水库型饮用水水源地生态系统适应性管理探讨

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( 3) 水库生态系统演替方向或者系统功能往往受 人类干扰活动影响,如在水库中大量放养鱼类,而放养 鱼类比例和生态类型不合理,会导致水库部分生态位 缺失。
( 4) 水库消落带是水陆之间的过渡性连接带,具 有水陆两种类型的生态系统结构、功能和独特的景观 特征,生态系统十分脆弱。
( 5) 流域人口密度过大,公路、铁路运输繁忙且与 水库之间无隔离防护设施,旅游规模过大,都会产生水 源地安全隐患。
水库生态系统适应性管理的基本特征包括以下 3 个方面:
( 1) 恢复力。表示水库生态系统受干扰后回到原 有系统状态的能力。
( 2) 适应性。是水库生态系统外部驱动因子及内 在过程恢复力基本特征的综合响应。
( 3) 生态系统适应循环与跨尺度影响。即在两个 干扰事件之间,生态系统将经历入侵、保持、破坏、调整 4 个环节。
系统适应性管理基本概念出发,分析了水库生态系统特征、生态胁迫因子,构建了水库型水源地生态系统适应
性管理框架,提出了以饮水安全为目标的水库型水源地生态适应性管理方案。通过对水库型水源地生态系统
适应性管理的探索,有助于加强我国水源地生态系统有效管理,对水源地管理和保护具有积极的理论与实践
指导意义。
关 键 词: 饮水安全; 生态系统; 水动力条件变化; 适应性管理; 水库型水源地
水库型水源地生态系统特征分析是制定管理决策 的核心步骤,并可为实施水库生态修复、生物操纵等技
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人民长江
2012 年
术和管理措施提供直接依据。
3. 2 生态胁迫因素分析
水库型水源地生态系统适应性管理需要对水源地 区域生态系统各要素的驱动因子、限制性条件进行深 入分析。从水源地区域生态特征、区域生态系统功能 出发,可分析得出水源地流域主要生态胁迫因素如下。
( 1) 概念模型建立。多数概念模型针对的是未被 干扰的自然水体,少数考虑了人类活动因素。各种概 念模型的尺度不同,采用的非生命变量侧重点也有所 不同,主要包括水文学和水力学两大类参数。对于水 库生态系统而言,现有模型从不同角度理解水库生态 系统的概念框架,各自有其局限性,因此需要针对水库 的具体情况构建概念模型。
( 1. 深圳市北部水源工程管理处,广东 深圳 518110; 2. 水利部中国科学院水工程生态研究所 水利部水工程 生态效应与生态修复重点实验室,湖北 武汉 430079; 3. 深圳市水务局 科技处,广东 深圳 518036)
摘要: 针对我国对生态系统适应性管理还缺乏统一的认识,以及缺乏在水库型水源地实地应用的情况,从生态
第9 期
陈春浩,等: 水库型饮用水水源地生态系统适应性管理探讨
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生态系统认识的有限性,实施生态系统适应性管理就 能不断调整现有的管理措施,通过实践和监测来检验 和修正管理模式,从而达到一种非线性的适应性动态 管理。
目前我国对生态系统适应性管理还缺乏统一的认 识,对水库型水源地实施这种先进的管理模式也缺乏 研究,有关理论方法也有待于进一步的发展完善。本 文根据水库型水源地生态系统特征和生态胁迫背景, 探讨水库型水源地实行生态系统适应性管理的可行性 及方案。
即使在稳定期,由于水库调度与利用,使库水位高 频率波动,常常导致水生生物缺乏足够的时间完成生 活史,种群数量难以维持。因此水库中生物以 r - 对 策者为主,浮游生物成为最能反映水库生态状况的类 群,在水库生态系统中起关键作用。分析水库型水源 地生态系统特征应主要关注两个关键问题。
( 1) 水库生态系统的结构与过程。结构与过程是 生态系统研究的核心。在水库中,营养状况和食物网 结构反映了物质在水库生态系统中的循环过程,是分 析水库生态系统特征的基础。水库中存在着多种重要 的生态过程,如: 初级生产( 光合作用) 、生物捕食与被 捕食、生源要素的生物地球化学循环等,均会对水库生 态系统的组成和演替产生影响,水库生态系统特征分 析主要是建立在这些过程的分析基础之上。
( 3) 监测是判断水库生态系统管理效果的基础, 通常的水环境监测是采取物理、化学手段,而科学准确 地认识水库生态系统还应考虑生态学信息。生态学信
息来自生态监测,包括水库生态系统生物群落各组分 的变动情况,人为干扰后的生物种群动态和群落演替 过程等。
图 1 水库型水源地生态系统适应性管理框架
4. 2 关键技术
根据《中共中央国务院关于加快水利改革发展的 决定》( 中发[2011]1 号) 提出的到 2020 年“城镇供水 水源地水质全 面 达 标 ”的 要 求,全 国 许 多 重 要 水 库 型 饮用水水源地正在实施水质达标建设工作以保障饮用 水安全,不仅制定了相关规划和方案,还积极实施水源 地生态修复、水质监测、藻类监测、生态系统健康评价、 生物监测预警、污染事故防范预警等多项管理和保护 措施,构建 水 源 地 安 全 保 障 体 系[2]。 但 是,许 多 水 库
2 基本特征与理论框架
适应性管理是指围绕系统管理的不确定性展开的 一系列规划、设计、监测、资源管理等行动,确保系统整 体性和协调性的动态调整过程,目的在于实现系统健 康及资源 管 理 的 可 持 续 性[3]。 水 库 生 态 系 统 适 应 性 管理是以水库生态系统可持续性,以及社会、经济、生 态系统综合效用的最大化为目标,在不断探索、认识水 库生态系统内在规律、干扰过程的基础上,采取的以提 高实践与管理水平为目标的系统过程,其核心任务是 对水库生态系统驱动因子的恢复力、适应性及生态系 统适应循环的辨识,并在此基础上提出管理模式与对 策。
( 1) 根据历史资料与现场监测结果分析生态系统 特征,一方面可辨析水库目前存在的生态问题,确定水 库生态系统管理目标; 另一方面可建立生态系统概念 模型。
( 2) 适应性管理则系根据生态系统管理目标,结 合概念性模型,简单模拟,探讨管理对策,并对实施效 果进行监测与评价,依据评价结果修正管理目标与概 念性模型,循环往复,不断完善。
( 2) 监测与评价技术。生态系统管理策略可以看 作是一种有待于通过研究和监测来检验和修正的假 设。适应性管理在很大程度上有赖于生态系统状态的 监测与评价,在监测项目、评价技术和管理对策的制定 过程中,应开展深入的讨论[7]。监测项目应包括与水 库系统管理决策密切相关的内容。随着生态系统状态 的变化和认识水平的提高,对监测内容及评价技术进 行必要的调整,这是适应性管理的特点之一。
( 7) 重新对问题、目标、概念性模型、措施和监测 计划进行评价和调整,建立合理的监测网络与评价体 系,包括评价指标、评价方法与标准,是决定评估管理 成败的重要环节[7]。
生态系统适应性管理以生态系统各要素或整体恢 复力为调控与管理的目标,使复杂的、难以预测的生态 系统演替与发展有了新的理论与操作手段,通过分步 实施、调整,达到保持水库生态系统可持续发展,或新 的演替条件下社会、经济、生态效用最大化的目标。
4 生态系统适应性管理方案
4. 1 管理框架
实施生态系统适应性管理需要建立一套完整的框 架体系,本文参考国内外生态系统适应性管理的实践 经验[9],提出了水库型生态系统适应性管理框架。管 理框架包括 5 个部 分: 数 据 收 集 ( 实 地 监 测、历 史 资 料) 、水库生态系统特征及生态问题识别、水库生态系 统管理目标及概念性模型、生态系统适应性管理效果 监测及评价、生态系统适应性管理对策,见图 1。
第 Fra Baidu bibliotek3 卷 第 9 期 2012 年5 月
文章编号: 1001 - 4179( 2012) 09 - 0096 - 04
人民长江 Yangtze River
Vol. 43,No. 9 May, 2012
水库型饮用水水源地生态系统适应性管理探讨
陈 春 浩1 ,赵 先 富2 ,胡 菊 香2 ,金 可 礼1 ,李 良 庚1 ,栾 建 国3
仍面临富营养化趋势加剧,面源污染尚未得到根本控 制,内源污染日益突出,藻类异常增殖和水华暴发导致 水库生态系统结构和功能受损等。
当前,生 态 系 统 适 应 性 管 理 ( Adaptive ecosystem management) 作为一种新的理论与操作手段,在许多西 方发 达 国 家 的 水 资 源 管 理 中 得 到 运 用 并 取 得 成 功[3 - 7]。生态系统管理是基于对生态系统特征、结构 和过程的理解,并从系统性的角度分析和制定管理策 略。生态系统管理与传统管理的根本区别在于: 适应 性管理是从试错角度出发,管理者随环境变化特别是 不确定的影响,不断调整战略来适应管理需要; 而传统 管理模式一般采用行政指令,对不确定问题考虑甚少, 管理滞后 现 象 突 出[3]。 生 态 系 统 适 应 性 管 理 是 一 种 全新的管理理念,它以长期的可持续发展为目标,通过 有效的政策和技术手段来实现,将生态系统适应性管 理理念和方法应用到水库型水源地管理,是水库型水 源地管理理论与实际的迫切需要。由于水库型水源地 生态系统具有复杂性、事件发生的不确定性和人类对
中图法分类号: X52
文献标志码: A
1 概述
随着水环境污染加剧,为保障供水水质良好,有条 件的城市纷纷转由水库供水。水库型水源地在沿海一 些省份 已 占 县 以 上 城 市 集 中 式 饮 用 水 源 地 数 量 的 70% 以上,其他非水库供水城市也在积极创造条件转 由水库供水[1],水库型水源地的数量和供水人口正在 不断增加。因此,做好水库型饮用水水源地的管理和 保护,维系水源地生态系统健康,是实现持续提供安全 饮用水的重要保障。
生态系统适应性管理概念框架一般包括: ( 1) 明确需要解决的问题。 ( 2) 制定管理的目的和目标。 ( 3) 建立概念性模型,对主要生态胁迫因子和不 确定因素进行识别。生态系统适应性管理过程中,由 于生态系统演替方向变化或者系统功能调整的影响, 需要根据水库生态系统的目标实时调整管理目标。因 此,水库生态系统管理目标不是一成不变的,而是一个 随生态系统不断调整适应的循环过程。 ( 4) 对不同适应性管理措施可能带来的影响进行 模拟计算与分析。 ( 5) 根据优化决策,实施具体的适应性管理措施。 ( 6) 建立协同适应性管理平台,实现统一管理。
3 生态系统特征及胁迫因素分析
3. 1 特征分析
水库是一种介于河流和湖泊间的半人工半自然的 水体,受防洪和调蓄的影响,水位波动较大,生物多样 性远低于 天 然 湖 泊[8]。 水 库 建 成 初 期 通 常 还 具 有 河 流特征,伴随蓄水过程,水位上升、流速下降、水流滞留 时间延长、生物群落由流水性种类向静水性种类演替、 生态系统结构与水动力条件发生明显变化。水库生态 系统的演替主要分为 3 个阶段: 营养物质上涌期、生态 过程协调 稳 定 期 和 水 库 富 营 养 化 及 功 能 丧 失 期[8]。 水库生态系统适应性管理的目标之一是使水库尽可能 长时间维持在生态过程协调稳定期。
收稿日期: 2011 - 09 - 02 基金项目: 水利部公益性行业专项“河流生态修复适应性管理决策支持系统”( 200801023) ; 深圳市水务局科研项目( 0832 - SF-
CX10SZC050) 作者简介: 陈春浩,男,工程师,主要从事水生态保护及水资源管理工作。E - mail: 1873648623@ qq. com 通讯作者: 赵先富,男,副研究员,博士,主要从事水生态监测与评价方面的研究工作。E - mail: phycology@ gmail. com
( 2) 关键生态过程驱动因素。水库中的一些理化 及水文因子,如: 水动力扰动、热分层、热混合以及水位 变动等,大多会对水库关键生态过程产生影响。此外, 外部环境,如水源地所在流域经济发展而引起的污染 物输入、沿岸植被带破坏以及由于流域内土地利用格 局调整而引起的水文和土壤侵蚀变化等,也会给水库 生态系统的变化带来重大影响。
( 1) 水库型水源地一般存在降水季节分布不均、 水量变化大、水 滞 留 时 间 短 的 特 点,而 水 源 地 基 本 功 能,如供水、水量调节、灌溉、防洪等常常受到降水的影 响,导致水库自净能力及抗干扰能力减弱。
( 2) 如果流域的非点源、点源污染排放未得到有 效控制,将对水库生态系统产生巨大压力,甚至导致水 华暴发,严重影响水库生态系统健康。
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