水库生态调度

自然河流生态系统
水文条件改善
栖息地建设
物种恢复
人类活动
清 洁 生 产 生 态 产 业
传 统 治 污 技 术
环 境 立 法 资 源 管 理
生 态 水 利 工 程
造 林 水 土 保 持
超 量 用 水
污 染
毁 林 围 垦
水 利 水 电 工 程
城 市 化
人类活动
水文条件变化
河流地貌特征变化
被干扰的河流生态系统
河流走廊生态系统示意
河 流 食 物 网 示 意
2.2 生态系统对水的依赖性
气候系统 水文循环
养分循环
能量交换
食物链
水是生态系统的 重要组成部分
据估计陆生生态系统大约消 耗了三分之二的陆地降雨， 总量估计达到7.18×105亿 m3，主要以蒸发蒸腾的方式 加入水文循环。 陆地生态系统直接影响河流 径流条件。 河流的流量、流速、水深、 水温和水文周期以及河流的 地貌学特征，直接影响生物 栖息地质量。



5.若干技术难点 水库合理调度与河流营养物输移转化规律变化与提高生物多 样性的相关关系 水库泥沙淤积问题 筑坝引起河流地貌学特征的演变与栖息地质量关系及其补偿 大坝泄水孔口合理调度，克服水库温度分层现象及水流含氧 量降低对于鱼类影响 自然水文周期规律模拟与下游生物群落多样性的相关关系 大坝下游地表水（蓝色水）、土壤水（绿色水）和地下水的 联合调控问题 通过合理调度控制水库富营养化 生态修复的评估方法和指标体系 生态水文学、生态水力学和生态水工学的应用基础理论创新 与应用

另一种认识是正视这些 负面影响，对水利工程 的工程理念进行反思， 以“趋利避害”的态度， 改进和完善水利工程的 规划和设计技术， 构 建与生态友好的水利工 程技术体系
环境技术
人类 立法
清洁生 产循环 经济
生态模型
生态系统
生态工程
全球环境问题： 气候变化，酸沉 积物，臭氧损耗 , 热带雨林减少 ……
生态工程学的定义 1993年美國科学院所主辦的生態工法研討會中对生态工程学 （Ecological engineering）定義为：“将人类社会与自然 环境相结合，以达到双方受益的可持续的生态系统的设计方 法。”（1993年） 生态工程包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸 等的生态建设。 生态水利工程学定义 生态水利工程学（Eco-Hydraulic Engineering） 作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足 人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需 求的原理与技术方法的工程学。 生态水利工程学的研究对象 河流生态修复规划方法； 河流整治生态技术； 水库生态调 度技术 污染水体生态修复技术； 河流生态健康评估技术……
大坝将河流拦腰斩断，形成了河流的非连续性特征， 改变了连续性河流的规律。 由于水库泥沙淤积及营养物质被截流，大坝下游河 流走廊的营养物质输移扩散规律也发生改变。不设 鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。 改变了信息流规律

鲟鱼
鲥鱼
洄游小黄鱼
水库运行改变河流的水文条件及水文周期规律
1 改变了下游水文条件 从水库中超量引水用于供水、灌溉等目的，使大坝 下游水量锐减，引起河流干涸与断流。 地下水位下降。 2.水文脉冲规律的均一化 自然河流的水文周期有明显的丰枯变化，河流生物 随之呈现脉冲式的周期变化。水库的调度服从于发 电、供水和防洪等需求，使年内径流调节趋于均一 化，对河流走廊产生压力。 改变了河流生态系统的信息流的规律

2.水利水电工程对河流生态系统的胁迫



近一百多年来利用现代工程技术手段，对河流的大规模开发利用，兴建 了大量工程，改变了河流的地貌学特征。 有学者估计，至今，全世界有大约60％的河流经过了人工改造，包括筑 坝、河道渠道化、裁弯取直等。 水利工程给人类带来了巨大的经济利益和安全保障。 全世界坝高超过15米或库容超过300万立方米的大坝有45000座。其中 大约40000座大坝是在1950年以后建设的。 坝高超过150米或库容超过250亿立方米的大坝有305座。（ICOLD， 2000）。 建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度。
生物 生物入侵
生物
工业生活废水 －水质污染 超量引水 <最低生态需水量 毁林、围垦 －河湖退化 水利工程 Biblioteka Baidu河流生态系统 的胁迫
水
河 流 生 态 系 统
大气 全球变化 大气污染 酸雨
生境
土地 水土流失 土壤污染 城市化
对于生物群落的损害

据联合国《世界水资源开发报告》（2002）估计，地球生态 系统中，与陆地水源密切相关的生物有24％的哺乳动物和12 ％的鸟类受到生存的威胁。目前考察过的占总数1/10 的鱼 类中，有1/3 面临绝种。由于栖息地环境被干扰，陆地的水 域生态多样性普遍下降。
贵州光照水电站大坝
二滩水电站大坝
水利工程对河流的胁迫
河流非连续化
河 床 断 面 几 何 规 则 化
河流渠道化
筑 坝
筑 堤
河 道 直 线 化
河 床 材 料 硬 质 化
裁 弯 取 直
其 它
筑坝造成的生态胁迫 筑坝河流的非连续化 水库运行改变河流的水文条件及水文周期规律 水库运行引起河流地貌学特征变化 筑坝引起顺水流方向的非连续化
信息流： 洪水周期变化对于聚集在河流 周围的生物是一种特殊的信号， 这些生物依据这种信号进行繁 殖、产卵和迁徙，也就是说河 流还肩负着传递生命信息的任 务。 生物群落连续性： 沿河的水生与陆生生物随之生 存繁衍，相应形成了上中下游 多样而有序的生物群落， 包括连续的水陆交错带的植被， 自河口至上游洄游的鱼类以及 沿河连续分布的水禽和两栖动 物等，组成了具有完善结构与 功能的河流生态系统。

2003年3月14日，华电集团与云南省政府签署了《关于促进云南电力发展的 合作意向书》，云南省政府表态支持华电集团开发云南电力资源，支持怒江 开发；6月14日，云南华电怒江水电开发有限公司组建；7月18日，云南华电 怒江六库电站正式挂牌成立。按照规划，2003年内将开工建设六库电站，同 时启动马吉、碧江、亚碧罗、泸水、赛格和岩桑树电站的设计工作。 9月初，这个总投资近1000亿元的工程在国家环保总局的“环境影响评价” 程序上一度搁浅。 反对理由： 一、包括怒江在内的“三江并流”是在久远的地球演化过程中形成的独特的 自然资源，并已于2003年被联合国列入世界自然遗产名录，该遗产的保护十 分重要，我们应该信守对世界遗产的承诺; 二、怒江天然大峡谷具有多重不可替代的重大价值； 三、怒江是我国与东南亚淡水鱼类区系最为重要的组成分； 四、怒江中下游所处的横断山区，怒江等大河沿断层发育，新构造运动活跃。 在其高山峡谷区修建干流大型电站，必须关注水土流失、滑坡/泥石流和可能 的地震灾害的危害，工程的经济寿命可能远较预期设计的小； 五、怒江大峡谷干流电站将产生大量生态移民； 六、怒江州的贫困，是多种原因造成的，不可能依靠修建大型水电站脱贫。
什么是水库生态调度？ 水库生态调度是从管理的角度，通过水库的合理调度，在满足经济社会 需求的前提下，兼顾河流的生态健康和可持续性需求的技术方法。 河流生态调度是河流生态补偿的重要手段之一。 水库生态调度的任务 1. 尽可能恢复河流的连续性 2. 尽可能保证水库下游的生态需水，尽可能模拟自然水文周期 3. 尽可能恢复生境的空间异质性，改善生物栖息地质量 水库生态调度研究难点 1 权衡经济社会效益与生态效益的关系，建立相应的法规、模型和评估指标 体系，涉及生态系统服务功能价值评估，绿色GDP等，3E平衡：简言之， 就是在经济发展 (Economy),社会公平(Equity) 和保护生态（Ecology） 这3E间寻求平衡。 2 建立各个利益相关者的协调机制，防洪、发电、灌溉、供水、航运、渔业、 旅游等部门利益的协调，建立水利、生态、环境、水电等跨学科合作体 系。 3 如何兼顾河流全流域、大坝上下游、梯级水库联合运行的利益和生态效益 4 关注中国国情和每条河流的个性，寻找合理调度的关键点 约束条件：自然、经济、社会、历史、文化、人口 调控空间、措施、技术
1.5
人类社会与生态系统共享水资源
人类社会 生态系统
淡水资源
什么是人与自然和谐？
1.承认：不仅人类的生存高度依赖于河流，自然生 态系统也对河流存在着高度的依赖性。 2. 承认：不但人类择水而居，河流也是数以百万 计的生物物种的栖息地。 3. 承认：健康的生态系统为当代人类提供了生态 服务功能，人类对它的损害反过来损害人类当前和 长远利益。
小
结
1 以大型水利水电工程为例，概述了人类社会与生态 系统共享水资源的基本现状和理念。 2 结合国内外大型水利水电工程，尤其三峡水利水电 工程，讲解了水利水电工程对于河流生态系统的胁 迫作用与影响。

2.3 河流生态价值
河流生态价值 利用价值 非利用价值
直接利用价值
间接利用价值
自然物种
水资源开发利用
水体自净
生物多样性
食品药品
涵养水份
尚未感知影响
工业原料
稳定气候
美学功能
1.4 对河流生态系统的胁迫


在自然河流经历的数万以至数百万年的演变过程中，受到自然界和人类 活动的双重干扰，这种干扰或者压力在生态学中称为胁迫（stress）。 自然界，地壳变化、气候变化、地震、火山爆发、山体滑坡等，
表现为河滨植被、河流植物面积减少，鱼类的产 卵条件发生变化，鸟类、两栖动物和昆虫的栖息 地改变或避难所消失。 水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别 是生物群落多样性将随之降低。

3. 水库的生态调度
构建与生态友好的水利工程技术体系


两种对立的理论 资源主义 （Resourcism），主张最大限度持续地开发可再 生资源。 自然保护主义（Preservationism），其主要观点是对于自 然界中的尚未开发区域，反对人类居住和进行经济开发。 对于水利工程对于生态系统的胁迫，存在着两种认识及两种 对策。 一种是片面强调水利工程对生态系统的负面影响，对新建大 坝和水利工程一律反对，主张拆坝。在西方国家一些极端环 保主义组织和人士就持这种态度，是一种“因噎废食”的路 线。
1.1 人类对水的依赖性 我国水资源总量为28405亿m3 。2002年全国总用 水量达到5497亿m3.其中农业用水3736亿m3,全国 人均综合用水量428m3。 2003年我国水电发电量2830亿千瓦小时，2004年 水电总容量突破1亿千瓦。 水资源是保障人民健康、粮食安全、能源安全、 生态安全的重要战略资源。 2.2 生态系统对水的依赖性 水是生物群落生命的载体，又是能量流动和物质 循环的介质。
第七章. 水库生态调度
我国政府提出，要促进人与自然和 谐相处，建设与生态友好的社会。 我国《国民经济和社会发展第十一 个五年规划》提出，“在保护生态 基础上，有序地开发水电。” 水利部汪恕诚部长提出：“必须高 度重视水电发展中的生态问题，正 确认识水电开发与生态的关系，科 学评价大坝可能导致的生态环境问 题” 怒江开发之争……社会对于大坝工 程生态问题的普遍关注
水库运行引起河流地貌学特征变化
在库区，由于水库泥沙淤积，不仅影响水库
寿命，也改变了栖息地状况截留了河流的营 养物质，造成“生态阻滞”，在库区局部可 能产生富营养化现象 在大坝下游，因为水流携沙能力增强，加剧 了水流对于河岸的冲刷，可能引起河势变化， 改变了生物栖息地状况。
水利水电工程对生态胁迫的后果
河流的“连续性概念”( continuum concept)， 用以说明河流生态系统是一种开放的、流动的生态系统。 河流的连续性( continuum )： 水文学连续性 营养物质输移的连续性 信息流的连续性 生物群落的连续性。
物质流： 营养物质以河流为载体，随着自然水文周期的丰枯变化以及洪水漫溢，进 行交换、扩散、转化、积累和释放。
1 人类社会与生态系统共享水资源 2 水利水电工程对于河流生态系统的胁迫 3 水库的生态调度
1.人类社会与生态系统共享水资源
植物 （生产者） 生物 动物 （消费者） 微生物 （分解者） 植食动物 一级肉食动物
生态系统
二级肉食动物
生 境
能量－太阳能 气候－降雨、光照、气温、风等 基质和介质－水、岩土、空气等 物质代谢原料－无机盐、腐殖质、氧气、氮气等