水库生态调度.

我国政府提出，要促进人与自然和谐相处，建设与生态友好的社会。我国《国民经济和社会发展第十一个五年规划》提出，“在保护生态基础上，有序地开发水电。”水利部汪恕诚部长提出：“必须高度重视水电发展中的生态问题，正确认识水电开发与生态的关系，科学评价大坝可能导致的生态环境问题”怒江开发之争……社会对于大坝工程生态问题的普遍关注第七章.水库生态调度2003年3月14日，华电集团与云南省政府签署了《关于促进云南电力发展的合作意向书》，云南省政府表态支持华电集团开发云南电力资源，支持怒江开发；6月14日，云南华电怒江水电开发有限公司组建；7月18日，云南华电怒江六库电站正式挂牌成立。按照规划，2003年内将开工建设六库电站，同时启动马吉、碧江、亚碧罗、泸水、赛格和岩桑树电站的设计工作。9月初，这个总投资近1000亿元的工程在国家环保总局的“环境影响评价”程序上一度搁浅。反对理由：一、包括怒江在内的“三江并流”是在久远的地球演化过程中形成的独特的自然资源，并已于2003年被联合国列入世界自然遗产名录，该遗产的保护十分重要，我们应该信守对世界遗产的承诺;二、怒江天然大峡谷具有多重不可替代的重大价值；三、怒江是我国与东南亚淡水鱼类区系最为重要的组成分；四、怒江中下游所处的横断山区，怒江等大河沿断层发育，新构造运动活跃。在其高山峡谷区修建干流大型电站，必须关注水土流失、滑坡/泥石流和可能的地震灾害的危害，工程的经济寿命可能远较预期设计的小；五、怒江大峡谷干流电站将产生大量生态移民；六、怒江州的贫困，是多种原因造成的，不可能依靠修建大型水电站脱贫。1人类社会与生态系统共享水资源2水利水电工程对于河流生态系统的胁迫3水库的生态调度生态系统生物能量－太阳能气候－降雨、光照、气温、风等生境基质和介质－水、岩土、空气等物质代谢原料－无机盐、腐殖质、氧气、氮气等植物（生产者）动物（消费者）微生物（分解者）植食动物一级肉食动物二级肉食动物1.人类社会与生态系统共享水资源1.1人类对水的依赖性我国水资源总量为28405亿m3。2002年全国总用水量达到5497亿m3.其中农业用水3736亿m3,全国人均综合用水量428m3。2003年我国水电发电量2830亿千瓦小时，2004年水电总容量突破1亿千瓦。水资源是保障人民健康、粮食安全、能源安全、生态安全的重要战略资源。2.2生态系统对水的依赖性水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质循环的介质。河流走廊生态系统示意河流食物网示意水是生态系统的重要组成部分水文循环养分循环气候系统能量交换食物链据估计陆生生态系统大约消耗了三分之二的陆地降雨，总量估计达到7.18×105亿m3，主要以蒸发蒸腾的方式加入水文循环。陆地生态系统直接影响河流径流条件。河流的流量、流速、水深、水温和水文周期以及河流的地貌学特征，直接影响生物栖息地质量。2.2生态系统对水的依赖性2.3河流生态价值河流生态价值利用价值非利用价值直接利用价值间接利用价值水体自净涵养水份稳定气候美学功能自然物种生物多样性尚未感知影响水资源开发利用食品药品工业原料1.4对河流生态系统的胁迫在自然河流经历的数万以至数百万年的演变过程中，受到自然界和人类活动的双重干扰，这种干扰或者压力在生态学中称为胁迫（stress）。自然界，地壳变化、气候变化、地震、火山爆发、山体滑坡等，河流生态系统生物生境生物生物入侵水大气全球变化大气污染酸雨土地水土流失土壤污染城市化工业生活废水－水质污染超量引水最低生态需水量毁林、围垦－河湖退化水利工程对河流生态系统的胁迫对于生物群落的损害据联合国《世界水资源开发报告》（2002）估计，地球生态系统中，与陆地水源密切相关的生物有24％的哺乳动物和12％的鸟类受到生存的威胁。目前考察过的占总数1/10的鱼类中，有1/3面临绝种。由于栖息地环境被干扰，陆地的水域生态多样性普遍下降。1.5人类社会与生态系统共享水资源生态系统淡水资源人类社会什么是人与自然和谐？1.承认：不仅人类的生存高度依赖于河流，自然生态系统也对河流存在着高度的依赖性。2.承认：不但人类择水而居，河流也是数以百万计的生物物种的栖息地。3.承认：健康的生态系统为当代人类提供了生态服务功能，人类对它的损害反过来损害人类当前和长远利益。2.水利水电工程对河流生态系统的胁迫近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流的大规模开发利用，兴建了大量工程，改变了河流的地貌学特征。有学者估计，至今，全世界有大约60％的河流经过了人工改造，包括筑坝、河道渠道化、裁弯取直等。水利工程给人类带来了巨大的经济利益和安全保障。全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中大约40000座大坝是在1950年以后建设的。坝高超过150米或库容超过250亿立方米的大坝有305座。（ICOLD，2000）。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。贵州光照水电站大坝二滩水电站大坝水利工程对河流的胁迫河流非连续化河流渠道化河道直线化河床断面几何规则化河床材料硬质化裁弯取直其它筑坝筑堤筑坝造成的生态胁迫筑坝河流的非连续化水库运行改变河流的水文条件及水文周期规律水库运行引起河流地貌学特征变化筑坝引起顺水流方向的非连续化河流的“连续性概念”(continuumconcept)，用以说明河流生态系统是一种开放的、流动的生态系统。河流的连续性(continuum)：水文学连续性营养物质输移的连续性信息流的连续性生物群落的连续性。物质流：营养物质以河流为载体，随着自然水文周期的丰枯变化以及洪水漫溢，进行交换、扩散、转化、积累和释放。信息流：洪水周期变化对于聚集在河流周围的生物是一种特殊的信号，这些生物依据这种信号进行繁殖、产卵和迁徙，也就是说河流还肩负着传递生命信息的任务。生物群落连续性：沿河的水生与陆生生物随之生存繁衍，相应形成了上中下游多样而有序的生物群落，包括连续的水陆交错带的植被，自河口至上游洄游的鱼类以及沿河连续分布的水禽和两栖动物等，组成了具有完善结构与功能的河流生态系统。大坝将河流拦腰斩断，形成了河流的非连续性特征，改变了连续性河流的规律。由于水库泥沙淤积及营养物质被截流，大坝下游河流走廊的营养物质输移扩散规律也发生改变。不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。改变了信息流规律鲥鱼鲟鱼洄游小黄鱼水库运行改变河流的水文条件及水文周期规律1改变了下游水文条件从水库中超量引水用于供水、灌溉等目的，使大坝下游水量锐减，引起河流干涸与断流。地下水位下降。2.水文脉冲规律的均一化自然河流的水文周期有明显的丰枯变化，河流生物随之呈现脉冲式的周期变化。水库的调度服从于发电、供水和防洪等需求，使年内径流调节趋于均一化，对河流走廊产生压力。改变了河流生态系统的信息流的规律水库运行引起河流地貌学特征变化在库区，由于水库泥沙淤积，不仅影响水库寿命，也改变了栖息地状况截留了河流的营养物质，造成“生态阻滞”，在库区局部可能产生富营养化现象在大坝下游，因为水流携沙能力增强，加剧了水流对于河岸的冲刷，可能引起河势变化，改变了生物栖息地状况。水利水电工程对生态胁迫的后果表现为河滨植被、河流植物面积减少，鱼类的产卵条件发生变化，鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失。水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落多样性将随之降低。3.水库的生态调度构建与生态友好的水利工程技术体系两种对立的理论资源主义（Resourcism），主张最大限度持续地开发可再生资源。自然保护主义（Preservationism），其主要观点是对于自然界中的尚未开发区域，反对人类居住和进行经济开发。对于水利工程对于生态系统的胁迫，存在着两种认识及两种对策。一种是片面强调水利工程对生态系统的负面影响，对新建大坝和水利工程一律反对，主张拆坝。在西方国家一些极端环保主义组织和人士就持这种态度，是一种“因噎废食”的路线。另一种认识是正视这些负面影响，对水利工程的工程理念进行反思，以“趋利避害”的态度，改进和完善水利工程的规划和设计技术，构建与生态友好的水利工程技术体系环境技术生态模型人类生态系统清洁生产循环经济生态工程立法全球环境问题：气候变化，酸沉积物，臭氧损耗,热带雨林减少……自然河流生态系统人类活动水文条件变化河流地貌特征变化被干扰的河流生态系统人类活动传统治污技术环境立法资源管理生态水利工程水文条件改善栖息地建设清洁生产生态产业超量用水污染毁林围垦水利水电工程物种恢复造林水土保持城市化生态工程学的定义1993年美國科学院所主辦的生態工法研討會中对生态工程学（Ecologicalengineering）定義为：“将人类社会与自然环境相结合，以达到双方受益的可持续的生态系统的设计方法。”（1993年）生态工程包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等的生态建设。生态水利工程学定义生态水利工程学（Eco-HydraulicEngineering）作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程学的研究对象河流生态修复规划方法；河流整治生态技术；水库生态调度技术污染水体生态修复技术；河流生态健康评估技术……什么是水库生态调度？水库生态调度是从管理的角度，通过水库的合理调度，在满足经济社会需求的前提下，兼顾河流的生态健康和可持续性需求的技术方法。河流生态调度是河流生态补偿的重要手段之一。水库生态调度的任务1.尽可能恢复河流的连续性2.尽可能保证水库下游的生态需水，尽可能模拟自然水文周期3.尽可能恢复生境的空间异质性，改善生物栖息地质量水库生态调度研究难点1权衡经济社会效益与生态效益的关系，建立相应的法规、模型和评估指标体系，涉及生态系统服务功能价值评估，绿色GDP等，3E平衡：简言之，就是在经济发展(Economy),社会公平(Equity)和保护生态（Ecology）这3E间寻求平衡。2建立各个利益相关者的协调机制，防洪、发电、灌溉、供水、航运、渔业、旅游等部门利益的协调，建立水利、生态、环境、水电等跨学科合作体系。3如何兼顾河流全流域、大坝上下游、梯级水库联合运行的利益和生态效益4关注中国国情和每条河流的个性，寻找合理调度的关键点约束条件：自然、经济、社会、历史、文化、人口调控空间、措施、技术5.若干技术难点水库合理调度与河流营养物输移转化规律变化与提高生物多样性的相关关系水库泥沙淤积问题筑坝引起河流地貌学特征的演变与栖息地质量关系及其补偿大坝泄水孔口合理调度，克服水库温度分层现象及水流含氧量降低对于鱼类影响自然水文周期规律模拟与下游生物群落多样性的相关关系大坝下游地表水（蓝色水）、土壤水（绿色水）和地下水的联合调控问题通过合理调度控制水库富营养化生态修复的评估方法和指标体系生态水文学、生态水力学和生态水工学的应用基础理论创新与应用小结1以大型水利水电工程为例，概述了人类社会与生态系统共享水资源的基本现状和理念。2结合国内外大型水利水电工程，尤其三峡水利水电工程，讲解了水利水电工程对于河流生态系统的胁迫作用与影响。3讲解了生态水工学，生态环境学等基本概念，论述了大型水电工程水库的生态调度问题作业1.解释生态调度、生态工程学、生态水利学、水库生态调度？2.试述河流生态价值？3.论述水利工程对河流生态系统的胁迫作用及影响？