水利工程论文-河流健康评估的原则和方法.doc

水利工程论文-河流健康评估的原则和方法摘要：河流健康评估应包括物理化学评估、生物栖息地质量评估、水文评估和生物群落的评估等内容。评估需要建立生境因子与生物因子的相关关系，需要建立基准点即参照系统，需要明确水文条件、水质条件和栖息地质量三个要素，需要因地制宜地为每一条河流建立健康评估体系及建立生物监测系统和网络。关键词：河流健康评估生境参照系统栖息地水文河流健康概念是河流管理的一种评估工具，其目的是建立一套河流生态系统评估体系，评估在自然力与人类活动双重作用下，在长期进化过程中河流生态状态的变化趋势。河流健康概念包含了对于人类合理开发河流现实的承认，寻求在生态保护与水资源开发之间取得平衡点，河流健康概念是相对的，需要建立种参照系统，经与这个参照系统比较获得现实河流生态状况的评价。我国近十余年来开展的河流环境评估，主要是基于水质的物理一化学监测的环境评估，其不足是忽视了河流的水文、水质条件以及河流地貌条件的变化对于河流生物群落的影响。河流健康概念的建立，导致谋求建立较为完善的评估体系，对于河流生态系统状况进行综合评估。如何建立评估体系，是河流健康评估的关键技术问题。一、建立河流健康评估体系的原则1建立生境因子与生物因子的相关关系生态系统是指一定空间中的生物群落(动物、植物、微生物)与其环境组成的系统，其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的功能复合体。生态系统是由生物和生境两大部分有机组成，生命部分是生态系统的主体，生境是生命支持系统。河流是水域生物生命的载体，又是水域生态系统物质流与能量流传输的介质。在评估体系中需要重视河流生物群落的历史、生存和演变过程，需要重视水域生物群落与河流生境之间的耦合关系。监测由于人类活动和自然力作用引起的河流的流量、水质、流速、水温、水深和水文周期的种种变化，调查水利水电工程建设、土地利用以及城市化引起的河流地貌学特征的变化，确定生物因子与生境因子之间定性或定量关系，综合评价这些变化对河流生态系统健康的影响。2确定参照系统河流健康是一个相对概念，需要建立基准点即参照系统，在对比的基础上，进行生态状况的评估。参照系统可以按照时间和空间分类。按照时间分类，取同一条河流历史上的自然状况作为理想参照系统，这往往定义为大规模人类活动前的洪荒时期河流生态状况。我国具有几千年悠久的治河历史，依靠有限的历史资料建立河流原始状况的情景，对我国大多数河流来说是不可能的。因此只能选择掌握一定记录资料、生态状况相对较好的历史状况作为理想参照系统。还有种方法是在历史监测资料缺乏的条件下，同一条河流在同一监测断面上，以当前河流生态状况为参照系统，逐年积累监测数据进行先后变化的趋势评估，分析河流的状态是向健康方向发展还是趋于退化。按照空间分类，可以选择同一条河流生态状况良好的河段作为参照系统，也可以选择自然与经济社会条件类似的生态状况良好的另一条河流作为参照系统。国外也有种在建立历史资料调查分析的基础上人为规定的“理想参照状态”，定义为“可以达到的最佳状态”，如美国环境署执行的生物快速评估草案(R.B.P)就属这一类。3明确影响河流生态系统健康的要素水文条件、水质条件和栖息地质量是影响河流生态系统健康的三要素。河流枯竭、断流以及水体污染造成河流生态系统退化和富营养化，已经有许多研究成果和案例。栖息地质量是河流健康的重要胁迫因子。栖息地对于河流生态系统的作用分析，是基于河流地貌学原理。研究表明，假设在水量与水质条件不变的情况下，生物群落多样性与生境的空间异质性存在线性关系。个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。河流的空间异质性具体表现为河流地貌学特征的多样性，包括河流系统的纵向连续性，河流洪泛区的侧向连通性，河流形态的蜿蜒性，河床断面多样性以及岸坡材料和岸边植被结构等。研究成果还表明，对于自然河道和岸边结构的干扰是河流生物结构和功能退化的主要原因。4河流健康标准中应包括为社会兴利的内容河流健康概念不同于强调保护原生态的自然保护主义的观点，而是包含了对于人类合理开发河流现实的承认，河流要为供水、灌溉、发电、航运、旅游等目标服务，力图在保护河流生态系统与开发利用水资源之间取得某种平衡。比如河势摆动有利营养物质的迁移扩散，为生物群落生存繁衍提供机会。但是在一般情况下，为了防洪安全还是把稳固河势作为一项河流健康标准的条件。而在河流堤防设计中，尽可能展宽堤防间距，为洪水留有一定的空间，增强河流侧向的连通性，为鱼类和两栖动物提供避难所和栖息地。5因地制宜地制定每一条河流的健康评估体系我国幅员辽阔，各流域的自然条件不同，经济社会发展水平各异。制定河流健康评估准则既不能照搬国外经验，也不可能制定全国统一的细则标准，应经过调查、论证因地制宜地制定符合流域、地区自然及社会经济条件的健康评估准则。黄河的特点是水少沙多，河势游荡，大部分水量都在人工控制之下，流域内供需矛盾尖锐，水文、水质和生物栖息地都已经发生了巨大的变化。而长江水量丰沛，流域内生物群落多样性水平高，中下游是我国人口密集、经济发达地区，现实的风险一个是三峡工程建成后清水下泄冲刷，引起河势和江湖关系变化导致对于生物栖息地的影响，一个是长江中下游污染加剧；潜在的风险是上游水电梯级开发对于长江健康的长远影响。因地制宜制定河流健康的评估标准，重点是分析对于河流健康的主要胁迫因子。在人为干扰方面，需要分析诸如水体污染、过度取水、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响强度，发现对于生态系统的主要胁迫因子；在自然条件方面，要综合气象、水文、生物群落、植被、景观、土地等多种因素，明确具体河流的健康定位。在河流健康评估准则中，要突出主要胁迫因子，加强对其监测和评估。6建立完整的生物监测系统，进行长期监测和评估河流健康评估的基础是河流生态监测数据资料。我国已经形成了较为完善的水文监测体系，需要建立的是生物监测系统和网络。监测方法从使用复杂仪器到简单的现场目测记录，可根据河流规模不同因地制宜确定。因为河流生态系统演替是一个长过程，所以要强调生物监测资料长系列，才能进行长期的河流健康评估。二、河流健康评估的内容1物理一化学评估物理一化学评估作为河流健康评估指标之一，是因为这些指标可以反映河流水流和水质变化、河势变化、土地使用情况和岸边结构。物理量测参数包括流量、温度、电导率、悬移质、浊度、颜色。化学量测参数包括pH值、碱度、硬度、盐度、生化需氧量、溶解氧、有机碳等。其他水化学主要控制性指标包括阴离子、阳离子，营养物质等(磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨、硅)。在河流健康评估中应突出物理一化学量测参数对河流生物群落的潜在影响。比如总磷、总磷总氮和叶绿素等，可能导致水体的富营养化；由于盐的输入可能改变电导率造成某些敏感物种死亡；生化需氧量(BOD)的降低会引起生物窒息，造成鱼类死亡；由于泥沙输移造成悬移质和浊度变化，引起淤积和地貌特征变化，改变吸附在泥沙颗粒表面上的营养盐的输移规律及栖息地质量；由于污染引起pH值、有机物和金属等参数变化，可能造成敏感生物的减少等。一些机构和研究者倾向于综合各种水质指数为一组简单的水质指数，目的是可以满足社会公众对于水质的关注需求。这种非专业的综合水质指标采用数量不多的指数作为一种工具，可以表示水体受损的相对水平，也可以对于水质改善过程进行评估，并且研究随时间演