水库型饮用水水源地生态系统适应性管理探讨

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。
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。
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。
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。
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。
（ 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。
（ 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
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。
第 43 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
（ 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。
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
（ 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。
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。
（ 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） 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。
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。
（ 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。