引水式電站對西南山區河流健康影響的評價指標體系研究

趙敏　許成娟

摘要根據西南山區河流特點及引水式電站開發對河流產生的影響，建立引水式電站對西南山區河流健康影響的評價指標體系，用于調查西南山區河流健康狀況。該文以西南山區河流為例從河流水文情勢河岸帶生態系統狀況、水環境、河流自然形態水生物狀況、社會服務和水資源利用7個方面來構建，分為3個層面25個評價指標，并對各個指標實際含義給出了詳實的解釋，對該評價體系的特點和可行性進行了評述。

關鍵詞西南山區河流；引水式電站；河流健康；指標體系

中圖分類號S277.1文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）07-357-02

The Research of Index System for Evaluating Southwest Mountain Rivers Health Affected by Diversion Type Hydropower Station

ZHAO Min1， XU Cheng-juan2

（1. School of Hydropower Engineering， Sichuan University， Chengdu， Sichuan 610041； 2. School of Manufacturing Science and Engineering， Sichuan University， Chengdu， Sichuan 610041）

AbstractAccording to the characteristics of the southwest mountain rivers and the impact of diversion power station construction on rivers health， a index system for evaluating southwest mountain rivers health was established， thus researching the health status of southwest mountain rivers. With southwest mountain rivers as example， the index system was established from seven aspects of hydrological regime， ecosystem of riparian zone， water environment， river natural form， aquatic conditions， social service， water resource utilization. Three layers and twenty-five evaluation indicators were analyzed. The actual connotation of each index was elaborated in details， the characteristics and feasibility of the evaluation index system were reviewed.

Key words Southwest mountain rivers； Diversion power station； River health； Index system

稿日期2015-01-19

1研究背景

水能資源作為國際公認的綠色可再生能源，是國家政策支持、鼓勵積極開發的一種重要能源形式[1]。在水能資源開發方式中，引水式電站具有開發規模不大、建設周期不長、開發成本較低、投資回收期較短等優勢，受到投資者及項目業主的青睞。我國西南山區河流水能資源的稟賦特征（河流比降大、落差集中），決定了引水式電站為該區域水能資源開發的主要方式。近年眾多社會資本投入到我國西南山區進行的河流水能資源開發中，且基本采用建設引水式電站的開發方式。目前，引水式開發的西南山區河流已經出現的河道斷流、水生生物棲息地喪失、河岸帶生態系統退化、河流社會服務功能受損等環境問題，直接影響了河流健康狀況。因此，迫切需要建立一套科學的評價指標體系，對引水式開發的西南山區河流的健康狀況進行研究，為政府監管提供依據。

2引水式電站對西南山區河流健康的影響

西南山區河流基本上是在山谷中穿行，主干流呈脈狀分布，溪流縱橫，河流曲折；普遍海拔較高，地形陡峻，河谷深切，河流侵蝕作用明顯；水資源蘊藏量大，占全國水能資源量的3/4，河流上游水質較好。我國西南山區河流主要特點（比降大、流速快，含沙量大、沖刷作用強烈等）使得多數西南山區河流采用引水式電站的開發方式。

引水式電站建成后河流被分為3個河段：壩址上游河段、減水河段和廠址下游河段。引水式電站對河流健康的影響主要反映在對河流水文情勢、水溫、水質、泥沙淤積、水生生物、河岸帶生態系統、河流社會功能等方面。

3引水式電站對西南山區河流健康影響的評價指標體系研究

3.1河流健康評價指標體系構建的基本原則

研究河流健康目的在于評價引水式電站對西南山區河流健康影響，因此評價指標的建立需要遵循以下幾個原則[2-3]：

（1）科學性原則。指標概念必須具有明確的定義，能科學、客觀地反映西南山區河流的健康狀態。

（2）系統性原則。指標體系要從河流自然結構、生態功能、社會服務功能等不同方面全面體現出河流健康狀況，并組成一個系統完整的體系，綜合反映引水式電站對西南山區河流的影響。

（3）

層次性原則。河流健康評價指標體系是一個復雜的體系，它覆蓋了自然和社會的多個方面，具有層次性。利用層次分類方法可以直觀地從不同的角度考察河流的健康。

（4）獨立性原則。評價指標體系不僅要全面覆蓋，也要具有相互之間的獨立性，以確保完整和簡潔的指標體系。

（5）指標定量性與可操作性原則。指標體系應當簡單明了，各指標數據應該易于獲取、便于計算和分析、要具有較強的可比性。

（6）定性指標與定量指標相結合的原則。

3.2引水式電站對西南山區河流健康影響的評價指標體系的建立

引水式電站對西南山區河流健康影響的評價指標體系的構建應遵循評價指標體系的構建原則，針對引水式電站對西南山區河流健康影響的特點，反映河流的社會和自然屬性，從河流健康的內涵出發來進行指標構建。因此從河流水文情勢、河岸帶生態系統狀況、水環境、河流自然形態、水生物狀況、社會服務、水資源利用7個方面來構建了評價指標體系。結果見表1。

3.3各評價指標的含義

3.3.1

水文情勢。

（1）年徑流量變化因子。是指引水式電站建設前后河流年徑流量的變化率。

（2）徑流年內分配偏差。是指天然狀態下河流的月徑流量與引水式電站建成后的月徑流量的區別。

（3）最小生態需水量滿足率。指最小生態需水量（能保護河流水生生物多樣性和河流生態系統穩定、保證河流各項功能正常使用的河道最小流量）得到滿足的概率。

3.3.2

河岸帶生態系統狀況。

河岸帶的作用在保護生物棲息地、穩定河道、降低土壤侵蝕度、改善水質等方面都有所體現。如果河岸帶廊道寬，并且植被濃密，可以為魚類提供較好的通道和生境，還可減輕景觀基質溶解物的污染[4]。因此，河岸帶生態系統狀況的好壞將對河流健康產生直接的影響。河岸帶生態系統狀況取決于河岸結構完整性、不受人類影響的河岸帶寬度、河岸穩定性及外來物種威脅程度。

表1 引水式電站對西南山區河流健康影響的評價指標體系

1級目標層2級準則層3級指標層

引水式電站對西南山區河流健康的影響水文情勢A年徑流量變化因子A1

徑流年內分配偏差A2

最小生態需水量滿足率A3

河岸帶生態系統狀況B河岸帶結構完整性B1

不受人類影響的河岸帶寬度B2

河岸穩定性B3

外來物種威脅程度B4

水環境質量C水質平均污染指數C1

下泄水溫變幅C2

河流自然形態D河床穩定性D1

河流形態多樣性D2

減水河段占河流總長比例D3

水生生物E珍稀水生動物存活狀況E1

魚類多樣性指數E2

河流底棲無脊椎動物多樣性指數E3

浮游生物多樣性指數E4

魚類生境受擾情況E5

過魚設施設置情況E6

社會經濟F灌溉用水保證率F1

居民生活用水保證率F2

移民安置率F3

景觀美景度F4

防洪標準F5

水資源利用G水資源開發利用率G1

水能資源開發率G2

3.3.3

水環境質量。

（1）水質平均污染指數。根據水質監測結果確定主要污染物，采用標準指數法對主要污染物數值進行標準化，再計算水質平均污染指數。

（2）水庫的下泄水溫變幅。是指水庫建成前后下泄水體的最大、最小月均溫度變化。

3.3.4

河流自然形態。

（1）河床穩定性。是指在水沙的沖蝕下，河流橫向和縱向形態的變化的特性。

（2）河流形態的多樣性。是指河流縱向的蜿蜒性和河道斷面形狀的多樣性。

（3）減水河段占天然河段總長度比例。減脫水河段占天然河道總長度的比例越大，對河流健康的影響就越大。

3.3.5

水生生物。

（1）珍稀水生動物存活狀況。指區域珍稀水生動物的數量和種類及繁殖狀況。

（2）魚類多樣性指數。多樣性指數很多，一般認為Shannon-Wiener[5]多樣性指數比較全面，既考慮種類數的變量，也考慮個體數的變量，可較好地反映生物群落結構的特征。

（3）河流底棲無脊椎動物多樣性指數。河流底棲無脊椎動物多樣性指數計算方式參照魚類種類多樣性指數計算方法。

（4）浮游生物多樣性指數。浮游生物多樣性指數計算方式參照魚類種類多樣性指數計算方法。

（5）魚類生境狀況。是指魚類生存繁衍的產卵場、索餌場和越冬場的狀況。

（6）過魚設施設置情況。過魚設施的修建可以減輕閘壩阻隔對魚類基因交流、多樣性損失和魚類生境破碎化的影響。

3.3.6

社會經濟。

（1）灌溉用水保證率。是指區域灌溉用水得到充分滿足概率。

（2）生活用水保證率。是指區域居民生活用水得到充分滿足概率。

（3）移民安置率。為移民人口占研究區域總人數的比例。

（4）景觀美景度。是指人類對環境景觀的整體印象和感受的綜合評判。美景度評判采用Daniel和Boster（1976）提出的SBE法[6]。

3.3.7

水資源利用。

（1）水資源開發利用率。是指河道內用水量占水資源總量的比率，體現的是水資源開發利用的程度。

（2）水能資源開發率。是指流域水電站總裝機容量占流域水能資源技術可開發量百分比。

4結論

河流健康評價理論和方法尚處于探索階段，河流健康評價指標體系尚無確定的模型。在評價指標體系的建立時應根據研究具體的河流特點進一步優化，另外，該文建立的河流健康評價指標體系僅研究單個引水式電站對河流健康影響，未考慮梯級開發引水式電站對河流健康影響。在下一步的研究中準備研究梯級引水式電站對河流健康的影響。

參考文獻

[1]

LEROY POFF N，DAVID ALLAN J，BAIN M B，et al.The Natural Flow Regime ，a paradigm for river conservation and restoration[J].Bioscience，1997，47（11）：769-784.

[2] 耿雷華，劉恒，鐘華平，等.健康河流的評價指標和評價標準[J].水利學報，2006，37（3）：253-258.

[3] 孫雪嵐，胡春宏.河流健康評價指標體系初探[J].泥沙研究，2008（4）：21-27.

[4] 郭懷成，黃凱，劉永，等.河岸帶生態系統管理研究概念框架及其關鍵問題[J].地理研究，2007，26（4）：789-798.

[5] 李永祥，楊海軍.河流生態流修復的新理念和目標[J].人民珠江，2007，34（3）：1-4.

[6] DANIEL T C，BOSTER R S.Measuring landscape esthetics： the scenic beauty estimation method[R].Colorado：USA，Department of Agricult，Forest Service，Rocky Mountain and Range Experiment Station，1976.