陳昂 隋欣 王東勝 廖文根 吳賽男

摘要：本文從水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)入手，分析了水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征、演替規(guī)律和水利水電工程修建后水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的演替變化，從縱向、橫向、垂向三個(gè)維度提出了水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的空間特征和生態(tài)環(huán)境特性，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)技術(shù)體系，為開(kāi)展后評(píng)價(jià)工作提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)；環(huán)境影響后評(píng)價(jià)；技術(shù)體系

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.06.010

中圖分類(lèi)號(hào)：X820.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-6444（2015）06-0041-04

水利水電工程環(huán)境影響后評(píng)價(jià)是指對(duì)水利水電項(xiàng)目實(shí)施后的環(huán)境影響和環(huán)保措施有效性進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)和驗(yàn)證性評(píng)價(jià)，并提出補(bǔ)救方案或措施，以實(shí)現(xiàn)水利水電工程的可持續(xù)發(fā)展。水利水電工程中對(duì)環(huán)境影響較大的是水庫(kù)大壩的建設(shè)對(duì)庫(kù)區(qū)及下游的生態(tài)環(huán)境影響，與河流生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)不同，水庫(kù)有其自身特殊的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特征，構(gòu)建能夠反映水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)特征的環(huán)境影響后評(píng)價(jià)技術(shù)體系，對(duì)豐富和完善水利水電工程環(huán)境影響后評(píng)價(jià)工作具有重要意義。在已有研究中，評(píng)價(jià)內(nèi)容集中于下游生態(tài)流量的分配、敏感目標(biāo)保護(hù)措施的有效性以及水庫(kù)淹沒(méi)對(duì)土地、動(dòng)植物和森林資源的影響等方面，鮮見(jiàn)將生態(tài)系統(tǒng)與水庫(kù)工程相結(jié)合開(kāi)展環(huán)境影響后評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)報(bào)道。水利水電工程環(huán)境影響后評(píng)價(jià)在國(guó)內(nèi)尚處于發(fā)展初期，未形成系統(tǒng)的理論方法，影響了評(píng)價(jià)工作在國(guó)內(nèi)的普及和開(kāi)展[14]。本研究在分析水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、演替階段和特征以及生態(tài)環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)技術(shù)體系，以期為建立水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)方法、開(kāi)展后評(píng)價(jià)工作提供理論支持。

1水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

水庫(kù)又稱(chēng)為人工湖泊，是水利工程建筑物攔洪蓄水和調(diào)節(jié)水流而形成的一種半人工半自然水體[56]。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以從空間和時(shí)間兩方面加以描述。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間結(jié)構(gòu)自水庫(kù)開(kāi)始蓄水至水庫(kù)消亡可分為水庫(kù)的發(fā)育階段和水庫(kù)湖沼化階段，發(fā)育階段又可分為蓄水前、發(fā)育期和成熟期三個(gè)時(shí)期。就大型水庫(kù)而言，水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)在橫向上自水庫(kù)水體至岸邊陸地通?？梢詣澐譃槿齻€(gè)部分，即：水生生態(tài)環(huán)境、消落帶生態(tài)環(huán)境和陸生生態(tài)環(huán)境。其中，水生生態(tài)環(huán)境在縱向自水庫(kù)的入水口至大壩方向上可以劃分為河流區(qū)、過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)三個(gè)區(qū)域，在垂向上自水體表面至底泥可以劃分為表層、中層、底層和基底。

水庫(kù)的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水庫(kù)存在物理、化學(xué)和生物學(xué)上的梯度特征，表現(xiàn)為激流生境到靜水生境的過(guò)渡，水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不斷進(jìn)行著物質(zhì)、能量等交換，構(gòu)成了完整的水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)。

2水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的演替階段

水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間特征表現(xiàn)在水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期演替和隨年內(nèi)調(diào)度運(yùn)行而表現(xiàn)的季節(jié)性短期演替兩個(gè)方面。

2.1長(zhǎng)期演替

從初期蓄水開(kāi)始進(jìn)入水庫(kù)的發(fā)育階段，一般運(yùn)行4～10年水庫(kù)的各類(lèi)水生態(tài)指標(biāo)開(kāi)始穩(wěn)定，期間主要受蓄水期物理、化學(xué)和生物過(guò)程的影響，各類(lèi)水生態(tài)指標(biāo)變化趨勢(shì)具有一定規(guī)律。湖沼化是水庫(kù)發(fā)育成熟后的生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定變化時(shí)期，生境變化受人類(lèi)活動(dòng)影響為主，與湖泊的演替特征類(lèi)似。

2.2短期演替

水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的年內(nèi)調(diào)度分為四個(gè)時(shí)期：泄水變動(dòng)期、低水位運(yùn)行期、蓄水變動(dòng)期、高水位運(yùn)行期。蓄水后，徑流枯水期、平水期和豐水期的季節(jié)性變動(dòng)與人為調(diào)度相結(jié)合，形成新的水文過(guò)程，枯水期水位增高、豐水期水位降低，呈反季節(jié)變化態(tài)勢(shì)；水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)行容易對(duì)庫(kù)區(qū)水環(huán)境造成不良影響，水動(dòng)力條件較差期間易發(fā)生水華災(zāi)害，正常蓄水位與低水位之間的漲落形成的消落帶是水庫(kù)管理需要重點(diǎn)關(guān)注的敏感區(qū)域。

3水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的演替特征

3.1時(shí)間演替特征

水庫(kù)建成初期保留著原來(lái)河流的特征。攔河筑壩后，水庫(kù)的水文、水動(dòng)力、水質(zhì)與生物類(lèi)群的變化首先表現(xiàn)為水體結(jié)構(gòu)形態(tài)和循環(huán)過(guò)程等物理變化，其次是物質(zhì)能量流動(dòng)的變化，進(jìn)而表現(xiàn)為生物過(guò)程的變化[78]。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間演替特征見(jiàn)表1。

3.2空間演替特征

水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)變化特征體現(xiàn)為水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的水環(huán)境、水化學(xué)、生物學(xué)特征等方面的差異性[9]。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的空間特征見(jiàn)表2。

河流區(qū)溶解氧和溶解物質(zhì)分布比較均勻，營(yíng)養(yǎng)鹽、無(wú)機(jī)和有機(jī)顆粒物豐富；浮游植物的生長(zhǎng)受光抑制，生物量及生長(zhǎng)率相對(duì)比較低；大粒徑泥沙沉淀，吸附著大量營(yíng)養(yǎng)鹽的淤泥和黏土被輸送到過(guò)渡區(qū)

縱向過(guò)渡區(qū)淤泥、黏土和細(xì)顆粒有機(jī)物等懸浮物開(kāi)始沉積；區(qū)域內(nèi)透明度升高，浮游植物生長(zhǎng)的光照抑制現(xiàn)象得到改善；水中營(yíng)養(yǎng)鹽被淤泥和黏土吸附，濃度降低

湖泊區(qū)夏季的水溫分層現(xiàn)象十分明顯，一年中大部分時(shí)間底層水含氧不足；水體處于營(yíng)養(yǎng)缺乏狀態(tài)，表層水的營(yíng)養(yǎng)鹽含量降低；浮游植物的生長(zhǎng)主要受營(yíng)養(yǎng)鹽限制

水生生態(tài)環(huán)境常年淹沒(méi)的庫(kù)區(qū)水體，是水庫(kù)周邊水生生物發(fā)育的物種來(lái)源基地

橫向消落帶生態(tài)環(huán)境水庫(kù)季節(jié)性水位漲落使庫(kù)區(qū)被淹沒(méi)土地周期性露出水面的區(qū)域。水位在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，最高和最低水位之間的地帶周期性地被淹沒(méi)

陸生生態(tài)環(huán)境接近水體而不被水體淹沒(méi)的地帶；位于最高水位之上，頻繁的人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水庫(kù)影響較大；消落帶陸生生物的自然發(fā)育基地和泥沙、污染物的直接來(lái)源

表層水氣交換良好，光照充足，有利于植物進(jìn)行光合作用；河水含有較豐富的氧氣，有利于好氧生物的生存和微生物的分解作用

垂向中下層氧氣、陽(yáng)光逐漸減弱；浮游生物、魚(yú)類(lèi)等隨之減少

基層淤泥、黏土和細(xì)顆粒有機(jī)物等大量沉積，環(huán)境條件比較穩(wěn)定

[HT]

3.3生物群落演替特征

水庫(kù)蓄水淹沒(méi)了大量土地，使得水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力水平大幅度降低。水庫(kù)運(yùn)行使庫(kù)區(qū)和流域生態(tài)系統(tǒng)等初級(jí)生產(chǎn)力發(fā)生了較大變化。水庫(kù)是一個(gè)由上下游、左右岸構(gòu)成的相對(duì)完整的連續(xù)體，其時(shí)空結(jié)構(gòu)的四維特征在流速、泥沙、懸浮物、水交換、水位等方面表現(xiàn)明顯，使生物群落結(jié)構(gòu)向著適應(yīng)水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的方向變化。庫(kù)區(qū)生物群落及區(qū)系分布受水溫結(jié)構(gòu)及溶解氧等條件的影響。蓄水后庫(kù)區(qū)水環(huán)境條件波動(dòng)很大，生物缺乏足夠的時(shí)間進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖，種群難以擴(kuò)充，因此生物多樣性相對(duì)較低[1012]。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)不同生物群落的發(fā)育特征見(jiàn)表3。

[KH-*1D]

表3水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)不同生物群落的發(fā)育特征

[JZ）]

Table 3Development characteristics of different biological communities in reservoir ecosystem

生物群落發(fā)育特征

藻類(lèi)水庫(kù)中富含有機(jī)物質(zhì)及其分解產(chǎn)物氮、磷等，為藍(lán)藻等創(chuàng)造了大量繁殖條件

高等植物水位較穩(wěn)定的水庫(kù)，高等植物發(fā)達(dá)，但水庫(kù)中高等植物的過(guò)度生長(zhǎng)常導(dǎo)致沼澤化；在叢生有高等植物的水庫(kù)，浮游生物和底棲生物都比較豐富；高等植物叢生區(qū)是許多魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)卵場(chǎng)所；在高等植物不發(fā)達(dá)的水庫(kù)，魚(yú)類(lèi)種類(lèi)和數(shù)量較少

浮游動(dòng)物典型流水性動(dòng)物和高等甲殼類(lèi)、浮游幼蟲(chóng)等數(shù)量減少；在河流中一般數(shù)量不多的浮游甲殼類(lèi)，在水庫(kù)中廣泛繁殖

底棲生物靜水性動(dòng)物區(qū)系，如搖蚊幼蟲(chóng)、水蚯蚓，以及某些軟體動(dòng)物大量繁殖起來(lái)；主要分布在水庫(kù)的湖泊區(qū)和過(guò)渡區(qū)

魚(yú)類(lèi)在急流中生活和繁殖的種類(lèi)，其數(shù)量急劇減少，大都離開(kāi)水庫(kù)而上溯到河流中；在靜水和微流水生活和繁殖的魚(yú)類(lèi)迅速增加

[HT]

4水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)技術(shù)體系

4.1水庫(kù)建設(shè)與運(yùn)行影響分析

水庫(kù)工程的建設(shè)運(yùn)行對(duì)水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的影響體現(xiàn)在多個(gè)方面。生物是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中比較敏感的指示性指標(biāo)，對(duì)生物的影響主要表現(xiàn)在對(duì)重要生物資源、生物多樣性、生物群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力變化的影響，如表4所示。

4.2環(huán)境影響后評(píng)價(jià)技術(shù)體系

全面、系統(tǒng)地分析水庫(kù)建設(shè)與運(yùn)行對(duì)庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響是確定評(píng)價(jià)內(nèi)容和建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的前提。在評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)緊扣生態(tài)保護(hù)目標(biāo)與已核實(shí)的生態(tài)環(huán)境調(diào)查結(jié)論，對(duì)水庫(kù)建設(shè)與運(yùn)行對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要表現(xiàn)在水文情勢(shì)、水環(huán)境質(zhì)量、水溫結(jié)構(gòu)特征、局地氣候和重要生物資源等方面，評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)遵循綜合性、代表性和可操作性的原則。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)所涉及的評(píng)價(jià)因子眾多，各因子邏輯關(guān)系復(fù)雜?，F(xiàn)有研究采用較多的主要是前后對(duì)比法、邏輯框架法、層次分析法和綜合指數(shù)法等，具

體指標(biāo)評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)與分析方法與《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)手冊(cè)水利水電工程》中所述方法基本相同，本研究采用綜合指數(shù)法計(jì)算水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境影響。

根據(jù)水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)不同發(fā)育時(shí)期的實(shí)際情況，選取其中的特征評(píng)價(jià)因子建立相應(yīng)的水生生態(tài)環(huán)境指標(biāo)，水利水電工程對(duì)水生態(tài)的影響集中體現(xiàn)在改變了河道的天然形態(tài)、水文及水動(dòng)力條件，對(duì)水生生物的影響集中體現(xiàn)在對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響上，消落帶的水文條件復(fù)雜，不利于形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，消落帶生態(tài)環(huán)境指標(biāo)包括消落帶內(nèi)部特征和生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，陸生生態(tài)環(huán)境指標(biāo)可以從河岸帶的地貌特征、植物特征和動(dòng)物特征三個(gè)方面來(lái)建立，從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行評(píng)價(jià)。水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境影響后評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)圖1。

5結(jié)論

根據(jù)水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)演替特征有利于識(shí)別后評(píng)價(jià)指標(biāo)及指標(biāo)的變化規(guī)律，能夠清楚地判別水利水電工程的建設(shè)和運(yùn)行對(duì)不同時(shí)期生態(tài)環(huán)境的影響，為合理提出防治措施提供支撐，為我國(guó)水利水電工程環(huán)境影響后評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展提供技術(shù)參考。

我國(guó)水庫(kù)分布區(qū)域廣泛，各地區(qū)水文、氣象等條件差異很大，難以形成普適性的水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此現(xiàn)階段亟須開(kāi)展水利水電工程的環(huán)境影響后評(píng)價(jià)工作，建立分區(qū)或分類(lèi)評(píng)價(jià)方法。水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)不斷遇到一些新的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，需要不斷調(diào)整和完善水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)的內(nèi)容和技術(shù)方法，逐步形成適用于我國(guó)的評(píng)價(jià)體系。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1]張虎成， 陳國(guó)柱， 羅友余. 流域水電開(kāi)發(fā)環(huán)境影響后評(píng)價(jià)實(shí)踐與思考[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理， 2010（8）： 176178.

[2]陳昂， 隋欣， 王東勝. 國(guó)外水庫(kù)大壩工程環(huán)境影響后評(píng)價(jià)及對(duì)我國(guó)的啟示[J]. 中國(guó)水能及電氣化， 2010（12）： 2631.

[3]Chen A， Sui X， Wang D S， et al. A Brief Review on PostProject Environmental Appraisals of Dam Projects and Recommendations for China[C]//3rd International Conference on Energy and Environmental Protection， ICEEP 2014. Xian， China. Trans Tech Publ， 2014.

[4]陳昂， 隋欣， 廖文根， 等. 基于數(shù)據(jù)云的水利信息化數(shù)據(jù)共享體系構(gòu)建模式[J]. 科技導(dǎo)報(bào)， 2014（34）： 5357.

[5]韓博平. 中國(guó)水庫(kù)生態(tài)學(xué)研究的回顧與展望[J]. 湖泊科學(xué)， 2010（2）： 151160.

[6]Chen A， Sui X， Wang D S， et al. River Ecosystem Health Assessment and Implications for PostProject Environmental Appraisal in China[C]//Proceedings of 2014 International Conference on Material Engineering and Environment Science. Trans Tech Publ， 2014.

[7]Sui X， Chen L， Chen A， et al. Assessment of temporal and spatial landscape and avifauna changes in the Yellow River wetland natural reserves in 19902013， China[J]. Ecological Engineering， 2015， 84： 520531.

[8]陳昂， 隋欣， 王東勝， 等. 黃河下游河道沿岸景觀格局時(shí)空動(dòng)態(tài)變化研究[J]. 水電能源科學(xué)， 2014， 32（11）：107110.

[9]Straskraba M， Tundisi J G. Guidelines of Lake Management： Reservoir water quality management[M]. International Lake Environment Committee， 1999.

[10]林秋奇， 韓博平. 水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)特征研究及其在水庫(kù)水質(zhì)管理中的應(yīng)用[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2001（6）： 10341040.

[11]Ludovisi A， Poletti A. Use of thermodynamic indices as ecological indicators of the development state of lake ecosystems[J]. Ecological Modelling， 2003， 159（23）： 223238.

[12]Akopian M， Garnier J， Pourriot R. A large reservoir as a source of zooplankton for the river： structure of the populations and influence of fish predation[J]. Journal of Plankton Research， 1999， 21（2）： 285297.