水工程规划设计关键生态指标体系研究

陈 虎

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院,重庆 400017)

水在自然生态系统中具有决定性作用，水工程开发建设是充分发挥河流功能的有效措施，同时也会对流域内的生态状况产生直接影响。为了确定这种影响的程度，需要在前期规划设计工作中建立一套完善的关键生态指标体系，实现为工程建设提供可靠依据的根本目标。

1 属性分析与划分

根据DPSIR原理与方法，结合内部逻辑关系对工程建设造成的影响进行分析，基于DPSIR的规划设计分析如图1所示。水工程的建设能使社会水循环及河流循环发生变化，可以根据生态服务功能进行识别。按照水资源的各项属性，可将整个体系划分成以下五大类[1]。

1.1 水文水资源

通过对水工程的合理建设能对水资源在时空上的分布进行调节，减少汛期高峰时间段的流量，增加非汛期枯水时间段的流量。由工程带来的水文变化将对河流生态系统造成直接影响，能使河流地貌发生演变，在各种时间尺度上对生态过程造成影响。根据生态水文对工程建设造成的实际影响进行评估，能实现全过程管理目标。

1.2 水环境

在自然环境当中，水环境为基本要素之一，同时也组成了流域的生态安全格局，具有容易被破坏和污染等特点。

1.3 河流地貌

河流发生的堆积、侵蚀、搬运等是最常见也是最活跃的区域地貌作用，能形成多种形态的区域地貌。工程的建设能使河流特征发生变化[2]。

1.4 生物与栖息地

河流能为很多生物创造生存环境，生物可以在河湖当中进行觅食和繁衍。从现有资料中可以看出，群落的多样性和空间具有的异质性保持正相关的关系，能反映出生命和非生命系统具有的耦合关系。

1.5 社会环境

河流和人们的生产生活及未来发展都有直接关系，它能为人类的生存提供多种多样的服务，是一种重要的生存条件。为了保证河流开发的合理性，需要在充分发挥生态系统功能的基础上，提供持续不断的服务。工程建设将直接影响到人类的社会环境，并且社会也会影响生态系统，对经济社会的开发及其模式有重要的调整作用[3]。

图1 基于DPSIR的规划设计

2 体系结构

根据以上阶段及类型的合理划分，综合考虑不同工程建设对应的生态影响基本要素与可能产生的空间尺度效应，可以构建结构如图2所示的指标体系。

图2中，纵轴表示的是生态系统基本结构与各项功能特征，主要分为三层，即指标层、要素层与属性层。属性层能真实反映出系统各项特征，即如前所述的五个组成部分，各属性层还包括相应的生态要素，对于不同的生态要素，能筛选出与之相应的若干生态指标。横轴表示的是工程规划设计所有阶段及类型，总体分为规划与设计两个主要阶段，各自涵盖不同的内容。

横纵两轴的交叉点表示的是工程规划设计各阶段主要生态指标与适用性在空间尺度方面具有的特征。在不同的空间尺度方面，可能涉及不同的分析方法与计算方法。为了确定工程建设造成的影响，需要从以下三个空间尺度入手：第一，流域，工程建设造成的影响涉及到整个流域或部分区域；第二，廊道，工程建设对干支流河道都有直接影响；第三，河段，工程建设造成的影响仅局限在某一个河段。对工程规划设计所选类型有一定影响时，对于单个生态指标，需要进行考虑与分析的空间尺度会有明显的不同。针对某个具体的河流，从最初的单项工程至梯级开发，再到资源配置安排，上游、中游和下游是否协调将对流域内存在的生态系统造成直接影响，特别是上游对下游的影响，尤为重要和明显[4]。

图2 水工程规划设计关键生态指标体系结构

3 体系指标的选择

流域内的生态系统受工程建设的影响具有多个因素与层次，各体系指标对环境和生态系统的敏感性有着明显的差别，于体系中占据的地位也不同，需要重视那些有关键影响的体系指标。在选择具体的体系指标时，必须严格遵循以下基本原则：(1)保证综合性与科学性，体系指标的概念应明确，包含的科学内涵也应明确，可以在客观的角度反映出系统具有的所有特征，对各类型工程建设产生的一系列效应及影响进行科学度量。(2)应保证有效性，并具有一定代表性，体系指标的确定应做好少而精，同时必须具有代表性，具备可以反映出各发展阶段现有生态系统对工程前期规划设计及建设提出的各项要求的条件。(3)应充分结合定性指标和定量指标，对工程前期规划设计及建设可能造成的影响及其程度进行综合评价。(4)应保证实用性及可对比性，体系指标应力求直观与简明，和目前已有的指标体系良好衔接，而且指标获取的难度不能太大，在实际运用上也要尽可能的方便。严格遵循上述基本原则，借助频度分析及专家咨询等现有方法，以广泛征集到的相关领域专家建议为基础，对不同的生态要素涉及的体系指标实施筛选。对各类体系指标具有的内涵及适用条件进行分析，可选择确定重要的生态指标，在此基础上围绕规划设计工作的各个类型及阶段，对所有指标具有的空间尺度上的特征及适用性进行分析。

根据工程及其所在流域实际情况，可将五个属性层的生态指标确定如下：(1)水文水资源：可开发利用的水资源总量、年径流变差系数实际变化率、径流年中的水资源分配偏差、区域地下水资源实际埋深、区域地下水资源开采系数、生态基流与敏感生态需水；(2)水环境：区域水资源质量达标率、水质富营养化指数、河湖污染物进入总控制量、河湖水环境纳污能力、下泄水温与水温恢复距离；(3)河流地貌：弯曲率、横纵向连通性、垂向透水性、岸坡及河床的稳定性；(4)生物与栖息地：物种多样性(鱼类生物和植物)、区域珍稀生物现实生存情况、外来物种侵害情况、植被覆盖率、净初级生产力、土壤侵蚀强度、保护区影响程度、生态需水满足情况、生境保护情况；(5)社会环境：移民人均收入水平、传播阻断率、资源能源开发利用率、水资源利用系数、单位工业增加值用水量和景观。

4 结 论

(1)以满足现阶段水工程规划设计标准体系构建要求为出发点，结合水工程实际情况，以河流合理开发及保证流域生态安全为基础，借助DPSIR方法建立关键生态指标体系。

(2)将水文水资源、水环境、河流地貌、生物与栖息地、社会环境作为核心，建立可在各类空间尺度及规划设计环节中使用的体系。

(3)体系建成后，根据四项基本原则确定五个属性对应的关键生态指标。这一体系能为工程建设对河流生态系统产生的一系列效应及影响进行评估，为实际的生态保护工作提供重要的技术支撑。