水电开发中支流生境替代保护评价理论与方法研究

摘要

“干流开发支流保护”为在不可避免的水电大规模开发中尽可能地减缓工程对生态环境的不利影响、避免造成不可逆的生态系统损害提供了新的思路与策略。论文围绕这一全新课题，在其理论基础与技术方法方面进行了探索性研究。
　　 研究提出“干流开发支流保护”的实质是“支流生境替代保护”。因“替代”不仅仅是科学技术问题，还涉及经济、行政、法律和文化等各个领域，故以“技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受”为出发点，提出了实施支流生境替代保护的基本原则，建立了以支流生境替代保护生物学、支流生境替代保护经济学和支流生境替代保护社会学为主体的支流生境替代保护理论框架，讨论了支流生境替代保护理论的研究对象、支撑学科、研究目的和研究重点，并从评价支流生境替代保护可行性的角度，搭建了包括理论可行性、技术可行性、经济合理性、体制保障可靠性等组成部分的支流生境替代保护评价框架。
　　 基于生物与生境间的响应关系、干流与相近支流间的地理学相似以及生物对环境的适应性，以支流生境替代干流生境保护水生生物具有一定的理论可行性;但生态系统的复杂性、认知与存在的差异性、干流与支流无阻的地理差异性以及技术手段的局限性仍然是限制支流生境替代保护效果的重要因素。为了最大限度地实现支流生境替代保护的生态保护目标，应以“侧重保护不同层次的生物多样性”、“系统维护水生生物的生境完整性”和“动态保障目标流域的生态安全性”为保护策略，选取与干流生境或拟保护生物的原生境相似度高的支流，并在尽量不影响支流生态系统自身功能的基础上对支流生境进行改造。
　　 基于河流价值理论，研究提出:河流的开发或保护，将引起不同类型的河流价值在不同价值主体、不同利益团体间的流转，而全流域开发必将造成河流价值系统失衡，立足于统筹流域内水资源开发与生态环境保护布局的“干流开发支流保护”为维持河流价值系统平衡提供了可能。在明确河流开发与保护中各利益相关方利益来源的基础上，研究了各方在是否实施支流生境替代保护中的决策准则、决策模型，提出:明晰河流资源产权、提高生态价值向经济价值转化的效率、提高经济价值向生态价值转化的效率、兼顾补偿主体与客体的效率与公平，是实施支流生境替代保护的重要经济策略。本文还就支流生境替代保护中的经济补偿问题，讨论了生态补偿的主客体、费用的组成、补偿途径与支付方式;提出了对支流生境替代保护技术方案进行经济分析的基本原理、基本原则和基本程序。
　　 支流生境替代保护的效果评价是支流生境替代保护生物学与支流生境替代保护经济学共同关注的焦点。为量化支流生境替代的生态保护效果，在系统性、开放性、实用性、可比性、科学性、通用性、代表性等原则基础上，采用理论分析、频度分析、专家咨询等方法，构建了以“支流生境替代生物学适宜性”为定量评价目标，以支流生态系统多样性(B1)、支流与干流的相似性(B2)和支流对特定生物的适宜性(B3)为子目标，包括物种多样性C1、生境多样性C2、水文水动力环境相似性C3、水质条件相似性C4、河流地貌相似性C5、生物群落相似性C6、产卵场适宜性C7、索饵场适宜性C8、越冬场适宜性C9等9个评价要素的“支流生境替代生物学适宜性”评价指标框架，定义了物种多样性指数D1、生境多样性指数D2、水文节律相似度D3、流量频率相似度D4、水深分布相似度D5、流速分布相似度D6、水温相似度D7、水质相似度D8、蜿蜒相似度D9、坡降相似度D10、深潭-浅滩相似度D11、生物群落相似度D12、产卵场适宜度D13、索饵场适宜度D14、越冬场适宜度D15等15个计算指标，分别确定了其计算方法。此后还研究了评价程序的各个环节，构建了完整的支流生境替代生物学适宜性评价体系。
　　 以本文构建的支流生境替代保护评价理论与方法为基础，开展了金沙江下游水电开发支流保护案例研究。在对雅砻江减水河段、龙川江、黑水河、西宁河、西溪河等候选支流的支流生境替代生物学适宜性评价中，单因子评价和综合评价的结果一致:以各支流现状，在雅砻江减水河段进行支流生境替代保护的生物学适宜性最佳，龙川江的生物学适宜性最低。以圆口铜鱼为重点保护对象，对雅砻江减水河段更为详细的支流生境替代生物学适宜性现状评价结果显示:其与金沙江下游攀枝花～乌东德段的水文水动力环境相似性C3、水质条件相似性C4、河流地貌相似性C5和生物群落相似性C6等4个要素的计算值分别为0.874、0.911、0.937和0.918，支流与干流的相似性B2指数为0.910;且圆口铜鱼在该河段有分布，故认为:雅砻江减水河段的现状可以满足以圆口铜鱼为特定保护物种的支流生境替代保护的基本要求。
　　 以雅砻江减水河段为重点，以支流生境替代生物学适宜性评价为基础，以支流生境替代保护经济学分析为手段，讨论了锦屏二级正常运行后支流生境替代保护方案优化的途径与方法，结论为:①锦屏二级正常运行后，由于人为改变河流径流过程，雅砻江减水河段与金沙江下游攀枝花～乌东德段的水文相似性变化明显:除调峰时段外的均一下泄方式使水文节律、流量频率变化较大;因径流量减小，水深减小，出现了部分浅水区，使水深分布相似性降低;但因为急流随流量减少而减少，流速分布相似度有所提高。综合各指标，支流与干流的相似性降低，支流生境替代生物学适宜性降低。②对锦屏二级不同下泄流量方案的支流保护生物学适宜性与经济学适宜性分析指出:单纯增加下泄流量并不能获得方案的优化。③优化雅砻江减水河段与金沙江下游攀枝花～乌东德段水文水动力环境相似性的途径是:其一，改造部分急流河段，以防止下泄流量增加造成方案效用与费用的双重不利;其二，合理确定日均下泄流量、生态基流、流量过程，通过调节水文节律、流量频率等来改善保护效用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外相关研究进展

1．3．1 保护生物学研究

1．3．2 水生生物栖息地评估

1．3．3 生态补偿

1．3．4 国内支流保护实践现状

1．4 本文研究的主要问题及论文框架

1．4．1 研究内容

1．4．2 论文框架

第二章 支流生境替代保护的理论框架体系

2．1 思想起源——河流开发与保护的平衡

2．1．1 河流的功能

2．1．2 河流的价值

2．1．3 河流价值流转

2．1．4 “干流开发支流保护”中的价值均衡

2．2 支流生境替代保护的基本概念

2．3 支流生境替代保护的基本原则

2．4 支流生境替代保护理论构成

2．4．1 支流生境替代保护的研究内容

2．4．2 支流生境替代保护的理论构成

2．5 支流生境替代保护的评价

2．6 本章小结

第三章 支流生境替代保护生物学基础

3．1 支流生境替代保护效果的确定性与不确定性

3．1．1 不确定性因素

3．1．2 确定性因素

3．2 支流生境替代保护策略

3．3 支流生境的保护与改善

3．3．1 河流生境

3．3．2 河流调控

3．3．3 支流生境保护与改善

3．4 本章小结

第四章 支流生境替代生物学适宜性评价

4．1 支流生境替代生物学适宜性的概念

4．2 构建评价体系的原则与方法

4．2．1 构建评价体系的原则

4．2．2 构建评价体系的方法

4．3 评价指标体系

4．3．1 评价指标框架

4．3．2 评价指标筛选

4．3．3 评价指标计算方法

4．4 评价程序

4．4．1 评价目的

4．4．2 评价对象

4．4．3 评价范围

4．4．4 评价内容

4．4．5 评价方法

4．4．6 评价结果表述

4．5 本章小结

第五章 支流生境替代保护经济评价

5．1 支流生境替代保护中的博弈

5．1．1 河流与社会经济发展

5．1．2 利益相关方及其利益来源

5．1．3 支流生境替代保护的决策过程

5．2 支流生境替代保护经济策略

5．3 支流生境替代保护的生态补偿

5．3．1 支流生境替代保护生态补偿的涵义

5．3．2 支流生境替代保护的生态补偿机制

5．4 支流生境替代保护经济评价的基本原理与程序

5．4．1 支流生境替代保护经济评价的基本原理

5．4．2 支流生境替代保护经济评价的基本原则

5．4．3 支流生境替代保护经济评价的基本程序

5．5 本章小结

第六章 金沙江下游支流生境替代保护案例研究

6．1 概述

6．1．1 金沙江下游开发规划与建设情况

6．1．2 金沙江下游水电开发生态环境影响与

6．1．3 金沙江下游支流保护设想

6．2 金沙江下游支流生境替代保护案例研究的技术路线

6．3 各支流生境替代生物学适宜性评价

6．3．1 研究目标

6．3．2 案例研究河段基本情况

6．3．3 支流生境替代生物学适宜性评价

6．4 雅砻江减水河段保护的方案优化

6．4．1 雅砻江减水河段生境替代保护生物学适宜性的现状评价

6．4．2 保护方案优化

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 研究成果与结论

7．1．1 研究的主要成果

7．1．2 结论

7．2 本文的创新点

7．3 研究展望

参考文献

附

攻读博士学位期间所取得的研究成果

致谢