基于生态优先的山区河道治理与水库联合调度协同设计研究

引言

随着流域综合治理理念的发展，河道治理和水库调度不再被视为孤立的工程行为，而是流域水生态系统整体协调管理的重要组成部分。尤其在山区地区，地形起伏大、水文响应快、生态系统脆弱，河道工程建设与水库运行调度的不合理往往会引发水土流失、生物栖息地破坏、地下水位下降等一系列生态问题。因此，探索以生态优先为导向的山区河道治理与水库联合调度的协同设计路径，已成为实现人与自然和谐共生的关键手段。本文在分析现有治理与调度模式局限性的基础上，提出以生态功能为主线的协同优化方法，构建区域尺度的综合调控体系，旨在为山地区域水资源管理与生态文明建设提供理论支撑与方法工具。

一、生态优先视角下山区水系治理面临的挑战

山区河道天然具有流速大、水能集中、流态复杂等特点，其治理目标需兼顾水资源调配、防洪减灾与生态保护等多重功能。但长期以来，我国在部分山区开展的河道治理工程重防洪轻生态，重开发轻修复，导致河道断面单一、水体连通性降低、原生植被破坏、底栖生物栖息地退化等问题频发。同时，水库作为山地流域调蓄与供水的核心设施，其调度运行主要以人类用水需求与防洪指标为导向，忽视了下游生态需水的时序规律和空间分布特征。具体表现为：一是生态需水无法保障。水库集中式调度易造成下游河道流量骤减或突涨，影响水生生物繁殖周期和栖息环境。二是水文过程的天然节律被破坏。人为调度打断了水流的季节性与昼夜变化节奏，破坏了原有河流生态系统的动态平衡。三是调度目标片面，缺乏多目标协同。传统的单一目标调度忽略了生态系统服务功能的多样性，导致调度效益与生态成本之间失衡。因此，山区河道治理与水库调度亟须建立在生态优先基础上的协同框架，以实现多目标平衡和系统协调。

二、生态导向下河道治理与水库调度的协同逻辑

以生态优先为核心的协同治理逻辑，要求河道治理与水库调度从“工程导向”向“生态系统导向”转变，实现“安全—资源—生态”三者的动态平衡。这种逻辑体现在以下几个方面：首先，强调生态系统完整性。协同设计应以维持或恢复河流生态系统结构与功能为首要前提，包括水文连通性、水质稳定性、物种多样性等。其次，强化空间尺度上的系统协调。河道治理与水库调度不能局限于单一工程单元，而应置于整个流域的生态系统中进行整体布局，统筹考虑上下游、左右岸、地表与地下的关系。再次，注重时间尺度上的动态调控。山区生态系统对水文节律极为敏感，调度与治理需兼顾年内季节变化与多年平均规律，合理安排汛期调洪、枯期补水与生态恢复周期。协同逻辑的关键在于整合工程水利与生态水文两个系统，通过模型耦合与信息共享，建立互动反馈机制，实现从物理调控向生态调适的根本转变。协同目标不仅要保障工程功能的实现，更要通过水文过程调节、河道形态优化和生态恢复技术的结合，提升水利工程的生态服务能力。

三、协同设计中的关键要素与技术路径构建

协同设计的实质是建立在水文、地貌、生态、生物、工程等多学科交叉基础上的系统优化过程。首先，应明确生态功能分区。根据山区河流的纵向梯级分布与生态敏感程度，可划分为生态保育区、生态修复区、生态过渡区等不同功能单元，对不同区域采用差异化治理策略。其次，构建多目标调度模型。在传统调度模型基础上引入生态需水约束，建立以供水安全、防洪控制与生态流维持为目标的优化调度算法。常用技术包括动态规划、多目标遗传算法与仿生智能算法等，结合历史水文数据与实时监测数据，形成反馈式决策机制。第三，优化河道形态设计。依据生态水力学原理，调整河床纵横断面、恢复自然弯曲、设置生态缓流带等措施，营造多样化微栖息环境，提升水体自净能力。第四，整合生态监测与调度响应机制。通过建设生态监测网络系统，实时获取生物群落、水质、河道水位等数据，作为调度调整的重要依据，实现动态、可持续的调度优化。此外，在治理与调度设施建设中，应引入绿色基础设施理念，采用透水材料、生态护岸与植物配置等方式，降低工程对生态的扰动，实现灰绿融合的治理模式。

四、山区河道治理与水库调度一体化协同机制实践路径探析

在协同机制构建中，应优先确立流域综合管理平台，打破水利、生态、城乡规划等多部门信息壁垒，实现数据资源共享与管理目标协同。该平台需具备多源数据接入、模型协同计算、方案模拟评估与调度计划自动生成等功能。在制度保障方面，应制定河库联动调度管理办法，明确管理主体、职责边界与调度规则，提升决策效率与执行刚性。同时，应推动公众参与与生态补偿机制，激发流域内相关主体对生态保护的认同与协作，提升治理的社会基础。从工程实施角度，应选择典型山区流域开展协同设计试点，积累技术经验与管理模式，并结合气候变化、水资源时空分布调整等外部变化因素，动态优化河道与水库的协同运行方案。在调度控制方面，应推广基于预报的信息化调度系统，提升调度的科学性与前瞻性，确保在汛情、旱情、突发污染事件等多种情境下，实现生态与工程的双重响应能力。

五、生态优先视角下协同设计未来发展方向展望

随着生态文明建设不断深化，山区河道治理与水库调度的协同设计将逐步向智能化、系统化、规范化方向发展。首先，智能化趋势将推动生态水文模型、遥感监测、大数据分析与人工智能技术的集成应用，增强协同设计的实时感知与动态响应能力。基于云计算与物联网技术的调度平台，将实现跨区域、跨部门、跨层级的数据联动与指挥调度一体化。其次，系统化发展要求将河道治理、水库调度、生物多样性保护、土地利用优化等统一纳入流域管理体系，强化系统耦合与协同运行，实现从局部治理向全域生态治理的转变。此外，规范化建设将体现在标准体系的建立、设计导则的完善与评价机制的健全上，推动协同设计由经验驱动向制度化、标准化运行迈进。未来还应加强对不同类型山区流域协同设计路径的分类研究，构建适应多样化自然条件与人文需求的治理模式。同时，在国际合作与区域交流层面，借鉴国际先进经验，开展山区生态治理与水资源管理的技术融合与理念共享，为构建山水林田湖草生命共同体提供更为坚实的技术与制度支撑。

结论

山区河道治理与水库调度在保障区域生态安全与水资源高效利用中具有不可替代的作用。本文基于生态优先理念，系统分析了当前山区流域治理存在的问题，明确协同设计的逻辑结构与关键内容，提出多目标调度、生态分区治理、智能感知调控等策略，构建以生态系统完整性为核心的协同优化路径。研究认为，在数据融合、平台建设与机制完善的支撑下，协同设计可有效提升山区水资源调配效率与生态系统稳定性，推动河道治理由传统工程思维向生态系统导向转型。未来应进一步推动智能技术与生态水文的深度融合，强化跨学科研究与制度建设，不断完善山区生态治理的理论基础与技术体系，为实现人与自然和谐共生的战略目标提供坚实支撑。

参考文献

[1]赵俊峰, 王浩. 山区河道治理与生态修复技术研究进展[J]. 水利学报, 2021(10): 1-8.

[2]刘婷, 张建云. 水库调度与生态需水协同机制探讨[J]. 水资源保护,2022(6): 22-26.

[3]周珊珊. 基于生态优先的流域治理与水利工程调度融合路径研究[J].中国水利, 2023(4): 45-49.

[4] 徐薇, 魏觅, 曹军 等. 耦合水文情势及鱼类繁殖的江垭水库生态调度需求研究. 水生态学杂志, 2024.

[5]蒋宇航. 混合水源下水库群联合调度模型与实践探索. 兴水利除水 害保一方安澜, 2020.

[6]（国家／政策文献）中共中央、国务院. 国家水网建设规划纲要. 中国政府网, 2023.