河流生态系统健康与水利水电规划的生态影响评价

(1)河流生态系统健康评价。河流作为一种重要的生态系统,既是生物圈物质循环的主要通道,同时为人类提供食物、供水、商业、交通、休闲娱乐等诸多服务功能。因此,维持和修复河流的生态系统健康已成为目前水环境管理的重要内容。

生态健康通常泛指生态系统处于良好状态,能够保持其化学、物理及生物的完整性。由于生态系统的健康状况受各种错综复杂因素的影响,目前学术界对于河流生态系统健康的内涵与标准尚未形成共识。从生态系统层次出发,一个健康的生态系统应该是稳定和可持续的,即生态系统随着时间的进程有活力并且能维持其组织及自主性,在外界胁迫下容易恢复。综合国外发达国家的研究成果,目前生态系统健康的标准主要包括生态系统的活力、组织、恢复力、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响等8方面;在河流生态系统指示生物的选择方面,国际上采用较多的指示生物包括着生藻类(以硅藻为主),无脊椎动物和关键鱼类。

目前河流生态系统健康状况的评价方法大致可分为两类:一类是预测模型方法,通过河流的实际生物组成与无人为干扰情况下该河流能够生长的物种对比进行河流生态健康状况评价;另一类方法为多指标方法,通过对河流的一系列生物特征指标与参考点的对比计分进行健康评价。无论哪一类方法,均还难以从上述八方面标准对河流健康状况作出综合评价。

由于不同指示生物的生命周期及生态位存在显著差异,因此客观开展河流生态健康评价的一个关键问题就是评价尺度的选择。作为流域的一个部分,河流生态系统与流域生态系统密切相关,流域内的气候条件、水循环过程、地质特征以及水土资源利用状况等很大程度上影响着河流生态系统的健康状况。因此,从流域整体出发,对河流生态系统进行健康评价和修复与保护是未来的必然发展方向;相应地,流域生态系统健康评价指标体系是今后重点研究内容之一。

国内对河流生态系统健康方面的研究还刚刚起步,尚缺乏系统的评价理论与方法。作为代表性研究,国家重点基础研究发展规划(973)项目“黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理”对黄河流域水循环动力学机制、黄河流域水资源演化规律、黄河下游河流系统功能与水资源转化结构、黄河水沙过程变异及河道复杂响应、黄河流域水资源可再生性理论与评价、黄河流域地下水可再生能力变化规律、黄河流域水资源可再生维持途径、黄河流域水资源演变的多维临界调控模式等开展了系统研究,取得了一大批具有原创价值的重大理论和实践的成果。

(2)水利水电规划的生态环境影响评价。我国是水能蕴藏量十分丰富的国家,可开发的水能资源约3.8亿k W,居世界首位,而目前已开发的水能资源仅占14%左右。我国的能源结构和发展趋势、水资源时空分布特点以及“统筹区域发展”的要求等,决定了在未来的15～20年内我国仍需要大力发展水电。但是由于大坝的阻隔、水库的淹没和坝下江段径流分配时空格局的改变等原因,水电工程在发挥其巨大社会经济效益的同时也对生态环境产生重大不利影响。因此,科学开展水电工程规划的生态环境影响评价,对于优选规划方案、制定减缓不利影响措施、实现社会、经济与生态环境的协调发展具有重要意义。

水利水电工程的环境影响在20世纪70年代末期在我国逐渐得到重视,并先后颁布了一系列规范与导则,如SDJ 302—88《水利水电工程环境影响评价规范》(试行)、SL 45—92《江河流域规划环境影响评价规范》、HJ/T 2.1～2.3—93《环境影响评价技术导则》、HJ/T 19—1997《环境影响评价技术导则——非污染生态影响》等。但是,由于尚缺乏完善的理论方法支撑,我国基于这些规范与导则所开展的相关影响评价主要是针对项目本身,在评价的时间尺度、空间尺度和评价内容等方面均存在较大缺陷。

国际上对生态影响的评价方法总体上也还处于探索与发展阶段。目前,国外的生态影响评价,大多是以物种或生境为对象,通过生境评价方法进行评价。美国是较早开展生态影响评价的国家,自20世纪70年代,先后建立了一系列生境评价方法。其中,由美国鱼类和野生动物局于1976年正式颁布的生境评价程序(HEP)是最为常用的一种评价方法,专门用于大型综合的水上项目评价。该方法中包括以下关键环节:①确定研究区域、描述地表类型、选择指示物种;②确定生境适宜指数和可利用生物面积;③比较有无工程两种情况下年均生境单位变化,预测工程影响;④不利影响应对计划的可行性分析。

流域作为一个相对独立和完整的生态系统,其内部不同生态系统之间相互联系、相互影响。因此,流域梯级开发所产生的生态环境影响,不论在时间尺度上还是空间尺度上都呈现生态学意义上的直接效应及次生效应的累积或叠加。因此,局部的、短期的、单工程的、单因子的传统评价方法很难对梯级开发中某一工程的实际生态环境影响作出全面客观评价。(www.xing528.com)

自20 世纪80 年代,不少学者对累积环境效应开展了研究。1997 年,美国环境质量委员会(Council on Environmental Quality,CEQ)对累积效应作出定义:“累积效应是由已存在的过去的行为、现在的及可合理预见的将来一系列开发行为所导致的作用于环境的持续影响”,并提出了累积效应分析原则:①累积效应是过去的、现在的和可预见的行为之间集成作用的结果;②累积效应是所有行为对特定资源、生态系统及人类社会所产生的整体效应,包括直接和间接效应;③累积效应分析的是受影响的特定资源、特定的生态系统,而不是特定行为的各个方面;④累积效应分析的是对全局具有重大影响的累积效应;⑤生态体系的累积效应不受政治或行政边界的限制或干预;⑥累积效应可以是同种效应的累积,也可以是不同效应的协同作用结果的累积;⑦累积效应可以在行为发生之后在时间上持续很多年;⑧各种受影响的资源、生态体系或整个大系统需根据环境承载力或生态阈值进行分析,并且以它自身的时间和空间参数为基础;⑨累积影响评价应该为资源、环境的可持续性及流域经济发展提供参考依据。在上述原则框架下,国外众多学者对累积效应的分析方法开展了研究,极大推进了这些方法的实际应用。其中常用的分析方法包括地理信息系统、网络分析、生物地理分析、交互矩阵、模拟模型、多指标评价、以及环境承载力分析等。

尽管人们提出了各种方法,但是由于人类对于流域生态系统之间的交互作用缺乏足够的认识,对复杂的生物系统和社会经济系统的累积变化难以作出完全定量的分析和模拟。在实际工程评价中,目前更多的是采用定量与定性相结合、客观分析与主观判断相结合的方法开展累积效应的分析与评估。

近一些年来,国内在区域生态环境影响评价方面开始了一些探索性研究。例如,王根绪等针对黑河流域,在区域生态环境分区的基础上,确定了生态环境评价指标体系;采用以AHP方法为基础的综合模式法,对区域不同环境要素状况和区域综合环境状况进行评价;并基于区域环境评价特点,在景观尺度上,利用景观生态学方法对流域中下游地区生态环境格局进行了评价;两种方法得出比较相同的结论。马乃喜提出区域生态环境评价应包括自然生态环境评价与社会生态环境评价,分析并建立了一种宏观评价区域生态环境的简明方法——主导因子法。

总体而言,我国目前在水利水电规划环境影响评价方面尚无完整的评价理论、技术、方法与标准体系。不论从学科发展的需求还是从生态环境保护的需求来看,都要求我国的水电工程生态环境影响评价尽快实现由末端单项评价转向源头评价、由微观发展为微观与宏观相结合、由局部到局部与整体相结合、由单个要素到系统的综合性转变。为此,迫切需要开展有关区域开发与规划的生态评价指标体系、区域生态补偿理论、生态服务功能评价方法、自然资源价值核算理论与方法,生态影响评价方法、累积生态影响评价方法以及水资源开发生态环境风险评价方法等理论研究,以形成并不断完善适应我国国情的水利水电规划环境影响评理论体系。

(3)小水电开发的生态环境影响评价。新中国成立后50余年来,我国小水电发展迅速,目前规模居世界第一。20世纪80年代以前,我国对小水电的生态保护几乎完全空白。20世纪80年代以后,在国内外宏观形势影响下,小水电的环境影响问题开始受到重视,但重点仍只是强调小水电作为可再生、清洁能源的正面效益,对其负面影响仍未给予足够重视。20世纪90年代中期,水利部颁发了《小水电建设项目经济评价规程》与《中小河流水能开发规划导则》,提出要对“小水电建设项目环境生态效益和影响作出综合评价”,但由于缺乏量化指标,且实际审批要求也不严格,小水电开发的生态环境影响评价仍属于起步阶段。进入21世纪,科学发展观及人与自然和谐相处的理念指出了正确认识并妥善处理小水电开发与生态的关系,我国小水电开发中的生态保护问题进入了实质性研究阶段。

小水电作为清洁可再生能源列入了2006年1月1日起实施的《中华人民共和国可再生能源法》,预示着我国小水电将进一步得到发展。小水电的正面环境效益将进一步论证、提升其与传统能源的竞争力,如:①降低对大气污染,包括替代矿物燃料电站、小水电代燃料生态保护工程等,研究生态效益的定量和定性分析,并探讨生态效益货币化的理论,包括:环境污染因子及其货币化,生态破坏因子及其货币化的理论;②综合利用项目的防洪、灌溉、供水、旅游、航运等效益;③电源分散化提高了供电可靠性和小型供电区的效应;④在电网中的灵活地位等。

小水电与大水电在工程布置上对环境影响的主要不同在于小水电多数为引水式,拦河坝多数较低。大水电可能带来的主要生态问题中有一部分也是小水电的生态问题,如:①移民问题;②对泥沙和河道的影响;③对水质的影响;④对鱼类和生物物种的影响;⑤对文物和景观的影响;⑥对河流流量分配的影响等。小水电开发中的生态保护发展趋势与大水电有许多相同之处。从指导思想来说,都应遵循科学发展观以及人与自然和谐相处的理念。参考国外的战略方针,今后,小水电项目是否“环境可承受、社会公众可接受”日益重要,并成为其能否开建的关键因素之一。

尽管小水电技术相对比较成熟,国外发达国家仍在对小水电生态问题开展认真研究,如欧洲小水电协会(ESHA)2004年为欧盟20余国编制的小水电发展战略提出:“小水电科研必须广泛涵盖生态工程(bio-engineering),并与环境结合(environmental-integration)”,“建立与生态环境友好的小水电工程体系”等。目前研究的重点在于如何减少因河流被截断造成的影响,包括引水建筑物的高度,鱼类旁通流道的效率,下泄最佳的生态流量,电站对下游水质的污染等。