大汶河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(wù)中心 殷慶范

一、引言

泰安境內(nèi)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(xiàn)區(qū)域調(diào)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(fā)揮社會、經(jīng)濟效益的同時，也改變了大汶河水動力及水文循環(huán)特征，使水體納污能力降低，造成了河流物質(zhì)輸移和能量轉(zhuǎn)化過程的失衡，破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡，進而影響大汶河發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價值。

所謂生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能定義為人類從生態(tài)系統(tǒng)獲取的利益，包括提供產(chǎn)品（如食物和水源）、調(diào)洪灌溉、維持自然營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、涵養(yǎng)河岸帶陸地景觀及提供文化娛樂服務(wù)等[3]。對河流進行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價能夠反映河流的綜合價值，為精準(zhǔn)診斷河流問題提供必要的技術(shù)支撐。如Gren等[4]對歐洲多瑙河流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進行評價,揭示其流域內(nèi)森林、草地和濕地不同生態(tài)服務(wù)的價值；基于條件評估法，Loomis等[5]對恢復(fù)美國普拉特河流域的廢水處理和水質(zhì)凈化的經(jīng)濟價值進行研究；接玉梅等[6]對2010年大汶河生態(tài)服務(wù)功能進行估值，發(fā)現(xiàn)其估值達(dá)到581727.06萬元，相當(dāng)于2010年泰安市國內(nèi)生產(chǎn)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(fā)利用，壩閘工程建設(shè)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響逐漸吸引一些學(xué)者的關(guān)注。如肖建紅[7]運用了供給—需求等經(jīng)濟學(xué)理論及經(jīng)濟價值評估方法開展了水壩對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(fā)的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及人類福利的影響開展了研究。

因此，對河流生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能進行評價對了解河流生態(tài)、構(gòu)建良性流域發(fā)展模型具有重要指導(dǎo)意義。而大汶河作為泰安的母親河，對泰安的經(jīng)濟、社會和人文發(fā)展起到積極的推動作用。分析梯級工程對大汶河的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響能夠識別攔蓄工程對大汶河生態(tài)系統(tǒng)的演變規(guī)律，進而為高質(zhì)量的大汶河治理工作提供指導(dǎo)。本文基于野外現(xiàn)場調(diào)查和歷史與現(xiàn)狀資料收集，從梯級攔蓄工程對河流生態(tài)系統(tǒng)影響因素出發(fā)，評估梯級攔蓄工程對大汶河生態(tài)服務(wù)體系功能價值，進而提出相應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展對策。

二、梯級攔蓄工程對大汶河生態(tài)系統(tǒng)影響的單因素分析

梯級攔蓄工程建設(shè)對大汶河的河流形態(tài)與植被分布、水文水動力條件、水質(zhì)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(gòu)成大汶河生態(tài)系統(tǒng)的控制性要素。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，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(qū)內(nèi)河寬且深，而庫下游卻面臨斷流的風(fēng)險，使生態(tài)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(qū)內(nèi)因水深較淺，有較為發(fā)達(dá)的濕地發(fā)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(qū)內(nèi)，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(xué)聯(lián)系，使河流的動力條件發(fā)生劇烈的變化。據(jù)此，天然河流的生態(tài)基流難以保證，造成此類地區(qū)物種退化的不利狀況，使大汶河的生態(tài)價值降低。

水質(zhì)狀況作為衡量水體健康程度一個重要指標(biāo)，針對大汶河干流16個斷面的4次調(diào)查結(jié)果分析表明，基于TN、TP、NH3-N指標(biāo)，可知大汶河上游唐莊、顏張以及下游戴村壩斷面水質(zhì)相對較好，泉林和汶口2號水質(zhì)相對較差，尤其是泉林?jǐn)嗝?。對比唐莊、顏張、泉林、顏謝以及汶口2號壩上和壩下，水質(zhì)因子值差別不明顯。從唐莊至下游老湖鎮(zhèn)王臺橋斷面，3個水質(zhì)因子有變化規(guī)律相似性特征，但TN和NH3-N水質(zhì)因子變化規(guī)律更趨一致。TP自泉林往下游至戴村壩，有更為明顯的好轉(zhuǎn)特征，但老湖鎮(zhèn)王臺橋斷面TP低于戴村壩，這應(yīng)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(nèi)梯級攔蓄工程應(yīng)對水質(zhì)改善起到一定作用，尤其是TP，但從河段內(nèi)泉林、汶口2號和老湖鎮(zhèn)王臺橋斷面水質(zhì)相對較差的特征看，河段內(nèi)水質(zhì)狀況應(yīng)受污染排入的影響更大。

另外，基于四個季度的現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)從上游至下游空間分布看，物種數(shù)均偏少，因搖蚊幼蟲類物種數(shù)相對較多而比夏季物種數(shù)略大。壩上、壩下以及與河道內(nèi)斷面的底棲動物密度、生物量和物種數(shù)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(tài)系統(tǒng)綜合影響分析

梯級攔蓄工程破壞河流連續(xù)性，導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)果表明，總體上堽城斷面相比于其余斷面，生物完整性指數(shù)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(shù)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(jié)果總體應(yīng)能體現(xiàn)各季節(jié)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(zhì)、流動性、水生植物、底質(zhì)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(xù)，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(shù)大于壩下斷面，這應(yīng)與在這兩個季節(jié)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(qū)內(nèi)水體營養(yǎng)程度高）有關(guān)。

四、梯級攔蓄工程對大汶河生態(tài)服務(wù)體系功能評價

河流生態(tài)服務(wù)功能指標(biāo)主要包括供給功能、調(diào)節(jié)功能、文化功能和支持功能。對這四種指標(biāo)進行計算，從正面影響和負(fù)面影響兩方面評估攔蓄工程對大汶河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響。其中，大汶河流域15個梯級攔蓄工程運行，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能正、負(fù)面影響價值分別為7.4755億元/年和0.1504億元/年，經(jīng)濟凈價值為7.3251億元/年。各項服務(wù)功能的價值量排序為：調(diào)蓄洪水>氣候調(diào)節(jié)>旅游>供水>提供生境>維持生物多樣性>提供美學(xué)景觀>土壤保持>水產(chǎn)品生產(chǎn)。其中梯級攔蓄工程的正面影響中，調(diào)蓄洪水、氣候調(diào)節(jié)、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(tài)服務(wù)功能的重要一環(huán)，其包括對城鄉(xiāng)發(fā)展結(jié)構(gòu)的影響、對公共基礎(chǔ)設(shè)施的影響、對地區(qū)人民生活水平的影響、對地區(qū)文化教育的影響和對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。對以上5個方面的影響評估結(jié)果進行整理，從正面影響和負(fù)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(jù)同步的統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料，梯級攔蓄工程建設(shè)對于周邊地區(qū)城鎮(zhèn)化進程、社會基礎(chǔ)設(shè)施條件、周邊地區(qū)人民生活水平的提高、地區(qū)文化教育事業(yè)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均帶來了積極的影響，這些影響均在不同時間尺度內(nèi)對周邊地區(qū)人們的社會福祉產(chǎn)生了積極作用。但隨著人們生活水平改善的同時，也可能產(chǎn)生一些新的社會問題，如貧富差距拉大的問題，應(yīng)結(jié)合合適的社會保障制度和措施以調(diào)節(jié)這種不利影響。

五、對策建議

通過對梯級工程對大汶河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響分析，識別出大汶河生態(tài)系統(tǒng)存在污染源控制不徹底、庫區(qū)富營養(yǎng)化風(fēng)險、生態(tài)系統(tǒng)偏于單一的問題，應(yīng)該從流域整體的角度出發(fā)制定流域管理、流域治理的總體方案，實現(xiàn)泰安與大汶河之間的發(fā)展與生態(tài)和諧?；谔菁壒こ虒Υ筱牒由鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能影響的結(jié)果，本文提出以下幾點建議。

（1）規(guī)劃層面上明確泰山-泰安-大汶河的山-城-水的關(guān)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(tài)服務(wù)價值結(jié)合，建立大汶河歷史、文化保護帶、生態(tài)觀光區(qū)。

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

（4）從長遠(yuǎn)出發(fā)，著眼于長遠(yuǎn)目標(biāo)，制定大汶河全流域的治理規(guī)劃，分階段、分步驟地解決流域內(nèi)存在的涵養(yǎng)、污染以及水質(zhì)問題。

（5）縱向優(yōu)化壩-堰-灘床系統(tǒng)，優(yōu)化攔蓄工程運行與規(guī)劃，上游可考慮維持以壩蓄水的調(diào)蓄態(tài)勢，中游構(gòu)建以低堰動水（如低堰型滾水壩的形式）動水調(diào)節(jié)，下游以自然河流為主，營造更多的流動河段。

六、結(jié)語

梯級水利工程的興建在發(fā)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(tài)朝著碎片化方向發(fā)展，導(dǎo)致流域上不同斷面之間的生境差異變大，流域生態(tài)系統(tǒng)單一。通過研究梯級水利工程對大汶河生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)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(qū)及河道水位流量關(guān)系、水體水質(zhì)狀況及水生動物、浮游生物的種群信息?；诖?，重新對大汶河生態(tài)服務(wù)功能進行評價，確定其經(jīng)濟、社會價值，為科學(xué)治理、規(guī)劃大汶河生態(tài)文明建設(shè)提供策略。