搜索
生态水利学:理论、方法与实践刘德富湖北工业大学资源与环境工程学院教授三峡大学三峡库区生态环境教育部工程中心主任湖北水利改革与发展暨“十三五”规划思路研讨会主要内容第一部分：生态水利学理论与方法第二部分：生态水利学实践提纲生态水利之必由之路123健康的河流生态系统传统水利的负面影响4生态水利学基本方法第一部分：生态水利学理论与方法提纲生态水利之必由之路1国家生态文明建设水生态文明发展要求我国当前的主要水问题1生态水利之必由之路十七大:生态文明建设将“经济增长的资源环境代价过大”作为首要问题，把环境保护列入了党和国家的重要议事日程；坚持生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，建设资源节约型、环境友好型社会；对建立健全资源有偿使用制度和生态环境补偿机制等工作提出具体要求。首次提出“建设生态文明”，并将其作为全面建设小康社会的新的更高的要求。生态文明1生态水利之必由之路十八大:大力推进生态文明建设优化国土空间开发格局，国土是生态文明建设的空间载体，必须珍惜每一寸国土。全面促进资源节约，节约资源是保护生态环境的根本之策。加大自然生态系统和环境保护力度，良好生态环境是人和社会持续发展的根本基础。加强生态文明制度建设。建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计，要把生态文明建设放在突出地位，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。生态文明1生态水利之必由之路十八届三中全会:加快生态文明制度建设健全自然资源资产产权制度和用途管制制度；划定生态保护红线；实行资源有偿使用制度和生态补偿制度；改革生态环境保护管理体制。紧紧围绕建设美丽中国深化生态文明体制改革，加快建立生态文明制度，健全国土空间开发、资源节约利用、生态环境保护的体制机制，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局；“源头严防、过程严管、后果严惩”三严思路。生态文明1生态水利之必由之路水生态文明主要内容概括来说，就是确定“三条红线”水资源开发利用控制红线，到2030年全国用水总量控制在7000亿立方米以内用水效率控制红线，到2030年用水效率达到或接近世界先进水平，万元工业增加值用水量降低到40立方米以下，农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上水功能区限制纳污红线，到2030年主要污染物入河湖总量控制在水功能区纳污能力范围之内，水功能区水质达标率提高到95%以上。实施“四项制度”。用水总量控制制度用水效率控制制度水功能区限制纳污制度。水资源管理责任和考核制度。该文件共分5章、20条，明确提出了实行最严格水资源管理制度的指导思想、基本原则、目标任务、管理措施和保障措施。强调“水是生命之源、生产之要、生态之基，生态文明，水利先行。”国务院《关于实行最严格水资源管理制度的意见》国发〔2012〕3号1生态水利之必由之路水生态文明《意见》就加快水生态文明建设的重要意义、指导思想、基本原则和目标进行了全面阐述，明确了水生态文明建设的主要工作内容，并就开展水生态文明建设试点和创建活动提出了具体要求。主要抓好八个方面的工作：一是落实最严格水资源管理制度；二是优化水资源配置；三是强化节约用水管理；四是严格水资源保护；五是推进水生态系统保护与修复；六是加强水利建设中的生态保护；七是提高保障和支撑能力；八是广泛开展宣传教育。水利部将选择一批基础条件较好、代表性和典型性较强的城市，开展水生态文明建设试点工作，探索符合我国水资源、水生态条件的水生态文明建设模式。2013年1月4日，水利部正式印发《关于加快推进水生态文明建设工作的意见》1生态水利之必由之路水生态文明水生态文明是生态文明的核心组成部分，加快水生态文明建设是建设美丽中国的重要基础。努力从源头上扭转水生态环境恶化趋势，给子孙后代留下山青、水净、河畅、湖美、岸绿的美好家园。坚持人水和谐，科学发展；坚持保护为主，防治结合；坚持统筹兼顾，合理安排；坚持因地制宜，以点带面。开展水生态文明建设的原则是：1生态水利之必由之路加强“三条红线”管理，着力落实最严格水资源管理制度；完善河湖水网工程体系，着力提高水资源配置和调控能力；加大水污染防治力度，着力保障水资源可持续利用；加强水土保持生态建设，着力打造水生态安全屏障；狠抓监管能力建设，着力强化水资源管理基础支撑；不断加大改革力度，着力构建水生态文明建设长效机制。水生态文明建设的核心工作包括对水资源保护管理、水利基础设施建设、水生态保护修复、水生态补偿机制构建等工作，着实解决我国当前面临的主要水问题，加强水生态文明建设，要着力抓好以下重点工作：水生态文明1生态水利之必由之路主要水问题洪涝灾害—“水多”水资源短缺—“水少”水环境恶化—“水脏”水土流失—“水浑”1生态水利之必由之路主要水问题2002-2012年统计2000多年历史资料统计：平均每两年发生一次较大洪水1、洪涝灾害仍是心腹之患1生态水利之必由之路主要水问题2001年以来洪涝旱灾统计表2000年以来，年均洪涝灾害损失约1100亿元，约占同期全国GDP的1％；局部洪涝灾害每年发生；2003年、2005年、2007年部分江河发生洪水平均每年有7个台风登陆，超强台风有增加趋势；山洪灾害严重。年份洪涝受灾面积(万亩)洪涝成灾面积(万亩)洪涝直接经济损失(亿元)因灾死亡人数（人）2001107076380623.03160520021857611159838.001819200330549195001300.5115512004116736026713.511282200522451123251662.20166020061578383891332.6222762007188234895351123.301230平均42567219021084.7416321、洪涝灾害仍是心腹之患1生态水利之必由之路主要水问题大江大河综合防洪减灾体系仍不完善；蓄滞洪区安全建设滞后、运用难度大；中小河流防洪能力低；大量病险水库尚未除险加固；沿海地区风暴潮频发；泥石流、滑坡等山洪灾害危害严重；城市洪涝灾害严重。淮河蓄滞洪区病险水库泥石流目前洪涝灾害威胁经济社会发展1、洪涝灾害仍是心腹之患1生态水利之必由之路主要水问题2、水资源短缺严重制约经济社会发展我国水资源总量为2.8万亿m3，人均水资源量不到2200m3，不足世界人均的1/4；旱灾的特点是范围广，损失大。“十五”期间，农田受旱面积年均达3.85亿亩，平均每年因旱减产粮食350亿公斤。我国有40%以上的人口生活在缺水地区，全国农村有3.2亿人饮水不安全,饮水安全是一个突出问题。1生态水利之必由之路主要水问题供水Supply需水Demand正常年份缺水达400亿方Waterdeficitisupto40billionm3innormalyear2、水资源短缺严重制约经济社会发展1生态水利之必由之路主要水问题2、水资源短缺严重制约经济社会发展地下水平均每年超采约100亿方超采面积达19万平方公里，深层地下水超采区面积达9万平方公里GroundwatertableinBeijingRegion(1959,1981)BaseRock1生态水利之必由之路主要水问题3、水体污染极为严重2011年地表调查报告显示，我国十大水系有近半水体处于Ⅳ类以下水平，超过一半湖泊水体已处于富营养化状态。1生态水利之必由之路主要水问题3、水体污染极为严重2011年地下水评价显示55.3%的地下水均受到了不同程度的污染，其中14.7%的地下水已处于中度污染水平。处于优良水平的地下水只占约11%左右。1生态水利之必由之路主要水问题3、水体污染极为严重流域污染严重，导致部分水体营养盐严重超标，大量河湖暴发了严重的藻类水华，城市水体“黑、臭”问题突出，生物几近灭绝，严重威胁流域生态安全和人民用水安全。东湖蓝藻喻家湖死鱼南湖黑臭1生态水利之必由之路主要水问题4、水土流失及生态环境问题突出干涸的白洋淀土地荒漠化恶化的塔里木河牧区草原沙化河道断流，湖泊萎缩，滩涂消失，天然湿地干涸，土地荒漠化、水源涵养能力和调节能力下降；牧区草原沙化严重。全国牧区33.8亿亩可利用草原，有90％退化问题突出1生态水利之必由之路主要水问题4、水土流失及生态环境问题突出根据国土资源部,水利和环保的统计,截止2012年，我国水土流失面积达的统计,我国水土流失面积达356万平方公里,占国土面积的37%，水土流失造成相当于我国GDP总量3.5%。1生态水利之必由之路主要水问题在我国，缺水和水污染是最突出的水环境问题。在我省:水问题具体包括:水资源量分布不均，存在结构性缺水。局部水污染问题严重，水质堪忧。城市污水处理设施严重不足。水生态逐年恶化。当前,水体富营养化及水华、生态系统退化是最主要的生态环境问题。东胡蓝藻喻家湖黑臭水葫芦疯长洞庭湖生态退化湖泊干涸提纲健康的河流生态系统2流域水体循环河流连续体概念洪水脉冲效应河流生态的多样性2健康的河流生态系统(1)流域水体循环水的自然循环：云团渗漏地表径流渗漏岩石深层渗漏渗漏地下水海洋从植物从流域从土壤从海洋蒸腾作用水的自然循环及其调控，水资源的时空变化规律——水利工程研究对象，工程水利及资源水利2健康的河流生态系统(1)流域水体循环水的社会循环：水的社会循环——是水的良性循环的主要内容，给水排水工程研究对象；能实现水资源可持续利用的水社会循环，称为水的良性社会循环。2健康的河流生态系统海洋城市ngsh工厂区农田林地、草地流域是水的自然循环和社会循环交织在一起的复杂系统(1)流域水体循环2健康的河流生态系统29典型流域示意图(1)流域水体循环顺河流向一般可分为三个区河流生态系统生物能量－太阳能气候－降雨、光照、气温、风等生境基质和介质－水、岩土、空气等物质代谢原料－无机盐、腐殖质、氧气、氮气等植物（生产者）动物（消费者）微生物（分解者）植食动物一级肉食动物二级肉食动物2健康的河流生态系统(2)河流生态系统构成水生生物种群与群落•种群（population）是指在一定空间内同种生物个体的组合，它具有一定的结构和遗传特性。•群落（community）是指不同的生物种群集合在一起，相互之间存在特定依赖关系的生物体。•水生生物种类：–生产者(producers)—藻类和维管束植物，吸收水中碳、氮、磷等生物营养物质，在阳光的作用下合成复杂的有机物，把太阳能转化为化学能–消费者(consumers)—自身不能合成营养物质，靠捕食其他生物或其碎屑维持生命活动–分解者(decomposers)—包括各种水生细菌和真菌，能将死亡有机体、有机碎片等分解成碳、氮、磷、硫等简单无机物，使物质得以循环往复。景观生态学的几个概念•景观结构：包括景观的空间特征（如景观元素的大小、形状及空间组合等）与非空间特征（如景观元素的类型、面积比率等）两部分内容•景观格局：指景观组分的空间分布和组合。•景观空间格局模式：斑块-廊道-基质模式•异质性（heterogeneity）：指在一个景观区域中，景观元素类型、组合及属性在空间或时间上的变异程度，包括时间异质性和空间异质性，是景观区别于其他生命层次的最显著特征•尺度(scale)：指研究对象时间和空间的细化水平。Spatialstructure.Landscapescanbedescribedintermsofmatrix,patch,corridor,andmosaicatvariousscales.斑块（patch）：是在景观的空间比例尺上所能见到的最小异质性单元廊道（Corridor）：是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看成是一个线状或带状的斑块基质（Matrix）：是景观中范围广阔、相对同质且连通性最强的背景地域镶嵌（mosaic）：表示生境或植被的空间配置Streamcorridor:4dimensions2健康的河流生态系统(3)生态系统尺度河流生态系统时空尺度时空尺度空间尺度时间尺度景观尺度河段尺度河流廊道尺度流域尺度数年数千年…数百年数十年2健康的河流生态系统(3)生态系统尺度2健康的河流生态系统不