一个统一的水文生态功能整体,如图1所示。
  因此,随着自然和人类认识的发展以及生产实践的需要,把水文系统和生态系统作为一个整体——水文生态系统而加以看待和研究是科学发展的必然,具有十分重大的理论意义和实用价值!在水文系统和生态系统都很脆弱敏感的干旱半干旱地区尤其如此。
  从图1可以看出水文生态系统有大有小,我们也可以把地球看成一个大的水文生态系统,一条大江大河也会构成水文生态系统,而在其内的小江小河和中、小河流域也可以构成相应的水文生态系统。因此,水文生态系统是具有层次性的。
  水文生态系统的组成因子可以概括为“水—土—光—热—气—植—动(物)和人类”。
  综上所述,水文生态学就是研究水文生态的科学。所谓水文生态就是以水为作用主体而形成的生态系统。由于水是生命的源泉,万事万物都离不了水,因而一切生态系统——无论是天然的或人工介入的,都蕴含着相应的水文系统,并且为其水文系统所塑造;而水文系统——无论是天然的或人工改造的,必然包含着相应的生态系统,且为其水文系统所支撑。因此,水文生态系统是包含水文与生态相结合的具有因果性、层次性、 相应性和动态性的巨系统。
  本刊记者:我们从2011年一号文件谈到水文生态与水安全,您能否概括一下水文生态的研究及学科建设,对落实一号文件有何价值?
  李佩成院士:尽管研究尚需深入,但已有成果启示人们在研究或解决生态问题时,不要忽略或忘记相应的水文问题;而在改变或扰动水文因子或系统时——这是水利建设必然要发生的,不要忽略或忘记可能由此而引起的生态系统的变化。从另一个方面讲,人类可以通过改变地形、地物等生态因子,改变水文系统——如修造梯田;人们也可以通过改变水文系统而改变生态系统——如修筑堤坝、建设灌区等。但是,对这种影响必须作出全面的评价。
  水文生态学理论还要求水利工程建设的评价,要受生态学的理论指导,要全面的研究和评价可能引起的流域范围内的水文变化,或者说是水文生态变化,而不能只评价工程本身及其附近地域,也就是说水利工程应进行“水文生态评价”。例如:三峡水库的水文生态评价应当包括修坝蓄水后可能对涉江湖泊、支流的水文动态乃至对上、下游地下水的影响。因为这些流域水体是长江水文生态系统的组成部分。
  水文生态学原理提醒人们从事工程建设,特别是水利工程建设时一定要小心谨慎,要以科学发展观为指导,要按规律办事。
  由此可见,水文生态理论的提出和学科建立,不仅具有学术价值,而且具有明显重大的实践意义,它将带动生态学、水文学、河流学、湖泊学、水文地质学、水工建筑学、农田水利学等的发展,我们也期盼借助2011年一号文件的东风,推进水利建设进入生态水利的新阶段!
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