水是流域生态系统的重要驱动力和制约因素, 流域水文过程影响生态系统结构与功能, 同时生物过程也对水循环要素产生作用^[1-3]。粤港澳大湾区是国家发展战略, 主要区域珠三角9市是我国三大城市群之一, 区域经济快速发展, 人口持续增加, 水资源需求量不断增长, 社会经济活动高度发展, 在剧烈的人类活动作用下, 区域河流水质污染问题突出, 如广州前航道、西航道、后航道、黄埔水道、佛山水道、顺德水道、西南涌、大石水道、白坭河、前山河、平洲水道、石岐河、天沙河、高明河、潭江和流溪河街口以下河段以Ⅴ—劣Ⅴ类为主；受河湖底泥、航运和水体养殖等内源污染, 入河排污口未经处理或处理不彻底直排、乱排, 及集水区垃圾污染进入河道形成黑臭水体^[4-5]。严重的水体污染和生态环境破坏导致水生态系统功能退化, 水生生物多样性面临严峻挑战, 鱼类种类和数量明显下降, 一些重要的经济和名贵鱼类资源如唇鱼、桂华鲮、倒刺鲃等已由盛而衰, 濒临灭绝；中华鲟、鲥鱼等珍稀鱼类自20世纪70年代以来在北江已基本绝迹, 湾区水生态系统服务功能退化甚至丧失^[6-7]。

生态恢复是帮助退化、受损或毁坏的生态系统恢复的过程, 是一种旨在启动及加快对生态系统健康、完整性及可持续性进行恢复的主动行为^[8-10]。简单条件下, 生态恢复包括去除明确的干扰并让生态系统进行自发的修复；在比较复杂情况下, 生态恢复需要引入当地的乡土种, 尽可能除去有害的、入侵性的外来种或控制其发展。总的来说, 生态恢复着眼于重启或加快这种自然恢复过程, 从而使生态系统重回原来的固有轨迹^[11-14]。生态系统或者区域生态环境的修复则是一项昂贵又非常耗费时间的工作。在实践中恢复有修复、重建、改进和替代四种策略, 生态修复根据土地利用计划, 将受干扰和破坏的土地恢复到具有生产力的状态, 确保该土地保持稳定的生产状态, 不在造成环境恶化, 并与周围环境的景观保持一致^[15-16]。生态修复强调对生态系统过程、生产力和服务功能的修复, 而生态恢复的目的则是重建之前存在的生物物种组成和群落结构的完整性^[17-18]。

水生态系统修复是指基于系统生态学、恢复生态学、生态水工学、景观生态学、化学、物理学等基本原理, 以自然恢复为主, 辅以人工措施, 使遭遇破坏的水生态系统结构、功能与景观恢复到人们所期望的人水和谐的参照水平或状态；水生态系统修复实质是在人的干预下的水生态系统朝着原有良性循环方向的回归, 其核心是重建水生态系统平衡^[19-21]。

根据受损生态系统修复模型(图 1), 对生物物种和功能受损不大的水生态系统, 移除干扰可依赖自然恢复；对于生态系统受损超越了受生物或者非生物因子控制的不可逆阈值, 水生态系统恢复需要分步完成, 需要在人工和自然双重作用下跨越被生物和非生物控制的跃迁阈值^[22-23]。珠三角由于剧烈人类活动干预, 水污染严重, 近40%的河长水质在Ⅳ和劣Ⅴ类, 导致水生物减少或消失, 水生态系统功能退化严重, 其功能水平低于非生物控制跃迁阈值, 需要进行恢复物理环境的改造。

针对该形势, 本文从工程建设、水环境治理、空间规划和管理机制四个方面, 梳理湾区近期开展的与水生态修复相关的水生态文明建设、水污染防治行动计划、水生态空间划定和推进河长制等工作, 并对其中用到的技术、指标和制度进行梳理；然后以深圳茅洲河流域综合治理和广东万里碧道作为水生态修复的点、面代表, 从水生态修复的整体目标、采用的技术措施、评价指标体系和管理制度等方面分析当前的工作现状；总结湾区水生态修复现状；提出适合湾区的水生态修复框架, 探讨湾区水生态系统修复面临的问题并展望未来。

1 湾区水生态修复相关实践梳理

根据生态文明建设意见水利部提出把生态文明理念融入到水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护的各方面, 全面推进水生态文明建设。水生态文明是指人类遵循人水和谐理念, 以实现水资源可持续利用, 支撑经济社会和谐发展, 保障生态系统良性循环为主体的人水和谐文化伦理形态^[25]；城市水生态文明是水生态文明建设的重点和关键, 2014年和2015年选择两批105个基础条件较好、代表性和典型性较强的城市, 根据自身地貌和河流特点开展试点, 将河湖生态修复列为建设重要内容；粤港澳大湾区有广州、珠海、东莞和惠州四个试点城市。各城市根据湾区特点, 从水管理、水安全、水环境、水生态和水文化五个方面构建了湾区城市水生态文明考核指标体系(表 1)。指标体系中水管理、水安全、水环境和水文化方面的指标在湾区基本适用, 但由于湾区处于平原网河区, 河网密布, 人类活动影响剧烈, 指标体系中的水生态指标不适合湾区情况, 例如河流生态基流满足程度指标, 考核河流选择是按河流的流域面积大于100 km²进行, 然而湾区城市河流多为过境河流, 且地势平坦, 集水面积难以划分, 应采用河流的生态功能遴选考核对象；另外河流纵向连通性指数, 该指标指100 km河长中阻隔河流连通的人工建筑物数量, 湾区为了防洪防潮和控制污染物运动, 建造大量水闸泵站, 所以该指标没有考虑湾区该情况, 建议选用一定敏感时期河流的流速来考核其连通性；另外的水域空间率指标, 指水域面积占总面积的比例, 然而在珠三角由于自然条件历史上形成基塘系统农业格局, 鱼塘占水域较大比例, 然而鱼塘生态功能与其他水域差别较大, 不宜由同一指标考核。

围绕城市水生态文明建设的目标, 湾区实施了一系列与水生态系统修复相关的措施, (1)开展河湖水系连通建设, 改善了河流(湖泊或水库)的连通性, 促进了水体流动性, 提高了水资源和水环境的承载力；(2)实施“珠江三角洲河涌整治与修复规划”、“南粤水更清行动计划”和城市黑臭水体治理。提出珠三角各市河涌整治的总体要求, 以界河及跨地市河涌的整治修复为突破口, 以泄洪整治和水环境修复为重点, 建立功能完整、健康的河涌水系, 达到泄洪顺畅、排涝安全、水质清洁、生态健康、景观优美“五位一体”的总体目标, 实现安全、水清、岸绿、景美^[26-28]；(3)保护河湖水域岸线, 开展水生态空间管控；水生态空间范围划定与功能定位包括明确水域、岸线及水源涵养、水土保持等陆域涉水生态空间范围, 明确水生态空间的主导功能定位, 水域岸线等水流产权确权划界等, 并针对不同功能范围制定相应管控指标体系^[29-33]。(4)在管理方面, 实行最严格水资源管理制度考核, 全面推行河长制。全面建立省、市、县、乡四级河长体系；开通“智慧河长”开放平台, 接受群众监督, 构建责任明确、协调有序、监管严格、保护有力的河湖管理保护机制^[34-35]。(5)开展河湖生态健康评价和水生态修复；湾区根据《河湖生态保护与修复规划导则》、《河湖健康评估导则》和《河湖生态系统保护与修复工程技术导则》^[26]进行了九大河流的健康评估并启动了“万里碧道”综合修复工程, 对湾区河湖生态修复工作中的主要技术进行梳理(表 2), 同时针对当前一些流域区域生活生产生态用水矛盾突出、河湖生态功能下降等问题, 明确湾区主要河流生态流量保障目标, 不断改善河湖生态环境目标^[36-37]。

表 2中的修复技术是针对湾区河道自然和污染特点设计和选择, 均在湾区水生态系统修复中应用和实践, 湾区主要城镇大部分处于珠江河口网河区域, 大多数河道受径潮共同作用, 在水动力方面, 水流在径潮力共同作用下, 呈现来回往复流的水动力特征；同时, 在水体水质方面, 网河区水体含盐度普遍偏高。表中所列生态修复技术, 均考虑了珠三角网河区河道特有的水动力及盐度特征, 在珠三角区域水生态修复工作中得到了广泛应用。网河区域联围筑闸现象普遍, 水动力控导技术可充分利用感潮河道的动力特征, 显著提高水体置换率, 改善水动力状况, 解决内外水体交换不畅, 往复流中段水动力弱的问题。好氧反硝化脱氮技术中采用的菌种, 具备比国内外同类型技术中耐盐度和脱氮率更高的菌种, 能更好地适用于盐度较高的水体；菌种撒播技术可利用感潮河道往复流的流态特征, 双向播撒菌种, 并可加速菌种从生物膜上脱落, 增大菌种沿水流扩散的范围, 附着于底泥表面形成表层生物膜, 抑制底泥释放。

2 粤港澳大湾区水生态修复的典型案例 2.1 粤港澳大湾区岭南魅力碧道网

湾区“三江汇流, 八门入海”河涌交错, 水网相连, 有大小河道324条, 城市河涌12259条, 河道总长度约为3.14万km, 河网密度居世界四大湾区之首, 珠三角水网自古以来都是重要的水陆运输通道。大量城镇沿水分布, 水系2 km范围内集中了珠三角地区83%的建设用地, 人水关系密切, 水生态系统功能退化, 需要系统修复提升其功能, 碧道是“山水林田湖草”系统理念在湾区的具体实施的典型案例。(1)以水为纽带, 统筹全域, 系统治理理念的体现；碧道是以水为纽带, 以河湖库及河口海岸带为载体, 统筹生态, 安全, 文化、景观和休闲功能建立的复合型廊道^[37]。把水安全作为重要的基础, 保障防洪防潮排涝、碧道设施和人民安全。以水生态自然恢复为主, 人工修复为辅, 防止破环性建设行为, 以流域为单元, 统筹干支流、上下游、左右岸, 统筹城镇与乡村、陆域与水域, 系统治理。(2)构建生态-生活-生产复合廊道, 实现人地关系和谐发展；以安全为前提, 依托河湖水域及堤防, 形成江河安澜的行洪通道, 并提供充足的水资源；以生态保护与修复为核心, 以河道管理范围为主体, 依托岸边带及周边陆域绿地、农田、山林等形成的生态廊道, 构成水道与开发活动区域之间的防护与缓冲；以滨水游径为载体, 串联城乡邻水街区和居民点的生活空间、景区和乡野的休闲空间, 配套服务空间形成休闲漫道；带动河湖水域周边产业发展形成生活活力滨水经济带, 最终形成“三道一带”总体目标^[37](图 2)。

(3) 提出分类型, 按功能的管控指标体系；碧道按河道所处的位置, 分为都市型、城镇型、乡野型和自然生态型四种类型(图 3)。结合河流水系、周边城乡建设及功能特点, 各类型碧道建设任务总量和重点有所区别, 各有轻重。提出不同河段的10个指标, 生态流量保障率、都市型、城镇型碧道防洪达标率、河湖管理范围划定完成率、水功能区水质达标率、县级以上集中式饮用水源水质达到或优于Ⅲ类比例、生态岸线比例、单条特色重点段的最小长度、碧道两侧2 km范围内特色资源的连通度、都市型、城镇型碧道独立游径的连续贯通率和碧道沿线地带体质升级规划方案完成率。(4)依湾区特点和功能分区, 提出系统修复措施；在北部水源区, 加强水土保持, 提升水源涵养能力, 加强饮用水水源地保护, 推进中小河流治理；在河网区加强水资源调配、水污染治理、城市内涝治理和河提险工段治理, 硬质堤岸生态化改造；在河口区突出生态维育和水岸经济带功能, 加强生态保育。将碧道建设和生态保护与修复相结合, 沿珠江三角洲主干河流建设连通山海的生态廊道, 串联城乡, 是城市内部的水系、绿地同城市外围河湖、森林、耕地形成完整的生态网络(图 4, 表 3)。(5)碧道管理是水生态文明管理体系在湾区的综合体现；实施运行管理制度方面, 按照“省统筹指导, 市县政府建设为主”的原则, 建立由省全面推进河长制工作领导小组统一组织、省直有关部门和各地市共同参与的碧道规划建设实施机构；省河长制办公室负责统筹协调和督促指导各地开展万里碧道的规划、建设与管理, 将碧道建设与河长制工作考核结合, 建立碧道巡查机制, 碧道的管理维护责任主体为各县级以上人民政府。

湾区碧道工程属于区域尺度上的水生态系统修复, 是在当前河流综合整治工作的基础上对河流生态系统综合评价的基础上开展的, 针对存在的问题在不同的尺度上采用适宜的修复技术, 目标在于实现河道的复合廊道功能, 建立区域人水和谐的指标体系进行考核, 在管理方面以河长制为基础, 当地管理部门为主体进行。

2.2 茅洲河流域综合治理工程

茅洲河流域综合治理是湾区碧道系统的典型局部, 茅洲河位于深圳市西北部, 流经深圳市光明区、宝安区和东莞市长安镇, 全河长41.61 km, 下游11.7 km为与东莞市的界河。全流域面积388.2 km², 属珠江口水系, 整个水系集雨面积1 km²及以上的河流共计59条。河流严重污染, 茅洲河流域的干支流水质劣于地表水Ⅴ类, 水体黑臭, 水生态系统功能丧失；同时存在洪、潮、涝的水安全问题；横跨2市3地, 属地管辖部门多。

茅洲河流域问题具有湾区城市小流域综合治理的典型性。流域内承载人口数量多, 建成区建筑密度大, 中小型企业数量多, 分布散, 具有湾区社会经济高度发展的特点；同时茅洲河上游涵养水源, 中游河网纵横, 下游属于河口感潮河段, 具有珠三角河网的典型结构, 茅洲河河流相对短小, 生态基流匮乏；茅洲河是跨界河流, 管理涉及关系复杂, 具有水生态修复管理方面的典型性。

茅洲河流域水生态系统功能水平低于非生物控制跃迁阈值之下, 其生态系统修复需要物理环境的改善, 前期茅洲河流域已实施的治理工程(截污减排, 扩容增效, 连通管道等)多为改善物理环境解除外部干扰, 其创新的跨行政区管理模式很好的为系统治理提供支持；目前茅洲河水环境已得到改善, 从流域水生态系统功能水平看将进入下个阶段的生物修复, 逐步实现碧道的多功能复合廊道作用。

(1) 建立跨行政区的创新管理模式。茅洲河水环境治理方案从全流域的高度进行统筹。提出了一个平台、一个目标、一个系统、一个项目的“四个一”的创新治理模式, 实现治理的全流域跨行政区统筹。“一个平台”即全流域领导的高规格联动工作平台, 协调解决茅洲河流域两市三地需衔接和决策的事项；“一个目标”即深莞两市围绕一个治理目标, 以保护水资源、保障水安全、提升水环境、修复水生态、彰显水文化为原则, 解决水问题；“一个系统”即深莞两市联合编制流域治理方案；“一个项目”即以茅洲河流域综合整治作为一个整体项目^[40-41]。通过“河长制”将责任落实到茅洲河全流域层面, 建立省、市、区三级的“总河长”、“河长”和“涌长”体系, 全面负责统筹推进河流整治, 对辖区内的水环境质量达标负第一责任人责任。各级“河长”确定一个联系部门, 协助其履行职责, 将责任细化到具体部门和个人。“四个一”包括：一河一档“基础工程则摸清河流底数；“一河一策”先导工程则针对每条河的本底条件, 逐一制定治理策略；“一河一建”网络工程是以河流为单元, 建设点、线、面、体、质的网络工程, 把征地拆迁、河道综合整治、雨污分流管网建设、排污口整治、河道清淤、水质提升、分散式污水处理、生态补水等8类建设任务变成具体项目；“一河一管”保障工程就是强化水环境监督管理；“一河一景”生态工程, 则是坚持治水与治城相结合、治污与造景相协调, 依托丰富的地形地貌和“山湖河海”资源, 在城市风貌塑造中凸显“依山、环湖、畔河、滨海”内涵, 推动产水相联、城水相融、人水相亲, 着力打造“水清、流畅、岸固、景美”生态景观水网^[42]。

(2) 流域统筹, 系统治理, 解除外部干扰；针对现状污染物大量入河、污水处理设施已满负荷运行的现状。满足削减污染总量需求, 首先需要充分挖掘、提升污水处理能力。在污水处理能力提成基础上, 提出六大技术系统, 开展六类治理工程(图 6)：防洪防涝与水质提升监测系统、污水截排管控系统、污泥处理再生利用系统、工程活水增净驱动系统、生态美化循环促进系统和水环境治理管理信息云平台系统^[40]。通过分散与集中处理相结合实现水环境优良；通过洪、潮、涝共治实现水安全保障；通过多水源活水保质实现水资源优化配置；通过底泥清淤、引配水等多元手段实现水生态修复；通过挖掘南粤文化和茅洲河滨河工业元素提升水文化；通过产业创新升级、滨水景观营造和城市有机更新发展水经济。将茅洲河流域建设成水环境治理、水生态修复的标杆区、人水和谐共生的生态型现代滨水城区。

茅洲河综合治理工程是生态修复在河流典型生态系统尺度上的一个具体应用, 其水生态系统功能已严重退化, 处于非生物控制功能水平阶段, 根据该现状, 制定移除物理干扰, 恢复水环境为第一阶段目标, 通过12项具体措施对水环境进行提升。项目考核指标体系也与该阶段的物理干扰移除工程相关, 管理方面创新的提出四个一的管理模式, 解决了跨界河流综合治理的难题。

3 粤港澳大湾区水生态修复框架

大湾区地处三角洲平原河网河口区, 人口密集, 社会经济活动剧烈；湾区河湖库水系在不同尺度上发挥着不同的作用, 受到不同的影响。在生态系统尺度上, 江河湖库作为一个典型生态系统其结构、功能受损和修复受生态水文过程机理调控；水是流域生态系统物质循环和能量流动的动力和载体, 山水林田湖草是一个有机体, 水生态系统修复需在流域尺度下进行, 确定修复目标、生态控制敏感点和关键段、整体和局部关系；在区域生态系统尺度, 关注人与自然生态系统的关系, 减小干扰, 促进人与自然和谐发展。

(1) 系统评价湾区不同尺度水生态系统健康状况, 识别区域水生态系统面临主要干扰, 确定现状受干扰水生态系统所处的退化阶段；根据水流级别、生态功能、及其在生态水文过程中的作用, 确定水生态系统重要(敏感)部位和关键节点, 建立水生态系统整体和局部的关系；

(2) 确定生态修复的整体目标, 基于当前受损水生态系统所处的阶段, 根据未来社会经济发展需求, 确定具有岭南水乡特色的参照水生态系统；建立不同阶段具体修复目标；

(3) 选择修复措施技术；根据湾区平原河网区水动力和强调控的特点, 按照水生态系统结构和功能退化机制, 确定所处的阶段和需要修复的位置, 根据自然修复为主, 人工干预为辅的原则, 选取修复的工程技术措施和非工程措施。

(4) 修复效果的指标选取；根据湾区水热资源丰富, 人类活动剧烈的特点, 以修复参照水生态系统为目标, 确定不同尺度下适宜湾区特点的河流健康指标、流域景观合理配置指标和区域人水和谐指标。

(5) 建立区域水生态系统修复管理模式和制度, 如河长制、最严格水资源管理制度和水污染防治管理办法等, 为区域水生态系统可持续发展提供保障。

4 结论与建议 4.1 结论

(1) 湾区水生态系统受到严重干扰, 面临退化。湾区属于平原河网区, 水动力条件天然不足, 同时近年快速社会经济发展和城镇化进程, 以及传统农业和畜牧养殖高效集约化生产模式的转变, 大量废污水排向或汇入自然水体, 导致湖库的内源污染和内河涌污染；水功能区达标率低, 丧失水功能的劣五类河长近40%, 水生态系统典型生物减少甚至消失, 生物多样性面临挑战。

(2) 湾区从工程、水环境治理、空间管控和管理制度方面进行了大量的工作, 包括在水生态文明建设框架下开展的各类河道综合工程, 河湖水系连通工程等；在水污染防治行动计划下开展的南粤水更清行动和黑臭水体治理等水环境提升措施；在空间规划中进行水生态空间管控的相关研究；近年将水生态系统修复推到新高度, 河长制解决了各项措施制度在流域和行政区落实时边界不清的难题；

(3) 依据生态修复理论, 湾区水生态系统受到强烈干扰而退化, 处于非生物控制跃迁阈值之下, 所以当前进行的直接和间接的修复多数为解除或减轻外界干扰, 营造生态系统需要的物理环境的改造, 处于非生物修复阶段。

4.2 建议 4.2.1 问题

(1) 当前修复措施零敲散打, 从不同专业角度出发, 导致专业碎片化。在建已建的大截排系统、分散处理设施、雨污分流管网、河道原位治理等一系列相关工程分别从各自专业角度提出建设任务及目标, 难以与整体目标有效对接。头疼医头脚疼医脚的碎片化治理问题亟需调整。而山水林田湖草是一个有机整体, 需要一个整体目标, 根据不同生态系统及其面临的主要问题, 进行敏感要素及关键过程的识别, 在系统的布局下进行各个环节的逐步修复, 最终实现退化生态系统功能的恢复。

(2) 流域水系划片治理, 导致治理措施空间破碎化, 衔接困难。各项目之间存在治理边界责任划分不清, 建设时间序列无法匹配, 造成片区之间的衔接问题。造成诸如片区管网边界高程不统一而无法衔接、建成污水干管由于泵站未完成而无法通水、支流下游清淤截污完成而上游整治未动工等现象时有发生；同一片区又有不同部门在水生态系统修复中交错, 同一片区形成不同的治理措施, 难以在功能上衔接形成修复合力。

(3) 缺乏修复后评估机制, 目前开展修复工程多处于消除干扰阶段, 该阶段进展的效果如何？何时进入下一个生物修复阶段？这些问题缺乏系统的评估。

4.2.2 展望

(1) 当前水生态系统修复第一个阶段除去非生物干扰作用已接近尾声；在对第一阶段水生态系统修复评价的基础上, 进入生物修复阶段, 根据恢复生态学理论, 受损生态系统恢复主要是恢复生态系统的结构和功能, 且一般生态系统结构恢复后, 生态系统的功能会逐步和部分恢复, 并进入靠生态系统自我调节能力和自组织能力的自修复阶段。所以在该阶段水生态系统结构恢复是重点。需要构筑物质循环和能量输流动顺畅的河湖水系连通空间结构, 开展基于生态位的生物种群结构和营养结构的调查分析。

(2) 针对珠江河口网河特点, 构建基于水生态系统、流域生态系统和区域生态系统多尺度的修复框架湾区主要城镇大部分处于珠江河口网河区域, 大多数河道受径潮共同作用, 水动力方面, 水流呈现来回往复流的水动力特征；水质方面, 网河区水体含盐度普遍偏高。在江河湖库典型生态系统尺度上, 要基于湾区水动力条件和水质情况选择适合的修复技术途径和工程措施；在景观生态系统尺度上, 运用异质景观格局和过程理论, 根据湾区丘陵山区屏障带河流、平原水网区高调控性河流和河口滨海湿地景观格局, 确定整体目标和关键部位；在区域生态系统尺度上针对热带亚热带水网区特点构建人水和谐可持续发展管理策略。

(3) 将生态补偿、生态服务功能价值和生态修复措施相结合, 形成水生态修复中的退出机制。