生态水工学

研究水利工程既满足人类社会需求，又兼顾水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。全称生态水利工程学，属于水利工程学的一个分支。

• 英文名称：eco-hydraulic engineering

• 全称：生态水利工程学

• 所属学科：水利工程

水利工程学是一门经过近百年发展、具有完整理论体系的传统工程学科。2003年董哲仁提出生态水工学概念和理论框架，倡导生态水工学的科学研究与工程实践，提出水利工程学要吸收生态学的原理和方法，完善水利工程的规划设计理论，以实现人与自然和谐的目标。

生态水工学概念具有以下几层含义：

①为适应生态保护新的形势，生态水工学作为水利工程学的一个学科分支，力求补充和完善水利工程学的理论和技术方法；

②水利工程不但要满足社会经济需求，也要符合生态保护的要求；

③生态水工学是一门交叉学科，吸收、融合生态学和其他新兴学科的理论和技术方法，目标是构建生态友好的水利工程技术体系；

④淡水生态系统保护的目标是保护和恢复淡水生态系统健康与可持续性。

生态水工学与传统水利工程学的异同，主要体现在：

①传统意义上的水利工程学的任务是以建设工程设施为手段，控制和改造河流，实现预期的经济效益和社会目标；生态水工学的任务是保障河流为人类社会服务的前提下，更注重生态保护与修复。

②水利工程学研究对象是河流的水文系统；生态水工学研究的对象不仅是具有水文特性和水力学特性的河流系统，而且还研究由生物群落与栖息地共同组成的河流生态系统。

③水利工程学主要关注河流的资源功能的利用；生态水工学更多关注河流生态服务功能的维持与恢复。

④水利工程学中水资源规划的尺度是流域，水利枢纽工程规划设计范围是河段尺度；生态水工学采取多尺度研究方法，包括栖息地、河段、河流廊道以及流域等不同尺度。

自20世纪70年代以来，随着生态学的发展和应用，人们对于河流治理有了新的认识。水利工程除了要满足人类社会的需求外，还需满足维护生态系统可持续性及生物多样性的需求，这相应发展了生态工程技术和理论。1962年生态学家H.T.奥德姆首次提出“生态工程”(ecological engineering)一词，旨在促进生态学与工程学相结合。1993年美国科学院主办的生态工程研讨会根据著名生态学家W.J.米契尔的建议，提出了“生态工程学”(ecological engineering)概念并定义为：“将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设计方法。”河流的生态工程在德国称为“河川生态自然工程”，日本称为“多自然型建设工法”，美国称为“自然河道设计技术”。一些国家和国际组织已经颁布了一系列淡水生态系统保护的法规和技术标准，最具代表性的是欧盟议会和欧盟理事会2000年颁布的法律《水框架指令》(EU Water framework Directive)。

借鉴国际上的先进理论和技术，要结合中国的国情和水情。

其一，中国是一个水资源相对匮乏、洪涝灾害频发的国家，建设大坝水库以保障供水和调蓄洪水是中国治水的成功经验。在此背景下，协调生态保护与水资源开发的关系，成为战略性重大课题。

其二，中国具有几千年的水利史，大部分河流都经过人工改造，有些河流如黄河和海河，已经演变成高度人工控制的河流。在这样的河流上实施生态修复，要有新理论和新模式。

其三，当前中国正处于水利水电建设高潮，如何在新建工程中采取预防措施，防止和减轻对淡水生态系统的不利影响，需要有理论创新和技术研发。

生态水工学的研究内容主要包括：

• 河湖生态系统结构、功能与过程
• 人类活动对水生态系统的胁迫效应及机理
• 河湖生态模型
• 河湖调查与栖息地评价方法
• 生态要素分析与计算方法
• 生态水利工程规划方法和设计准则
• 河流廊道自然化工程规划设计方法
• 河流生态修复
• 河湖水系连通工程规划设计方法
• 湖泊与湿地生态修复工程规划设计方法
• 河流栖息地改善工程设计方法
• 过鱼建筑物设计方法
• 水库生态调度方法
• 生态水利工程监测与评估方法等