陳 昂 ,溫靜雅 ,王鵬遠(yuǎn) ,吳 淼
(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院水電可持續(xù)發(fā)展研究中心,100038,北京;2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心,100012,北京;3.中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司,100038,北京;4.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院,210098,南京)
河流筑壩較大程度影響了壩下河段水生態(tài)系統(tǒng),大壩阻隔作用對(duì)魚(yú)類洄游造成一定威脅,筑壩后下泄一定的生態(tài)流量可保障下游生態(tài)用水需求,通過(guò)模擬或下泄天然流量過(guò)程,保護(hù)下游水生態(tài)系統(tǒng)維持在穩(wěn)定狀態(tài),逐漸恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)健康。下泄生態(tài)流量的確定原則和保障措施一直是水庫(kù)工程建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題,生態(tài)流量監(jiān)測(cè)是實(shí)踐管理過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題。過(guò)去30年,全球許多國(guó)家開(kāi)展了生態(tài)流量研究與實(shí)踐,如Richter提出恢復(fù)河流生態(tài)需要一定的流量與泄放過(guò)程,Arthington提出通過(guò)建立關(guān)鍵水文過(guò)程的生態(tài)響應(yīng)關(guān)系確定生態(tài)流量。為保障生態(tài)流量泄放,許多國(guó)家都制訂了生態(tài)流量監(jiān)測(cè)管理規(guī)范并開(kāi)展長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),不斷調(diào)整優(yōu)化流量泄放過(guò)程,確定不同流量的生態(tài)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的統(tǒng)籌發(fā)展。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)需要政府主管部門、企業(yè)、科研院所和公眾的共同參與,建立生態(tài)流量長(zhǎng)效監(jiān)管機(jī)制,保障生態(tài)流量泄放與監(jiān)測(cè),為“三條紅線”實(shí)施和水資源分配提供決策依據(jù)。目前,生態(tài)流量監(jiān)測(cè)方面的理論成果相對(duì)較少,作為河流生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的關(guān)鍵指標(biāo),生態(tài)流量監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)不能脫離整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)體系,一般作為整個(gè)系統(tǒng)的一項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)機(jī)制主要有三種:①長(zhǎng)效監(jiān)測(cè),通過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)展流域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè),分析流域生態(tài)要素長(zhǎng)期變化趨勢(shì),評(píng)估宏觀尺度的生態(tài)系統(tǒng)變化,如流域土地利用變化的水文響應(yīng);②運(yùn)行調(diào)度監(jiān)測(cè),通過(guò)監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)目標(biāo)用水需求及滿足程度,分析工程運(yùn)行效果,評(píng)估中觀尺度的生態(tài)系統(tǒng)變化,如濕地補(bǔ)水量、航運(yùn)水位需求是否滿足;③生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè),通過(guò)監(jiān)測(cè)針對(duì)具體生態(tài)目標(biāo)的生態(tài)調(diào)度過(guò)程及響應(yīng),分析生態(tài)目標(biāo)關(guān)鍵影響因素及影響過(guò)程,評(píng)估微觀尺度的生態(tài)系統(tǒng)變化,如針對(duì)“四大家魚(yú)”產(chǎn)卵繁殖的生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)。河流生態(tài)系統(tǒng)的宏觀尺度變化涉及多種影響因素的相互作用,如土地利用變化、氣候變化、人類活動(dòng)影響等,因此分析識(shí)別宏觀尺度流量變化的生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)存在一定困難,一般為中觀或微觀時(shí)空尺度、針對(duì)特定目標(biāo)的河流生態(tài)流量監(jiān)測(cè)。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究相對(duì)較少,生態(tài)流量監(jiān)測(cè)方案評(píng)估存在不足,監(jiān)測(cè)效果評(píng)估、生態(tài)效益核算存在一定困難,除棲息地質(zhì)量、棲息地有效性等指標(biāo)外,其他可操作性的評(píng)價(jià)指標(biāo)較少,多以水生生物完成關(guān)鍵生活史過(guò)程的流量需求、維持河流連通性或棲息地生產(chǎn)力的最小流量需求等指標(biāo)為主。我國(guó)在生態(tài)流量監(jiān)測(cè)管理方面以《關(guān)于加強(qiáng)水電建設(shè)環(huán)境保護(hù)工作的通知》(環(huán)發(fā)〔2005〕13 號(hào))為起點(diǎn),在《關(guān)于印發(fā)水電水利建設(shè)項(xiàng)目水環(huán)境與水生生態(tài)保護(hù)技術(shù)政策研討會(huì)會(huì)議紀(jì)要的函》(環(huán)辦函〔2006〕11號(hào))中提出了生態(tài)流量監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)措施和建議,后續(xù)又發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)水電建設(shè)環(huán)境保護(hù)工作的通知》(環(huán)辦 〔2012〕4 號(hào))和《關(guān)于深化落實(shí)水電開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的通知》(環(huán)發(fā) 〔2014〕65 號(hào)),明確提出需確定蓄水期及運(yùn)行期生態(tài)流量泄放設(shè)施及保障措施;實(shí)踐方面對(duì)不同流量的生態(tài)響應(yīng)監(jiān)測(cè)還處于起步階段,僅在一些大型工程開(kāi)展了探索研究,如長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程開(kāi)展的以刺激“四大家魚(yú)”和中華鱘產(chǎn)卵繁殖為目標(biāo)的生態(tài)調(diào)度,黃河小浪底水利樞紐工程開(kāi)展的以泥沙輸送為目標(biāo)的調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn),雖然案例探索取得一定成效,但全國(guó)層面、流域?qū)用娴纳鷳B(tài)流量管理與監(jiān)測(cè),還存在很多亟待改進(jìn)的地方。盡管有學(xué)者提出了基于流量變化對(duì)生物影響的評(píng)估框架,重點(diǎn)評(píng)估棲息地質(zhì)量變化,但對(duì)于政府主管部門的宏觀管理和企業(yè)的落實(shí)運(yùn)行,需要更直觀、有效的監(jiān)測(cè)評(píng)估框架。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)實(shí)踐受多方面因素影響,如監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的選擇、河流生態(tài)系統(tǒng)模型的概化。生態(tài)流量監(jiān)測(cè)目標(biāo)可以分為兩個(gè)層次:一是保障生態(tài)流量泄放的基本目標(biāo),落實(shí)生態(tài)流量泄放措施與監(jiān)測(cè)生態(tài)流量泄放過(guò)程;二是優(yōu)化生態(tài)流量泄放過(guò)程的改進(jìn)目標(biāo),監(jiān)測(cè)日常運(yùn)行調(diào)度與生態(tài)調(diào)度的生態(tài)響應(yīng),可為優(yōu)化監(jiān)測(cè)方案、改進(jìn)管理決策提供支撐。為保障筑壩河流生態(tài)流量,澳大利亞墨累—達(dá)令河流域?qū)嵤┝松鷳B(tài)流量監(jiān)測(cè),涵蓋了流域內(nèi)27條主要河流,但其系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在三個(gè)難點(diǎn):一是關(guān)鍵水生生物和生態(tài)系統(tǒng)功能用水需求不斷增加,同時(shí)許多地區(qū)的基礎(chǔ)資料相對(duì)匱乏增加了決策難度;二是統(tǒng)籌考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)用水需求,未能滿足全部生態(tài)目標(biāo)需求;三是很難在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)生態(tài)流量泄放的生態(tài)效益,需要開(kāi)展運(yùn)行調(diào)度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),并通過(guò)生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè)不斷優(yōu)化泄流過(guò)程,才能實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。
為推進(jìn)落實(shí)我國(guó)生態(tài)流量保障措施與監(jiān)測(cè)體系,亟須完善河流生態(tài)流量監(jiān)測(cè),并對(duì)建立河流生態(tài)水文響應(yīng)關(guān)系提出了更高的數(shù)據(jù)要求,通過(guò)梳理分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)踐成果,本文提出了關(guān)于構(gòu)建河流生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的幾點(diǎn)建議,為生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建、生態(tài)流量宏觀決策與管理提供依據(jù)。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)目標(biāo)的確定是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ),可為確定不同層級(jí)準(zhǔn)則和監(jiān)測(cè)計(jì)劃提供依據(jù),包括設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案,制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃,選擇監(jiān)測(cè)指標(biāo)、方法和手段,改進(jìn)監(jiān)測(cè)方案等。生態(tài)流量監(jiān)測(cè)目標(biāo)主要有兩類:第一類是恢復(fù)生態(tài)流量組分,由于筑壩后的水文節(jié)律發(fā)生變化,通過(guò)恢復(fù)受影響的關(guān)鍵流量組分可逐步恢復(fù)生態(tài)流量,如通過(guò)恢復(fù)洪水過(guò)程修復(fù)漫灘濕地,避免河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化;通過(guò)恢復(fù)漲水過(guò)程刺激魚(yú)類產(chǎn)卵,恢復(fù)魚(yú)類生物多樣性和棲息地生產(chǎn)力。第二類是保護(hù)生態(tài)流量組分,對(duì)由于取用水、引調(diào)水等造成河流流量減小、生態(tài)退化,河流水文節(jié)律沒(méi)有受到明顯影響的情況,需要通過(guò)維持生態(tài)流量組分完整性保障河流生態(tài)系統(tǒng)健康。宏觀尺度的頂層設(shè)計(jì)決定了各準(zhǔn)則層的具體指標(biāo)框架和生態(tài)系統(tǒng)特征,生態(tài)流量監(jiān)測(cè)目標(biāo)確定后,應(yīng)以目標(biāo)為指導(dǎo),分別確定不同層級(jí)準(zhǔn)則,建立各層級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)及具體含義,通過(guò)自下而上各準(zhǔn)則層基本指標(biāo)的量化為目標(biāo)提供評(píng)估依據(jù),例如:確定了河流—河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)目標(biāo)后,便可建立維持或恢復(fù)河岸帶濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的具體指標(biāo),如淹沒(méi)時(shí)間。
監(jiān)測(cè)目標(biāo)的確定涉及對(duì)社會(huì)、生態(tài)等多個(gè)系統(tǒng)的潛在影響,為保障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行,目標(biāo)制定時(shí)需要利益相關(guān)方共同討論,才能優(yōu)化各層級(jí)設(shè)置和分級(jí)指標(biāo)。同時(shí),應(yīng)結(jié)合河流生態(tài)系統(tǒng)概念模型描述其動(dòng)態(tài)變化,建立不同監(jiān)測(cè)要素的生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)關(guān)系,科學(xué)合理確定監(jiān)測(cè)目標(biāo)。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)計(jì)劃是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ),分長(zhǎng)期方案和短期方案兩部分。長(zhǎng)期方案是生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的長(zhǎng)期目標(biāo),直接推動(dòng)實(shí)施長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)與運(yùn)行調(diào)度監(jiān)測(cè);短期方案一般時(shí)間較短,推動(dòng)生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè)實(shí)施,用于確定特定生態(tài)目標(biāo)流量需求,通過(guò)短期方案目標(biāo)實(shí)現(xiàn),改善生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè)指標(biāo)和短期方案監(jiān)測(cè)計(jì)劃,優(yōu)化長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)與運(yùn)行調(diào)度監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃時(shí)需參照河流生態(tài)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)目標(biāo)需求,設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)計(jì)劃的層次結(jié)構(gòu),同時(shí)選擇不同層級(jí)的量化指標(biāo)。有效的監(jiān)測(cè)計(jì)劃設(shè)計(jì)一般應(yīng)充分收集河流生態(tài)系統(tǒng)資料信息,建立各準(zhǔn)則層的確定依據(jù),選取適宜量化指標(biāo)作為準(zhǔn)則層評(píng)估依據(jù),分階段、分層次完成監(jiān)測(cè),同時(shí)充分考慮潛在影響及其相互作用。其中,McDonald-Madden等設(shè)計(jì)的SMART模型(Specific,Measurable,Attainable,Relevant,and Time-bound)改進(jìn)了監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì),提高了管理評(píng)估效果,建立生態(tài)系統(tǒng)SMART模型后,可以確定維持生態(tài)系統(tǒng)特定狀態(tài)的流量需求,如通過(guò)棲息地法或其他方法建立流量組分與生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的關(guān)系。但SMART模型實(shí)踐需要確定生態(tài)響應(yīng)目標(biāo)變化范圍,也面臨一些困難,生態(tài)系統(tǒng)要素間的復(fù)雜作用影響了對(duì)目標(biāo)變化范圍的預(yù)測(cè)精度,需要開(kāi)展適應(yīng)性監(jiān)測(cè)解決評(píng)估中的困難。
監(jiān)測(cè)站點(diǎn)選擇時(shí),應(yīng)選擇資料序列較好的站點(diǎn),由于氣候變化、人類活動(dòng)等影響,天然流量過(guò)程不宜作為監(jiān)測(cè)計(jì)劃的恢復(fù)目標(biāo),一般將特定歷史時(shí)期的流量狀態(tài)作為恢復(fù)目標(biāo),一方面歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可為描述特定時(shí)期河流生態(tài)系統(tǒng)提供依據(jù),同時(shí)長(zhǎng)序列的數(shù)據(jù)也可用于分析時(shí)空變異程度。缺乏歷史數(shù)據(jù)將影響生態(tài)水文響應(yīng)系統(tǒng)的確定,流量恢復(fù)過(guò)程非線性特征也增加了制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃的難度,有效的監(jiān)測(cè)計(jì)劃應(yīng)達(dá)到流量恢復(fù)或保護(hù)的目的,不應(yīng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成進(jìn)一步破壞。澳大利亞已開(kāi)展了一些無(wú)脊椎動(dòng)物評(píng)估計(jì)劃,如AUSRIVAS,RivPACs,通過(guò)識(shí)別河流生態(tài)系統(tǒng)臨界指標(biāo)閾值,用生產(chǎn)力模型或貝葉斯模型預(yù)測(cè)指標(biāo)變化,避免流量增加或減小到臨界值。
同時(shí),為提高生態(tài)水文響應(yīng)關(guān)系確定依據(jù),應(yīng)在指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)影響前—后監(jiān)測(cè)計(jì)劃,分別監(jiān)測(cè)生態(tài)調(diào)度前后數(shù)據(jù),避免其他因素對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)造成影響,監(jiān)測(cè)時(shí)間和頻率等在一定程度上由調(diào)度目標(biāo)決定。在刺激魚(yú)類產(chǎn)卵繁殖的調(diào)度監(jiān)測(cè)計(jì)劃方面,應(yīng)在產(chǎn)卵期內(nèi)設(shè)計(jì)足夠的監(jiān)測(cè)次數(shù)。King等人為評(píng)估墨累河流量變化對(duì)魚(yú)類產(chǎn)卵和補(bǔ)充群體的影響,設(shè)計(jì)了為期6個(gè)月的監(jiān)測(cè)計(jì)劃,每?jī)芍鼙O(jiān)測(cè)一次,并在魚(yú)類產(chǎn)卵期后4個(gè)月時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)其補(bǔ)充群體。對(duì)于魚(yú)類種群豐度監(jiān)測(cè),一般有3個(gè)關(guān)鍵時(shí)期:①生態(tài)調(diào)度后1~2周,魚(yú)類種群短期內(nèi)不會(huì)受到其他影響,同時(shí)可等效地評(píng)價(jià)濕地狀況;②生態(tài)調(diào)度后6周,對(duì)比1~2周的區(qū)別,反映了魚(yú)類的短期響應(yīng);③產(chǎn)卵期末,對(duì)比1~2周的區(qū)別,反映了產(chǎn)卵期的響應(yīng)。由于生態(tài)系統(tǒng)自身的復(fù)雜性,預(yù)測(cè)特定流量的生態(tài)響應(yīng)存在一定誤差,只能通過(guò)積累管理經(jīng)驗(yàn)改善未來(lái)預(yù)測(cè)精度,需要開(kāi)展生態(tài)流量適應(yīng)性管理。
指標(biāo)選取時(shí)應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)計(jì)劃不同準(zhǔn)則層需求,以河流生態(tài)系統(tǒng)概念模型為基礎(chǔ),識(shí)別關(guān)鍵生態(tài)影響,選擇具體可量化的指標(biāo)。河流生態(tài)系統(tǒng)概念模型可為監(jiān)測(cè)目標(biāo)確定及適宜指標(biāo)選取提供理論框架,是解釋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜作用過(guò)程的有效手段,可用于分析生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和過(guò)程,定量描述生態(tài)目標(biāo)對(duì)流量的響應(yīng)程度,如量化魚(yú)類棲息地狀態(tài)—壓力—響應(yīng)模型(Pressure-State-Response,PSR)。分層選擇指標(biāo)時(shí)需確定關(guān)鍵指標(biāo),如可以選擇多種指標(biāo)描述維持或恢復(fù)生物多樣性、功能多樣性,但在SMART模型應(yīng)用時(shí)需選擇關(guān)鍵指標(biāo)。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效指標(biāo)是研究的難點(diǎn),研究表明生態(tài)流量組分和魚(yú)類生長(zhǎng)之間存在一定關(guān)系,一般情況下,如果監(jiān)測(cè)計(jì)劃的各層評(píng)價(jià)指標(biāo)不合適,不僅難以改善流量目標(biāo),甚至?xí)霈F(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)退化的情況。但目前描述生態(tài)水文關(guān)系的有效指標(biāo)較少,適宜量化指標(biāo)選取有7個(gè)主要原則:①科學(xué)分析生態(tài)系統(tǒng)功能;②選取有效歷史數(shù)據(jù);③遵從系統(tǒng)性原則,選取可預(yù)測(cè)的指標(biāo);④監(jiān)測(cè)過(guò)程可具體量化,具有明確的統(tǒng)計(jì)屬性;⑤可操作性和普適性,不需要過(guò)多的專業(yè)知識(shí);⑥目標(biāo)相關(guān)性,與現(xiàn)有管理目標(biāo)相關(guān),可以確定閾值;⑦具有特定社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化或保護(hù)價(jià)值。
監(jiān)測(cè)結(jié)果有效性受監(jiān)測(cè)誤差、數(shù)據(jù)精度及時(shí)效性等影響,一般主要是監(jiān)測(cè)手段引起的,包括監(jiān)測(cè)誤差和方法誤差。監(jiān)測(cè)誤差是由于無(wú)法觀測(cè)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所有變量,以部分替代總體的方式設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)樣本,導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果存在誤差,無(wú)法準(zhǔn)確描述系統(tǒng)真實(shí)狀態(tài),監(jiān)測(cè)誤差可通過(guò)加密監(jiān)測(cè)解決。方法誤差主要是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)方法引起的誤差,生物監(jiān)測(cè)受多種因素影響,底質(zhì)、流速、水深、透明度和流量等參數(shù)都會(huì)影響生物種群變化。為降低方法誤差的影響,應(yīng)建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)方法,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)方法和數(shù)據(jù)采集技術(shù),降低監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的誤差。
生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)時(shí),需建立生態(tài)目標(biāo)與河流生態(tài)系統(tǒng)概念模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過(guò)分析目標(biāo)層級(jí)和指標(biāo)的關(guān)系,建立生態(tài)水文響應(yīng)關(guān)系。監(jiān)測(cè)河流生態(tài)系統(tǒng)功能變化,可提高管理措施有效性的預(yù)測(cè)精度。目前,大多數(shù)生態(tài)流量監(jiān)測(cè)主要關(guān)注效益,如電站發(fā)電效益損失、下游生態(tài)效益評(píng)估等,但從促進(jìn)河流生態(tài)修復(fù)的角度,重點(diǎn)是以建立和改善生態(tài)水文響應(yīng)關(guān)系為目標(biāo),監(jiān)測(cè)河流生態(tài)系統(tǒng)功能。除了監(jiān)測(cè)生態(tài)調(diào)度是否達(dá)到目標(biāo),即是否達(dá)到了預(yù)期生態(tài)效應(yīng)之外,監(jiān)測(cè)過(guò)程還關(guān)注調(diào)度措施發(fā)生和不同層級(jí)指標(biāo)的響應(yīng)機(jī)制,凝練未來(lái)生態(tài)響應(yīng)改善的有效信息。監(jiān)測(cè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注關(guān)鍵時(shí)期的指標(biāo),同時(shí)考慮管理需求、監(jiān)測(cè)目標(biāo)及其指標(biāo)的響應(yīng)時(shí)間,如水質(zhì)變化的響應(yīng)時(shí)間較短,而魚(yú)類種群變化的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。生態(tài)目標(biāo)壽命長(zhǎng)短及生活史特征是生物群落監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)考慮的重要因素,壽命短、補(bǔ)充群體大的物種一般生態(tài)響應(yīng)較快,相比于壽命長(zhǎng)的物種更適合短期監(jiān)測(cè)。Robinson等人指出,大型底棲生物多樣性組成對(duì)常規(guī)洪水過(guò)程的響應(yīng)可能會(huì)延續(xù)幾年,隨著物種組成變化棲息地不斷調(diào)整,生物多樣性上升。考慮適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)時(shí)間,如果對(duì)目標(biāo)了解較少,確定合理監(jiān)測(cè)時(shí)間將會(huì)比較困難。
生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心是生態(tài)流量的適應(yīng)性管理(Adaptive Management,AM),根據(jù)收集管理確定的生態(tài)目標(biāo)信息,監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)調(diào)度等干預(yù)措施的響應(yīng),結(jié)合管理需求設(shè)計(jì)信息反饋渠道與適應(yīng)性管理措施,可在一定程度上保障生態(tài)響應(yīng)準(zhǔn)確性、提升措施有效性。墨累—達(dá)令河流域的適應(yīng)性管理成效顯著,決策者通過(guò)合作實(shí)施、監(jiān)測(cè)和評(píng)估生態(tài)流量,比較有效地干預(yù)監(jiān)測(cè)案例包括防止生物膜積累的泄流試驗(yàn)、刺激魚(yú)類產(chǎn)卵的脈沖試驗(yàn)和維持水鳥(niǎo)繁殖的補(bǔ)水試驗(yàn)。
適應(yīng)性管理可用于政府主管部門決策,為促進(jìn)不同部門協(xié)調(diào)管理、責(zé)任劃分、提高信息透明度和決策效率提供技術(shù)支撐。通過(guò)適應(yīng)性管理可加強(qiáng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制的理解,可提高預(yù)測(cè)精度,整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理過(guò)程允許重新評(píng)估管理效果并改進(jìn),為適應(yīng)可能出現(xiàn)的影響(如一場(chǎng)洪水事件)提出改進(jìn)措施,當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí),也可以通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng),適當(dāng)調(diào)整流量實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。
在河流生態(tài)系統(tǒng)已出現(xiàn)明顯退化的情況下,通過(guò)建立生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)健康是相對(duì)有效的手段,生態(tài)流量適應(yīng)性管理和有效性評(píng)估是未來(lái)研究與實(shí)踐的重點(diǎn),由于不斷改進(jìn)優(yōu)化的監(jiān)測(cè)目標(biāo)與需求,需要不斷細(xì)化生態(tài)流量監(jiān)測(cè)體系,基于文獻(xiàn)綜述與生態(tài)流量監(jiān)測(cè)實(shí)踐總結(jié),本文提出了建立生態(tài)流量監(jiān)測(cè)計(jì)劃的必要性及建議,結(jié)合河流生態(tài)系統(tǒng)概念模型制定生態(tài)流量監(jiān)測(cè)計(jì)劃與具體設(shè)計(jì)原則,有利于識(shí)別不同量級(jí)流量變化的生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng),完善生態(tài)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
未來(lái),應(yīng)在建立自動(dòng)測(cè)報(bào)和遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,建立一套標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)流量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),保證所有監(jiān)測(cè)計(jì)劃都可用同一種數(shù)據(jù)格式,包括總體監(jiān)測(cè)目標(biāo)、生態(tài)用水類型和特征、目標(biāo)系統(tǒng)自然狀況和監(jiān)測(cè)變量等內(nèi)容。生態(tài)流量數(shù)據(jù)應(yīng)由一個(gè)獨(dú)立機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理,如借鑒墨累—達(dá)令河流域管理經(jīng)驗(yàn)建立流域綜合管理機(jī)構(gòu),并提供一定的數(shù)據(jù)服務(wù)。同時(shí),以生態(tài)流量監(jiān)測(cè)結(jié)果及河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)目標(biāo)的用水需求為決策依據(jù),調(diào)整優(yōu)化工程生態(tài)流量泄放過(guò)程,并將泄放過(guò)程納入電網(wǎng)調(diào)度與水資源配置的統(tǒng)籌考慮中,結(jié)合綠色水電認(rèn)證等措施優(yōu)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行成本。
[1]Chen A,Wu M,Chen K,et al.Main issues in environmental protection research and practice of water conservancy and hydropower projects in China[J].Water Science and Engineering,2017,4(9).
[2]陳昂,隋欣,廖文根,等.我國(guó)河流生態(tài)基流理論研究回顧[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2016(6).
[3]Poff N L,Richter B D,Arthington A H,et al.The ecological limits of hydrologic alteration(ELOHA):a new framework for developing regional environmental flow standards[Z].2010(55).
[4]ArthingtonA H,TharmeR E,Brizga S O,et al.Environmental flow assessment with emphasis on holistic methodologies[J].Proceedings of the Second InternationalSymposium on the Management of Large Rivers for Fisheries,2004,19(1).
[5]Richter B D.How much water does body need?[J].Freshwater BIOL,1997(37).
[6]Richter B D,Baumgartner J V,Powell J,et al.A Method for Assessing Hydrologic Alteration within Ecosystems[J].Conservation Biology,1996,10(4).
[7]陳昂,沈忱,吳淼,等.中國(guó)河道內(nèi)生態(tài)需水管理政策建議 [J].科技導(dǎo)報(bào),2016(22).
[8]陳昂,隋欣,王東勝,等.基于水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)演替的環(huán)境影響后評(píng)價(jià)技術(shù)體系研究[J].環(huán)境影響評(píng)價(jià),2015(6).
[9]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(11).
[10]陳昂,隋欣,王東勝,等.小浪底水庫(kù)周邊生態(tài)承載力時(shí)空動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[J].人民黃河,2016(4).
[11]陳昂,吳淼,沈忱,等.河道生態(tài)基流計(jì)算方法回顧與評(píng)估框架研究[J].水利水電技術(shù),2017(2).
[12]Chen A,Sui X,Wang D,et al.Landscape and avifauna changes as an indicator of Yellow River Delta Wetland restoration[J].Ecological Engineering,2016(86).
[13]陳昂,陳凱麒,孫志禹,等.我國(guó)水利水電工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)信息化建設(shè)回顧與展望:中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)[C].??冢?016.
[14]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).
[15]King A J,Gawne B,Beesley L,et al.Improving Ecological Response Monitoring of Environmental Flows[J].Environmental Management,2015,55(5).
[16]Grantham T E,Viers J H,Moyle P B.Systematic Screening of Dams for Environmental Flow Assessment and Implementation[J].BioScience,2014,64(11).
[17]McDonald-Madden E,Baxter P W J,Fuller R A,et al.Monitoring does not always count[J].Trends in Ecology&Evolution,2010,25(10).
[18]McManamay R A,Brewer S K,Jager H I,et al.Organizing Environmental Flow Frameworks to Meet Hydropower Mitigation Needs[J]. Environmental Management,2016,58(3).
[19]SummersM F,Holman IP,Grabowski R C.Adaptive management of river flows in Europe:A transferable framework for implementation[J].Journal of Hydrology,2015,531,Part 3.
[20]Kirby J M,Connor J,Ahmad M D,et al.Climate change and environmental water reallocation in the Murray–Darling Basin:Impacts on flows,diversions and economic returns to irrigation[J].Journal of Hydrology,2014(518).