大汶河生態系統服務功能受梯級攔蓄影響評估及對策分析

泰安市河湖管理保護服務中心 殷慶范

一、引言

泰安境內大汶河河段長179.24km，流域面積6457.2km2，占泰安全市總面積的83.2%，是泰安市的母親河[1]。為改善泰安市水資源短缺問題及實現區域調洪補枯目的，大汶河梯級攔蓄水利工程相繼建成并投入使用[2]。攔蓄工程發揮社會、經濟效益的同時，也改變了大汶河水動力及水文循環特征，使水體納污能力降低，造成了河流物質輸移和能量轉化過程的失衡，破壞了河流生態系統的平衡，進而影響大汶河發揮生態系統服務功能的價值。

所謂生態系統服務功能定義為人類從生態系統獲取的利益，包括提供產品（如食物和水源）、調洪灌溉、維持自然營養物質循環、涵養河岸帶陸地景觀及提供文化娛樂服務等[3]。對河流進行生態系統服務功能評價能夠反映河流的綜合價值，為精準診斷河流問題提供必要的技術支撐。如Gren等[4]對歐洲多瑙河流域生態系統服務功能進行評價,揭示其流域內森林、草地和濕地不同生態服務的價值；基于條件評估法，Loomis等[5]對恢復美國普拉特河流域的廢水處理和水質凈化的經濟價值進行研究；接玉梅等[6]對2010年大汶河生態服務功能進行估值，發現其估值達到581727.06萬元，相當于2010年泰安市國內生產總值的2.91%。更為重要的是，隨著我國對河流水利資源的高強度的開發利用，壩閘工程建設對河流生態系統服務功能的影響逐漸吸引一些學者的關注。如肖建紅[7]運用了供給—需求等經濟學理論及經濟價值評估方法開展了水壩對河流生態系統服務功能的影響與評價研究，并初步評估了三峽工程對河流生態系統服務功能價值的影響；王洪梅[8]借鑒MA等評估方法理論對水電開發的河流生態系統服務功能及人類福利的影響開展了研究。

因此，對河流生態系統生態服務功能進行評價對了解河流生態、構建良性流域發展模型具有重要指導意義。而大汶河作為泰安的母親河，對泰安的經濟、社會和人文發展起到積極的推動作用。分析梯級工程對大汶河的生態系統服務功能的影響能夠識別攔蓄工程對大汶河生態系統的演變規律，進而為高質量的大汶河治理工作提供指導。本文基于野外現場調查和歷史與現狀資料收集，從梯級攔蓄工程對河流生態系統影響因素出發，評估梯級攔蓄工程對大汶河生態服務體系功能價值，進而提出相應的可持續發展對策。

二、梯級攔蓄工程對大汶河生態系統影響的單因素分析

梯級攔蓄工程建設對大汶河的河流形態與植被分布、水文水動力條件、水質狀況和水生動物群落豐富度均造成顯著的影響，而這些因素是構成大汶河生態系統的控制性要素。根據現場調研發現，梯級攔蓄工程明顯改變大汶河的河寬和水深的空間分布，庫區內河寬且深，而庫下游卻面臨斷流的風險，使生態基流的分配具有極強的空間不均衡性。特別地，河流水資源的空間不均分布的特點也影響著河岸帶植被的分布。例如，下游戴村壩和琵琶山庫區內因水深較淺，有較為發達的濕地發育，為野生動物提供良好的棲息地；而汶口2號、顏謝、泉林、顏張和唐莊近壩前庫區內，因水深較大，植物分布少，僅在濱水岸邊有零星苦草等水生植物分布。此外，由于梯級攔蓄工程的蓄水作用阻斷了天然的河流的動力學聯系，使河流的動力條件發生劇烈的變化。據此，天然河流的生態基流難以保證，造成此類地區物種退化的不利狀況，使大汶河的生態價值降低。

水質狀況作為衡量水體健康程度一個重要指標，針對大汶河干流16個斷面的4次調查結果分析表明，基于TN、TP、NH3-N指標，可知大汶河上游唐莊、顏張以及下游戴村壩斷面水質相對較好，泉林和汶口2號水質相對較差，尤其是泉林斷面。對比唐莊、顏張、泉林、顏謝以及汶口2號壩上和壩下，水質因子值差別不明顯。從唐莊至下游老湖鎮王臺橋斷面，3個水質因子有變化規律相似性特征，但TN和NH3-N水質因子變化規律更趨一致。TP自泉林往下游至戴村壩，有更為明顯的好轉特征，但老湖鎮王臺橋斷面TP低于戴村壩，這應主要是受此河段入河污染的影響。因此，基于以上特征，河段內梯級攔蓄工程應對水質改善起到一定作用，尤其是TP，但從河段內泉林、汶口2號和老湖鎮王臺橋斷面水質相對較差的特征看，河段內水質狀況應受污染排入的影響更大。

另外，基于四個季度的現場調研，發現從上游至下游空間分布看，物種數均偏少，因搖蚊幼蟲類物種數相對較多而比夏季物種數略大。壩上、壩下以及與河道內斷面的底棲動物密度、生物量和物種數分布并無明顯的一致性差別性特征，軟體動物總體上在下游流動性較好的河道或水草豐盛的斷面分布較多。搖蚊幼蟲類相對在汶口2號壩以上斷面攔蓄性影響較大，斷面密度分布較大。

三、梯級攔蓄工程對大汶河生態系統綜合影響分析

梯級攔蓄工程破壞河流連續性，導致不同斷面的生境差異較大，從而對各斷面浮游植物、底棲動物和著生生物群落結構均有較大差異。

硅藻是大汶河流域重要的生物類別，其生存狀況能夠反映河道生境條件。通過評估和比較了各個季節大汶河各斷面著生硅藻生物完整性狀況，并基于此比較不同斷面所受的干擾影響狀況。研究結果表明，總體上堽城斷面相比于其余斷面，生物完整性指數更好，下游琵琶山、鄣城等斷面也較好；相比之下，汶口2號、汶口1號、顏謝、顏張和唐莊幾個壩址位置生物完整性指數受到干擾影響偏大，并且壩上斷面受干擾影響總體大于壩下斷面。評估與分析結果總體應能體現各季節各斷面生物完整性狀況，但由于各個斷面生境存在較大差異，如水質、流動性、水生植物、底質以及其他干擾因素，各斷面影響因素差異較大，因斷流的影響，實際上各斷面自上游至下游生境并不連續，這也在一定程度上影響了著生硅藻完整性評估與比較的確定性，如在秋季與春季，泉林壩上斷面硅藻生物完整性指數大于壩下斷面，這應與在這兩個季節攔蓄工程對壩上水體硅藻生長有更大的促進作用影響（如泉林庫區內水體營養程度高）有關。

四、梯級攔蓄工程對大汶河生態服務體系功能評價

河流生態服務功能指標主要包括供給功能、調節功能、文化功能和支持功能。對這四種指標進行計算，從正面影響和負面影響兩方面評估攔蓄工程對大汶河生態系統服務功能的影響。其中，大汶河流域15個梯級攔蓄工程運行，生態系統服務功能正、負面影響價值分別為7.4755億元/年和0.1504億元/年，經濟凈價值為7.3251億元/年。各項服務功能的價值量排序為：調蓄洪水>氣候調節>旅游>供水>提供生境>維持生物多樣性>提供美學景觀>土壤保持>水產品生產。其中梯級攔蓄工程的正面影響中，調蓄洪水、氣候調節、供水、旅游和提供生境是主要功能，分別占43.47%、23.71%、14.15%、13.90%和1.97%。

攔蓄工程對流域人類福祉因素的社會影響也是流域生態服務功能的重要一環，其包括對城鄉發展結構的影響、對公共基礎設施的影響、對地區人民生活水平的影響、對地區文化教育的影響和對農業生產的影響。對以上5個方面的影響評估結果進行整理，從正面影響和負面影響以及影響強度等方面整理攔蓄工程對流域人類福祉因素的社會影響。總體而言，根據同步的統計數據資料，梯級攔蓄工程建設對于周邊地區城鎮化進程、社會基礎設施條件、周邊地區人民生活水平的提高、地區文化教育事業的發展以及農業生產均帶來了積極的影響，這些影響均在不同時間尺度內對周邊地區人們的社會福祉產生了積極作用。但隨著人們生活水平改善的同時，也可能產生一些新的社會問題，如貧富差距拉大的問題，應結合合適的社會保障制度和措施以調節這種不利影響。

五、對策建議

通過對梯級工程對大汶河生態系統服務功能影響分析，識別出大汶河生態系統存在污染源控制不徹底、庫區富營養化風險、生態系統偏于單一的問題，應該從流域整體的角度出發制定流域管理、流域治理的總體方案，實現泰安與大汶河之間的發展與生態和諧。基于梯級工程對大汶河生態系統服務功能影響的結果，本文提出以下幾點建議。

（1）規劃層面上明確泰山-泰安-大汶河的山-城-水的關系，解決山水隔離，城不依水的問題。

（2）進一步挖掘大汶河的文化、歷史價值，與大汶河固有的生態服務價值結合，建立大汶河歷史、文化保護帶、生態觀光區。

（3）從現在略微單調的壩-壩系統，河-堤系統，通過多樣的河道類型、河床類型、河灘類型，河堤類型、構建豐富多彩的流域生境條件。

（4）從長遠出發，著眼于長遠目標，制定大汶河全流域的治理規劃，分階段、分步驟地解決流域內存在的涵養、污染以及水質問題。

（5）縱向優化壩-堰-灘床系統，優化攔蓄工程運行與規劃，上游可考慮維持以壩蓄水的調蓄態勢，中游構建以低堰動水（如低堰型滾水壩的形式）動水調節，下游以自然河流為主，營造更多的流動河段。

六、結語

梯級水利工程的興建在發揮防洪、引水及灌溉等效益的同時，攔蓄工程也造成大汶河流域生態朝著碎片化方向發展，導致流域上不同斷面之間的生境差異變大，流域生態系統單一。通過研究梯級水利工程對大汶河生態系統服務功能影響，明晰了梯級水庫影響下的水生植物種類和分布、庫區及河道水位流量關系、水體水質狀況及水生動物、浮游生物的種群信息。基于此，重新對大汶河生態服務功能進行評價，確定其經濟、社會價值，為科學治理、規劃大汶河生態文明建設提供策略。