水利工程論文-河流健康評(píng)估的原則和方法.doc

水利工程論文-河流健康評(píng)估的原則和方法摘要：河流健康評(píng)估應(yīng)包括物理化學(xué)評(píng)估、生物棲息地質(zhì)量評(píng)估、水文評(píng)估和生物群落的評(píng)估等內(nèi)容。評(píng)估需要建立生境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，需要建立基準(zhǔn)點(diǎn)即參照系統(tǒng)，需要明確水文條件、水質(zhì)條件和棲息地質(zhì)量三個(gè)要素，需要因地制宜地為每一條河流建立健康評(píng)估體系及建立生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。關(guān)鍵詞：河流健康評(píng)估生境參照系統(tǒng)棲息地水文河流健康概念是河流管理的一種評(píng)估工具，其目的是建立一套河流生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估體系，評(píng)估在自然力與人類活動(dòng)雙重作用下，在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中河流生態(tài)狀態(tài)的變化趨勢(shì)。河流健康概念包含了對(duì)于人類合理開發(fā)河流現(xiàn)實(shí)的承認(rèn)，尋求在生態(tài)保護(hù)與水資源開發(fā)之間取得平衡點(diǎn)，河流健康概念是相對(duì)的，需要建立種參照系統(tǒng)，經(jīng)與這個(gè)參照系統(tǒng)比較獲得現(xiàn)實(shí)河流生態(tài)狀況的評(píng)價(jià)。我國(guó)近十余年來開展的河流環(huán)境評(píng)估，主要是基于水質(zhì)的物理一化學(xué)監(jiān)測(cè)的環(huán)境評(píng)估，其不足是忽視了河流的水文、水質(zhì)條件以及河流地貌條件的變化對(duì)于河流生物群落的影響。河流健康概念的建立，導(dǎo)致謀求建立較為完善的評(píng)估體系，對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。如何建立評(píng)估體系，是河流健康評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)問題。一、建立河流健康評(píng)估體系的原則1建立生境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間中的生物群落(動(dòng)物、植物、微生物)與其環(huán)境組成的系統(tǒng)，其中各成員借助能量交換和物質(zhì)循環(huán)形成一個(gè)有組織的功能復(fù)合體。生態(tài)系統(tǒng)是由生物和生境兩大部分有機(jī)組成，生命部分是生態(tài)系統(tǒng)的主體，生境是生命支持系統(tǒng)。河流是水域生物生命的載體，又是水域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流與能量流傳輸?shù)慕橘|(zhì)。在評(píng)估體系中需要重視河流生物群落的歷史、生存和演變過程，需要重視水域生物群落與河流生境之間的耦合關(guān)系。監(jiān)測(cè)由于人類活動(dòng)和自然力作用引起的河流的流量、水質(zhì)、流速、水溫、水深和水文周期的種種變化，調(diào)查水利水電工程建設(shè)、土地利用以及城市化引起的河流地貌學(xué)特征的變化，確定生物因子與生境因子之間定性或定量關(guān)系，綜合評(píng)價(jià)這些變化對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。2確定參照系統(tǒng)河流健康是一個(gè)相對(duì)概念，需要建立基準(zhǔn)點(diǎn)即參照系統(tǒng)，在對(duì)比的基礎(chǔ)上，進(jìn)行生態(tài)狀況的評(píng)估。參照系統(tǒng)可以按照時(shí)間和空間分類。按照時(shí)間分類，取同一條河流歷史上的自然狀況作為理想?yún)⒄障到y(tǒng)，這往往定義為大規(guī)模人類活動(dòng)前的洪荒時(shí)期河流生態(tài)狀況。我國(guó)具有幾千年悠久的治河歷史，依靠有限的歷史資料建立河流原始狀況的情景，對(duì)我國(guó)大多數(shù)河流來說是不可能的。因此只能選擇掌握一定記錄資料、生態(tài)狀況相對(duì)較好的歷史狀況作為理想?yún)⒄障到y(tǒng)。還有種方法是在歷史監(jiān)測(cè)資料缺乏的條件下，同一條河流在同一監(jiān)測(cè)斷面上，以當(dāng)前河流生態(tài)狀況為參照系統(tǒng)，逐年積累監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行先后變化的趨勢(shì)評(píng)估，分析河流的狀態(tài)是向健康方向發(fā)展還是趨于退化。按照空間分類，可以選擇同一條河流生態(tài)狀況良好的河段作為參照系統(tǒng)，也可以選擇自然與經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件類似的生態(tài)狀況良好的另一條河流作為參照系統(tǒng)。國(guó)外也有種在建立歷史資料調(diào)查分析的基礎(chǔ)上人為規(guī)定的“理想?yún)⒄諣顟B(tài)”，定義為“可以達(dá)到的最佳狀態(tài)”，如美國(guó)環(huán)境署執(zhí)行的生物快速評(píng)估草案(R.B.P)就屬這一類。3明確影響河流生態(tài)系統(tǒng)健康的要素水文條件、水質(zhì)條件和棲息地質(zhì)量是影響河流生態(tài)系統(tǒng)健康的三要素。河流枯竭、斷流以及水體污染造成河流生態(tài)系統(tǒng)退化和富營(yíng)養(yǎng)化，已經(jīng)有許多研究成果和案例。棲息地質(zhì)量是河流健康的重要脅迫因子。棲息地對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的作用分析，是基于河流地貌學(xué)原理。研究表明，假設(shè)在水量與水質(zhì)條件不變的情況下，生物群落多樣性與生境的空間異質(zhì)性存在線性關(guān)系。個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環(huán)境變得單調(diào)，生物群落多樣性必然會(huì)下降，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì)發(fā)生變化，造成生態(tài)系統(tǒng)某種程度的退化。河流的空間異質(zhì)性具體表現(xiàn)為河流地貌學(xué)特征的多樣性，包括河流系統(tǒng)的縱向連續(xù)性，河流洪泛區(qū)的側(cè)向連通性，河流形態(tài)的蜿蜒性，河床斷面多樣性以及岸坡材料和岸邊植被結(jié)構(gòu)等。研究成果還表明，對(duì)于自然河道和岸邊結(jié)構(gòu)的干擾是河流生物結(jié)構(gòu)和功能退化的主要原因。4河流健康標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)包括為社會(huì)興利的內(nèi)容河流健康概念不同于強(qiáng)調(diào)保護(hù)原生態(tài)的自然保護(hù)主義的觀點(diǎn)，而是包含了對(duì)于人類合理開發(fā)河流現(xiàn)實(shí)的承認(rèn)，河流要為供水、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、旅游等目標(biāo)服務(wù)，力圖在保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)與開發(fā)利用水資源之間取得某種平衡。比如河勢(shì)擺動(dòng)有利營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移擴(kuò)散，為生物群落生存繁衍提供機(jī)會(huì)。但是在一般情況下，為了防洪安全還是把穩(wěn)固河勢(shì)作為一項(xiàng)河流健康標(biāo)準(zhǔn)的條件。而在河流堤防設(shè)計(jì)中，盡可能展寬堤防間距，為洪水留有一定的空間，增強(qiáng)河流側(cè)向的連通性，為魚類和兩棲動(dòng)物提供避難所和棲息地。5因地制宜地制定每一條河流的健康評(píng)估體系我國(guó)幅員遼闊，各流域的自然條件不同，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平各異。制定河流健康評(píng)估準(zhǔn)則既不能照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，也不可能制定全國(guó)統(tǒng)一的細(xì)則標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)經(jīng)過調(diào)查、論證因地制宜地制定符合流域、地區(qū)自然及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的健康評(píng)估準(zhǔn)則。黃河的特點(diǎn)是水少沙多，河勢(shì)游蕩，大部分水量都在人工控制之下，流域內(nèi)供需矛盾尖銳，水文、水質(zhì)和生物棲息地都已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。而長(zhǎng)江水量豐沛，流域內(nèi)生物群落多樣性水平高，中下游是我國(guó)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)一個(gè)是三峽工程建成后清水下泄沖刷，引起河勢(shì)和江湖關(guān)系變化導(dǎo)致對(duì)于生物棲息地的影響，一個(gè)是長(zhǎng)江中下游污染加?。粷撛诘娘L(fēng)險(xiǎn)是上游水電梯級(jí)開發(fā)對(duì)于長(zhǎng)江健康的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。因地制宜制定河流健康的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)是分析對(duì)于河流健康的主要脅迫因子。在人為干擾方面，需要分析諸如水體污染、過度取水、土地利用和城市化、水流的人工控制、河道的人工改造等因素影響強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的主要脅迫因子；在自然條件方面，要綜合氣象、水文、生物群落、植被、景觀、土地等多種因素，明確具體河流的健康定位。在河流健康評(píng)估準(zhǔn)則中，要突出主要脅迫因子，加強(qiáng)對(duì)其監(jiān)測(cè)和評(píng)估。6建立完整的生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和評(píng)估河流健康評(píng)估的基礎(chǔ)是河流生態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料。我國(guó)已經(jīng)形成了較為完善的水文監(jiān)測(cè)體系，需要建立的是生物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測(cè)方法從使用復(fù)雜儀器到簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)記錄，可根據(jù)河流規(guī)模不同因地制宜確定。因?yàn)楹恿魃鷳B(tài)系統(tǒng)演替是一個(gè)長(zhǎng)過程，所以要強(qiáng)調(diào)生物監(jiān)測(cè)資料長(zhǎng)系列，才能進(jìn)行長(zhǎng)期的河流健康評(píng)估。二、河流健康評(píng)估的內(nèi)容1物理一化學(xué)評(píng)估物理一化學(xué)評(píng)估作為河流健康評(píng)估指標(biāo)之一，是因?yàn)檫@些指標(biāo)可以反映河流水流和水質(zhì)變化、河勢(shì)變化、土地使用情況和岸邊結(jié)構(gòu)。物理量測(cè)參數(shù)包括流量、溫度、電導(dǎo)率、懸移質(zhì)、濁度、顏色。化學(xué)量測(cè)參數(shù)包括pH值、堿度、硬度、鹽度、生化需氧量、溶解氧、有機(jī)碳等。其他水化學(xué)主要控制性指標(biāo)包括陰離子、陽(yáng)離子，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等(磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨、硅)。在河流健康評(píng)估中應(yīng)突出物理一化學(xué)量測(cè)參數(shù)對(duì)河流生物群落的潛在影響。比如總磷、總磷總氮和葉綠素等，可能導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化；由于鹽的輸入可能改變電導(dǎo)率造成某些敏感物種死亡；生化需氧量(BOD)的降低會(huì)引起生物窒息，造成魚類死亡；由于泥沙輸移造成懸移質(zhì)和濁度變化，引起淤積和地貌特征變化，改變吸附在泥沙顆粒表面上的營(yíng)養(yǎng)鹽的輸移規(guī)律及棲息地質(zhì)量；由于污染引起pH值、有機(jī)物和金屬等參數(shù)變化，可能造成敏感生物的減少等。一些機(jī)構(gòu)和研究者傾向于綜合各種水質(zhì)指數(shù)為一組簡(jiǎn)單的水質(zhì)指數(shù)，目的是可以滿足社會(huì)公眾對(duì)于水質(zhì)的關(guān)注需求。這種非專業(yè)的綜合水質(zhì)指標(biāo)采用數(shù)量不多的指數(shù)作為一種工具，可以表示水體受損的相對(duì)水平，也可以對(duì)于水質(zhì)改善過程進(jìn)行評(píng)估，并且研究隨時(shí)間演