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水利部水利水电规划设计总院2009年12月水利部公益性财政专项水工程规划设计标准中关键生态指标体系研究与应用1、水工程规划设计关键生态指标体系2、指标定义及内涵3、指标阈值5、标准体系及准则6、问题与展望水工程是河流功能开发的主要手段，也是影响水生态的主要动因。保护水生态，构建生态友好型水工程规划设计体系是重要而紧迫的任务。BasicNaturalResourceandStrategicEconomicResourceControllingFactorofEcologyandEnvironment经济社会发展的重要支撑和保障基础性的自然资源和战略性的经济资源生态环境的控制性要素KeySupportandSafeguardofSocio-EconomicDevelopmentWater技术路线1.1指标体系构建的原则和方法1.2生态指标体系结构1.3水工程规划设计关键指标体系1、水工程规划设计关键生态指标体系1.1指标体系构建的原则和方法构建原则结构：科学性层次性尺度性综合性指标：代表性与独立性连续性与动态性传统性与创新性可比性与实用性1.2生态指标体系结构水工程规划设计阶段及类型划分结合我国水工程规划设计的阶段划分和工程分类，分析各类型水工程生态影响要素及其空间尺度效应，建立如图水工程规划设计关键生态安全指标体系结构：纵轴表征生态属性和生态指标，横轴表征水工程规划设计的不同阶段和类型，纵横轴交叉点为该生态指标与该工程类型结合判断影响敏感性和空间尺度特征，不同的空间尺度特征下，生态指标的分析评价方法存在差异。空白格表示该规划或工程设计类型一般无需进行该类指标分析。水工程规划设计阶段及类型划分属性层要素层指标层属性层属性层是指标体系的最上层，反映流域生态系统的基本特征。基于前述指标体系构建方法，属性层确定为水文水资源、水环境、河流地貌、生物及栖息地和社会环境五类。要素层要素层是属性层的进一步具体化，是表述各属性的具体生态要素。根据生态安全的涵义，在深入分析各属性的结构和关键特征的基础上，结合水工程与河流之间的相关关系的识别来确定各个属性层下的要素层结构。在5大属性的基础上，进一步划分成19个要素。属性层要素层水文水资源水资源量地表水过程地下水状况生态水文水环境水质水温河流地貌河流特征连通性稳定性生物及栖息地生物多样性植被特征水土流失生态敏感区鱼类栖息地社会环境移民（居民）生活状况人群健康流域开发强度节水水平景观指标层本研究针对指标体系各要素，按照流域生态系统驱动、压力、状态、响应等方面，应用理论分析、频度分析、专家咨询等方法，确定了36个关键生态指标。期间利用中国期刊网全文数据库、ProQuest数据库和Elsevier数据库等，收集到分析水工程与生态环境间响应关系的论文、报告等共计1250篇。尺度尺度是生态学中的重要概念，通常包括时间尺度和空间尺度，是指观察或研究对象(包括物体、现象或过程)的时间单位和空间分辨率。空间尺度流域尺度（basin）廊道尺度（corridor）河段尺度（reach）属性层要素层关键生态指标指标层规划工程设计流域综合规划水资源配置与节约防洪规划水电开发规划枢纽工程灌排工程航道及河道整治工程护岸及堤防工程供水、调水工程水土保持与水生态修复工程蓄滞洪区建设工程围垦工程水文水资源地表水地表水资源量变化率Cwr-1BBSSSB年径流变差系数变化率Cwr-2CCSSS径流年内分配偏差Cwr-3CCSSSB地下水地下水埋深Cwr-4BBBCBB地下水开采系数Cwr-5BBBBB生态水文生态基流Cwr-6CCCSSSS敏感生态需水Cwr-7BBCCCCC水环境水质水功能区水质达标率Ce-1BBBCSSSSBSS湖库富营养化指数Ce-2BSSS纳污能力变化率Ce-3BBBBCSSSSSS水温下泄水温Ce-4SSS水温恢复距离Ce-5SSS3.3水工程规划设计关键指标体系属性层要素层关键生态指标指标层规划工程设计流域综合规划水资源配置与节约防洪规划水电开发规划枢纽工程灌排工程航道及河道整治工程护岸及堤防工程供水、调水工程水土保持与水生态修复工程蓄滞洪区建设工程围垦工程河流地貌河流特征蜿蜒度Cl-1CCCC连通性纵向连续性Cl-2BBBCC横向连通性Cl-3BCSSSS垂向透水性Cl-4BBCSSS稳定性岸坡稳定性Cl-5CSSS河床稳定性Cl-6CCSSS生物及栖息地生物多样性鱼类物种多样性Cb-1BBCBCCCSSS植物物种多样性Cb-2BaBaCbCbCbSbCbCbSb珍稀水生生物存活状况Cb-3BBCBCCSCSSS外来物种威胁程度Cb-4BSS植被特征天然植被覆盖度Cb-5SbSbSbBaSb净第一性生产力Cb-6BSSBS属性层要素层关键生态指标指标层规划工程设计流域综合规划水资源配置与节约防洪规划水电开发规划枢纽工程灌排工程航道及河道整治工程护岸及堤防工程供水、调水工程水土保持与水生态修复工程蓄滞洪区建设工程围垦工程生物及栖息地水土流失土壤侵蚀强度Cb-7SSSSBS自然保护区保护区影响程度Cb-8BCSSSSCS生态需水满足程度Cb-9BBCSCSS鱼类栖息地鱼类生境保护状况Cb-10BBCBCCSSSS社会环境移民（居民）生活状况移民(居民)人均年纯收入Cs-1BBCBCaSaSaSaCbCb人群健康传播阻断率Cs-2CCSSSC流域开发强度水资源生态安全可利用率Cs-3BB水能生态安全可开发率Cs-4BBBC节水水平灌溉水利用系数Cs-5BBSS单位工业增加值用水量Cs-6BB景观景观舒适度Cs-7SSCS2关键生态指标释义水资源可利用量Cwr-1：在保障流域生态安全和水资源可持续利用的前提下，一个流域或区域的当地水资源中，可供河道外经济社会系统开发利用消耗的最大水量（按不重复水量计算，即流域或区域的净耗水量加调出流域或区域的调水量）。年径流变差系数变化率Cwr-2：指年径流序列均方差与数学期望的比值在规划实施前后的变化率，反映径流的年际变化特性。径流年内分配偏差Cwr-3：径流年内分配偏差指实际状况的月径流量与参照状况(多年平均)月径流量年内分配比例的差异程度，反映河川径流量多年平均情况下年内变化过程。地下水埋深Cwr-4：地下水埋深是指地表至浅层地下水水位之间的垂线距离。地下水埋深和毛管水最大上升高度决定了包气带垂直剖面的含水量分布，与植被生长状况深密切相关。地下水开采系数Cwr-5：地下水开采系数是一定区域地下水的实际开采量与地下水可开采量(允许开采量)的比值。生态基流Cwr-6：生态基流是指为维持河流基本形态和基本生态功能的河道内最小流量。河流基本生态功能主要为防止河道断流、避免河流水生生物群落遭受到无法恢复的破坏等。对北方河流，应提出汛期和非汛期生态基流要求。敏感生态需水Cwr-7：敏感生态需水是指维持河湖生态敏感区正常生态功能的需水量及过程；在多沙河流，要同时考虑输沙水量。敏感生态需水应分析生态敏感期，非敏感期主要考虑生态基流。生态需水敏感区类型敏感期河流湿地和河谷林丰水期河流直接连通的湖泊逐月河口全年重要水生生物产卵场繁殖期3.1指标阈值研究方法3.2水生态分区研究3.3关键生态指标阈值实例3、生态指标阈值研究3.1指标阈值研究方法水工程生态指标阈值特点集中反映人类活动与河湖生态安全的关系ABCD水工程生态指标阈值特点定量化半定性半定量定性化表达型式多样化数值点数值区间原则方法数值与方法相结合水工程生态指标阈值分析方法经验总结规范标准及类比模型分析专家判断统计模型物理模型数学模型属性层要素层关键生态指标经验总结法模型分析法规范标准及类比专家判断统计模型物理模型数学模型水文水资源水资源量水资源可利用量地表水过程年径流变差系数变化率径流年内分配偏差地下水状态地下水埋深地下水开采系数生态水文生态基流敏感生态需水水环境水质水功能区水质达标率湖库富营养化指数污染物入河控制量纳污能力变化率水温下泄水温水温恢复距离属性层要素层关键生态指标经验总结法模型分析法规范标准及类比专家判断统计模型物理模型数学模型河流地貌河流特征弯曲率连通性纵向连通性横向连通性垂向透水性稳定性岸坡稳定性河床稳定性生物及栖息地生物多样性鱼类物种多样性植物物种多样性珍稀水生生物存活状况外来物种威胁程度植被特征植被覆盖度净初级生产力水土流失土壤侵蚀强度生态敏感区重要湿地保留率生态需水满足程度鱼类生境保护状况属性层要素层关键生态指标经验总结法模型分析法规范标准及类比专家判断统计模型物理模型数学模型社会环境移民（居民）生活状况移民(居民)人均年纯收入人群健康传播阻断率流域开发强度水能生态安全开发利用率水资源开发利用率节水水平灌溉水利用系数单位工业增加值用水量景观景观舒适度研究目的：通过分析各分区自然地理及水资源特征、流域生态现状及保护等现状情况，以水生态特征为主线，构建不同区域的水生态分布特点和规律进行水生态分区（同一分区的生态指标的阈值基本一致），为阈值研究提供基础和依据。3.2水生态分区研究分区原则：指标阈值的区域性原则与有关区划相协调的原则流域与行政区划有机结合的原则分区依据:自然地理及气候特征全国水资源分区全国生态功能区划结合我国由西向东形成的三大阶梯地貌类型，参照全国生态功能区划方案，将全国划分七大水生态一级分区，结合地理位置、气候带以及降雨量分布，分别命名为：东北温带亚湿润区（109.37万km2）华北东部温带亚湿润区（72.28万km2）华北西部温带亚干旱区（95.44万km2）西北温带干旱区（204.81万km2）华南东部亚热带湿润区（121.76万km2）华南西部亚热带湿润区（118.46万km2）西南高原气候区（228.99万km2）。分区成果根据全国水资源分区和生态功能区划成果，在每个水生态一级区内，依据气候、降雨、人口密度、大城市分布情况以及水源涵养、生物多样性、土壤保持、地下水保护、水域景观等生态功能，参考50个全国重要生态功能区划及水资源综合规划分区，将全国分为34个水生态二级分区，东北温带亚湿润区5个，华北东部温带亚湿润区4个，华北西部温带亚干旱区4个，西北温带干旱区5个，华南东部亚热带湿润区6个，华南西部亚热带湿润区5个，和西南高原气候区5个。类型区的范围，以水资源综合规划三级区套地级行政区划为基本单元具体划分。类型区以习惯地理地貌名称命名。分区成果南方河流，应采取多种方法计算，取其外包线作为生态基流的阈值；为保证河流水质，生态基流应不小于90%保证率最枯月平均流量，如采用Tennant法，则应取多年平均天然径流量的20-30%以上。北方河流，应分非汛期和汛期分别确定，并尽量应用多种计算方法。一般情况下，非汛期生态基流应不低于多年平均天然径流量的10％；汛期生态基流可按多年平均天然径流量20-30%，或汛期平均流量的10%在汛期合理确定。断流河段（如内陆河、海河、辽河等）生态基流汛期为同期流量的10%；非汛期生态基流可根据各流域综合规划的结果确定。3.3生态指标阈值实例生态基流指标阈值（半定性半定量）结合目标河段实际水资源量、年径流过程、水资源开发程度以及水质现状，以区域经济不受较大损害为前提，选择最大的计算结果作为生态基流阈值。在已开展生境模拟法和整体法计算生态基流的河流，生态基流阈值应参考其计算成果。非汛期生态基流必须能够满足水质达标对流量的要求。在西北内陆水生态区，潜水河段不强制要求满足生态基流。生态基流指标阈值（半定性半定量）水生态二级分区范围水文特征生态需水特征14.大兴安岭，18.宁蒙灌区，24.内蒙古高原，25.祁连山、河西走廊，26.阿尔泰山，27.天山，28.昆仑山北麓，29.西北荒漠，30.柴达木盆地、青海湖，32.羌塘高原西北各外流河、内流河干旱区，降雨-径流发生区域与径流运动区分离。发生在山区的降雨径流比较稳定，但主要用水单元位于出山口以下的绿洲。河道径流下渗形成的潜流是绿洲植被用水的唯一来源。河道径流量包括地