河流系統(tǒng)是最重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，也是人類文明賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。在強(qiáng)調(diào)人與自然和諧相處的當(dāng)下，如何處理人與河流的關(guān)系成為可持續(xù)發(fā)展的重要議題。2016年4月28日，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授、中國(guó)科學(xué)院院士倪晉仁做客才齋講堂，從環(huán)境科學(xué)與工程的專業(yè)角度，以河流密碼、人河關(guān)系、河流診斷、河流治理、治水案例、人水和諧六部分，深入淺出地講述了人與河流的關(guān)系。研究生院副院長(zhǎng)王天兵主持了本次講座。

“河流之所以重要，不僅因?yàn)樗�在全球水循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，還因?yàn)槿祟愇拿鞫计鹪从诤恿鳌Ｒ虼�，我們需要重視人與河流的關(guān)系，這也是我們研究河流的原因。”倪晉仁教授從一開(kāi)始就強(qiáng)調(diào)河流在人類文明發(fā)展中所扮演的重要角色。他首先對(duì)河流進(jìn)行了定義：“河流是由河流水環(huán)境和棲息的所有生物構(gòu)成的統(tǒng)一整體；河流不僅是水循環(huán)的重要路徑，對(duì)全球物質(zhì)和能量傳遞和輸送起著重要的作用，還不斷改變著地貌形態(tài)并對(duì)氣候產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用。”

倪晉仁分別講述了河流的兩大組成部分——河流水環(huán)境與生物群落。氣候和地質(zhì)是影響河流發(fā)育的兩大基本要素。河流作為流域的產(chǎn)物，其發(fā)育與發(fā)展受制于氣候因子、地形因子、植被因子、土壤因子等流域因子和人類活動(dòng)因子的共同作用�；�于這樣的理解，可以構(gòu)建“紀(jì)、系、統(tǒng)、類、型”五個(gè)層次的河流綜合分類結(jié)構(gòu)，“這五個(gè)層次疊加起來(lái)，就會(huì)生成各類河流的密碼，從而從根本上決定了河流的生境條件和生物群落組成”。倪晉仁教授解釋道：“紀(jì)是指河流發(fā)育的地質(zhì)歷史；系是指河流所處的地理氣候條件，在熱帶、亞熱帶、溫帶、寒帶等不同氣候帶發(fā)育的河流具有不同的景觀；統(tǒng)指向河水補(bǔ)給，包括地下水補(bǔ)給、雨水補(bǔ)給、湖泊沼澤補(bǔ)給和冰川融雪補(bǔ)給等；類指河流流經(jīng)的地貌單元類型；型則是不同河段呈現(xiàn)的形態(tài)。”對(duì)這五個(gè)層次進(jìn)行分類編碼，就能確定每一條河流的生境密碼，從而為了解河流特性和開(kāi)展河流治理提供依據(jù)。倪晉仁教授結(jié)合具體的河流圖片，深入淺出地向同學(xué)們展示了不同系、統(tǒng)、類、型下的河流所呈現(xiàn)的不同景觀與特點(diǎn)。

河流具有泄洪、輸沙、航運(yùn)、供水、發(fā)電、自凈、生態(tài)、景觀等功能，這些功能受人類活動(dòng)的影響，同時(shí)也深刻地影響著人類生活與文明發(fā)展。實(shí)際上，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來(lái)人類與河流的矛盾已經(jīng)非常嚴(yán)重。在中國(guó)，近30年來(lái)有大量河流干涸或出現(xiàn)功能性斷流，尚存的河流也有相當(dāng)部分因河流物質(zhì)通量變化而導(dǎo)致基本功能衰竭。倪晉仁教授深入闡釋了水沙變化影響河流功能的原因。河流的水-沙變化趨勢(shì)包括九種基本類型，從統(tǒng)計(jì)意義上來(lái)看，水、沙長(zhǎng)期沒(méi)有顯著變化（穩(wěn)定）是一種理想的自然狀態(tài)。當(dāng)流域水土保持、建壩攔沙等人為活動(dòng)在不同地理?xiàng)l件下實(shí)施后，就會(huì)有不同的河流水-沙變化趨勢(shì)；在濕潤(rùn)地區(qū)的砍伐森林、調(diào)水分水、開(kāi)墾土地、開(kāi)礦等活動(dòng)會(huì)引起河流水穩(wěn)沙增，而在干旱地區(qū)則往往導(dǎo)致水沙俱增。“水沙通量變化將改變水沙介質(zhì)中多相物質(zhì)間的相互作用，從而導(dǎo)致河流橫向和縱向的響應(yīng)。在橫向響應(yīng)上，河岸潛流帶與水文的連接作用、與水力的相互作用、與生物的關(guān)系都將受到影響；而在縱向響應(yīng)上，水沙通量變化將導(dǎo)致河流形態(tài)的變化，從而改變河流功能。”

人類的干擾惡化了人與河流的關(guān)系并導(dǎo)致河流系統(tǒng)出現(xiàn)了許多新的問(wèn)題。為了對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，做到“弄清病理、對(duì)癥下藥”，需要預(yù)先對(duì)河流進(jìn)行功能診斷和系統(tǒng)健康診斷。河流的諸多功能相互聯(lián)系、相互影響、相互競(jìng)爭(zhēng)，任何一項(xiàng)功能受損都會(huì)影響其他功能，從而最終影響河流系統(tǒng)的功能健康。為此，倪晉仁教授向同學(xué)們介紹了河流診斷的功能層、要素層、閾值層和健康受損狀態(tài)層四個(gè)層次的河流系統(tǒng)健康狀況診斷體系。此外，倪晉仁教授還向同學(xué)們簡(jiǎn)介了河流健康的“西醫(yī)式診斷”：根據(jù)河流紀(jì)、系、統(tǒng)、類、型的多維信息進(jìn)行生境識(shí)別與水文-生境的精準(zhǔn)模擬，依照水文-生境信息和多秩生物信息建立定量生態(tài)模型，深入揭示二者的響應(yīng)機(jī)制，有效服務(wù)于河流健康評(píng)估。他指出，目前我國(guó)已建立了40000多個(gè)水文測(cè)站和7000多個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，但同步匹配的生物監(jiān)測(cè)信息較少，亟需建立國(guó)家河流健康的常態(tài)化評(píng)估體系。

河流健康狀況診斷是河流治理的基礎(chǔ)。人與河流的關(guān)系可概要地劃分為自然和諧、工程控制、污染治理和生態(tài)修復(fù)四個(gè)階段，不同階段河流治理的關(guān)注重點(diǎn)有所差異。工程控制階段多以物理指標(biāo)為主，傳統(tǒng)的治河工程以防洪、航運(yùn)和取水為目標(biāo)，主要進(jìn)行河道整治、堤防工程、建設(shè)水庫(kù)和蓄滯洪區(qū)等；污染治理階段多以物化指標(biāo)為主，針對(duì)不同的水污染類型與程度選擇治理方案；而生態(tài)修復(fù)階段則以生物指標(biāo)為主，旨在恢復(fù)河流自然生態(tài)系統(tǒng)健康。

隨后，倪晉仁教授以長(zhǎng)江水系、黃河水系和深圳水系的河流治理為案例，簡(jiǎn)單介紹了完全不同的治河思路。他主導(dǎo)開(kāi)展了長(zhǎng)江和黃河主要干支流全物質(zhì)通量同步監(jiān)測(cè)，提出了黃河河流功能性斷流的概念、診斷方法及其治理策略；分析了深圳快速城市化帶來(lái)的水環(huán)境結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，從來(lái)水、蓄水、用水、排水和納水等方面探索了水環(huán)境改善途徑。

河流治理和生態(tài)修復(fù)的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人河和諧。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，倪晉仁教授認(rèn)為：首先，需要人們對(duì)河流可持續(xù)性的認(rèn)識(shí)有一個(gè)質(zhì)的飛躍；其次，要切實(shí)關(guān)注河流系統(tǒng)的完整性與功能健康；最后，要遵循自然生態(tài)發(fā)展的規(guī)律，重建河流水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。他這樣總結(jié)河流研究：“雖然河流研究早期多以水為出發(fā)點(diǎn)，但是對(duì)于多功能河流的研究則要求從物質(zhì)通量作為新的切入點(diǎn)，在科學(xué)上選擇多介質(zhì)相互作用和物質(zhì)通量表征為突破點(diǎn)，在應(yīng)用上關(guān)注多過(guò)程耦合效應(yīng)和多維閾值調(diào)控。無(wú)論如何，研究河流的落腳點(diǎn)最終都是恢復(fù)河流系統(tǒng)健康，促進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的河流管理。”