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2026-07在全球气候变化和人类活动持续加剧的背景下，干旱区河流生态系统正面临前所未有的压力。大规模农业取水、水电开发以及流域内多部门用水竞争，导致河道断流、地下水位下降、河岸带植被退化、湿地萎缩和生物多样性下降等一系列生态问题。如何在有限水资源条件下统筹生态保护与经济社会发展，已成为干旱区流域治理面临的核心科学问题与实践挑战。
近日，基于多年来的研究成果和修复实践，围绕水资源生态调控这一核心，实验室主任邓铭江院士领衔团队在Water & Ecology期刊发表了题为“Toward Integrated Ecological Operation of River Basins in Arid Regions: Challenges and Emerging Solutions”的综述文章，将河流生态调控的理论与实践进一步系统化。
该文系统梳理了我国塔里木河流域与额尔齐斯河流域生态调控的主要进展，重点总结了多尺度水库生态调度、生态流量重构、生态输水（Ecological Water Conveyance, EWC）、生态渗灌（Ecological Infiltration Irrigation，EII）关键技术及其实践成效，并进一步提出了面向干旱区内陆河流域的综合生态调控框架。
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从“工程修补水文”到“系统调控生态”：干旱区河流治理范式的转变
干旱区河流流域长期面临一个根本性矛盾：传统水利工程以“保障供水”为核心目标，生态调度仅作为余水分配的附属环节，导致河道断流、湿地萎缩、生物多样性下降等生态退化问题积重难返。图1是新疆典型干旱区流域区位图。塔里木河流域下游河道曾长期断流，地下水位持续下降，胡杨林大面积退化；额尔齐斯河流域梯级水库开发改变了天然径流节律，鱼类产卵与洄游通道受阻。这些问题的根源并非单一技术缺失，而是生态目标未纳入水资源调度的核心决策框架。
图1 新疆典型干旱区流域区位图
为此，该团队首次提出了“多尺度水库调度—生态流量重构—生态输水—生态渗灌”四位一体的综合生态调控框架，将生态保护从“被动补水”提升为“主动调控”，实现了从碎片化工程措施到系统性生态治理的范式转变（图2）。
图2 水库群多尺度耦合生态调度系统的三级框架
“三级脉冲”：将物种生活史转化为可操作的流量管理参数
维持河流生态系统健康的关键，在于复刻天然水文波动节律。该团队创新性地提出“三级脉冲”生态流量策略，其核心价值在于建立了生态需求与水文指标之间的定量转化机制（图3）：
初始脉冲：模拟春季融雪洪峰，刺激鱼类启动洄游；
持续流量：维持产卵期稳定水位，保障育幼生境；
缓退脉冲：控制退水速率，匹配河岸植被种子萌发与根系定植的水分需求。
这一策略突破了传统生态基流“一刀切”的保守模式，将“保护某个物种”升级为“维持完整生态过程”，为干旱区河流的生态流量管理提供了可量化、可调度、可评估的技术路径。
图3 融合生态需水要求的“三级脉冲”水文过程
生态渗灌（EII）：从“农业灌溉逻辑”到“生态修复逻辑”的目标转换
干旱区植被修复长期受制于“有水不敢灌、灌水怕蒸发”的困境。该团队提出的生态渗灌（EII）技术，其本质创新在于目标转换与过程重构。
区别于传统农业灌溉以作物产量最大化为目标，EII直接以地下水补给、根区蓄水、生境修复为调控对象；EII通过生态渠道与渗透池的工程布局（图4），延长水分在土壤中的滞留时间，减少表层蒸发损失，使有限降水与人工补水优先服务于生态系统功能恢复。实践表明，EII能够显著提升植被覆盖度与土壤保水能力，为干旱区河岸带与湿地的近自然修复提供了工程化解决方案。
图4 生态渗灌系统的完整工程布局
生态输水（EWC）：从“固定配额”到“弹性响应”的适应性管理
传统生态输水多采用单一河道固定流量模式，难以适应干旱区来水的高度不确定性的特征。该团队提出的适应性生态输水机制，核心创新在于建立了“来水情景—输水方式—空间配置”动态匹配模型：
这一机制将生态输水从“年度计划”转变为“实时响应”，使有限生态水量在不同水文条件下实现效益最大化。塔里木河流域的实践验证了这一模式的有效性（图5）：下游地下水平均埋深从1997年的约11 m降至2013年的4.47 m，胡杨林与台特玛湖等关键生境实现全面恢复。
图5 塔里木河下游生态输水示意图
NSGA-II多目标优化：两大流域实现生态、经济、社会效益协同统一
干旱区水资源调度长期面临生态保护与社会经济发展的尖锐冲突。该团队引入非支配排序遗传算法（NSGA-II），将生态基流保障、洪水脉冲实施、水电发电效益、农业灌溉需求等多重目标纳入统一优化框架，实现了从“经验决策”到“数据驱动”的方法论升级。
额尔齐斯河流域的应用表明，该模型可在保障鱼类产卵洄游等关键生态过程的同时，维持水电运行效率；核心保护区河谷草地牧草产量从2016年的165 kg·mu–1(1 mu≈666.67 m2)提升至2018年的206 kg·mu–1，增幅约25%。这一结果证明：生态保护与经济发展并非非此即彼，通过科学的系统优化可以实现协同共赢。
“四位一体”综合框架的意义：为干旱区流域治理提供可复制的方法论体系
塔里木河与额尔齐斯河的实践表明，该团队提出的综合生态调控框架在3个层面实现了突破。
理论层面：建立了“水文过程—生态响应—工程调控”的耦合机制，填补了干旱区河流生态调度缺乏系统理论框架的空白；
技术层面：形成了从流域尺度（水库群调度）到河道尺度（流量重构）再到局地尺度（渗灌/输水）的完整技术链条，各项技术之间有机衔接而非简单叠加；
管理层面：提供了“适应性管理+动态监测+持续优化”的闭环决策模式，为应对气候变化加剧背景下的不确定性提供了方法论支撑。
未来应围绕来水预测、生态流量模型完善、跨部门与跨区域水资源协同配置、生态系统服务评估及综合监测决策支持体系建设持续推进，从而不断提升干旱区流域生态调度的精准性、适应性和长期韧性。
该框架不仅适用于新疆典型干旱区流域，也可为中亚、中东、澳大利亚等全球干旱缺水地区的河流生态治理提供借鉴。
该文章上线后，EurekAlert!、Canada WaterPortal等国际科学传播平台对该研究进行了报道或转载，显示出该议题在国际水利与生态治理领域的关注度。
国际科学媒体的转载
图文摘要+Highlights
1.构建了一套综合框架，整合了多尺度水库调度模型、生态流量重构、生态渗灌（EII）及生态输水技术。
A comprehensive framework incorporates multi-scale reservoir operation models, ecological flow reconstruction, ecological infiltration irrigation (EII), and ecological water conveyance.
2.塔里木河下游流域经多轮生态输水后，地下水位平均埋深由约11米降至4.47米。
In the lower Tarim River Basin, the average depth to the groundwater table decreased from about 11 m to 4.47 m following multiple rounds of ecological water conveyance.
3.额尔齐斯河流域通过多尺度水库联合调度与生态渗灌措施，牧草产量提升约25%。
In the Irtysh River Basin, integrated multiscale reservoir operations and EII practices increased forage yield by approximately 25%.
4.适应性管理措施与综合监测系统，可对生态修复工作开展实时调控并持续优化。
Adaptive management practices and integrated monitoring systems enabled real-time adjustments and continuous improvements in ecological restoration efforts.
引用信息
DOI: https://doi.org/10.1016/j.wateco.2026.100045
Citation: Mingjiang Deng, Shuanghu Zhang, Jian Wang, et al. Toward Integrated Ecological Operation of River Basins in Arid Regions: Challenges and Emerging Solutions. Water & Ecology 2026, 2(2): 100045. DOI: 10.1016/j.wateco.2026.100045.
CSTR: 32398.14.j.wateco.2026.200002
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作者简介
邓铭江，中国工程院院士，旱区水工程生态环境全国重点实验室主任。干旱区水资源及水利工程专家，主要从事内陆河流域水循环调控与生态环境保护、重大水利工程规划设计与建设管理、西北跨界河流开发与区域水安全研究。
（本文部分转载自“WE水与生态”公众号）