水工程规划设计标准中关键生态指标体系研究与应用

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1、1General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 水工程规划设计标准中水工程规划设计标准中关键生态指标体系研究与应用关键生态指标体系研究与应用水利部水利水电规划设计总院水利部水利水电规划设计总院2009.92009.9水利部公益性行业科研专项课题水利部公益性行业科研专项课题 2General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministr

2、y of Water Resources,China 汇报提纲汇报提纲I.I.概述概述 研究背景 研究意义 研究目标 技术路线II.II.主要内容主要内容 水工程与流域生态安全 生态指标体系构建 关键生态指标释义 阈值研究 水工程生态保护标准体系与相关技术准则III.III.结论与展望结论与展望 3General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 汇报提纲汇报提纲I.I.概述概述 研究背景 研究意义 研究目标 技术路线II.II.主要

3、内容主要内容 水工程与流域生态安全 生态指标体系构建 关键生态指标释义 阈值研究 水工程生态保护标准体系与相关技术准则III.III.结论与展望结论与展望IV.IV.4General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 我国在水利水电工程规划、设计、建设、运行中对水工程的生态环境保护，特别是流域和区域生态保护认识不足，与水工程建设相关的生态保护技术标准体系不健全。要实现我国经济社会可持续发展必须要维持能够为经济发展和社会稳定提供有效服务

4、的水利环境，因此，迫切需要对水工程规划设计标准中关键生态指标体系进行系统的研究。目前迫切需要从构建和谐社会、贯彻落实科学发展观、实践可持续发展治水思路、建设生态文明的战略高度，在现有研究工作基础上，整合并建立系统、科学、具有公信力、符合我国各类型流域实际特点的水工程建设的生态指标体系和有关准则，用以指导和规范流域规划、水工程设计和建设。研究背景研究背景 研究意义研究意义保障流域生态安全为制定生态环境友好的水工程规划设计相关规范和标准提供依据 制定流域生态保护与修复技术准则的基础建立生态补偿机制的基础工作概述概述5General Institute of Water Resources and

5、Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 探讨水工程建设生态安全基本理论建立水工程规划设计标准中关键生态指标体系，提出评价方法关键生态指标安全阈值分析建立水工程生态保护技术标准体系，提出水工程规划设计生态保护技术准则调查及对比研究开展基于河流开发与保护的流域生态安全基本理论研究建立生态安全指标体系在上述生态指标体系研究基础上，开展关键生态指标阈值研究从应用层面开展生态安全关键指标体系建设的相关技术准则研究概述概述 研究目标研究目标 技术路线技术路线6General Institute of Water Re

6、sources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 指标优化调整指标优化调整水工程生态保护技术标准体系研究水工程生态保护专项规范准则水工程规划设计生态保护准则国内外有关资料和成果调研典型流域与水工程案例调查水工程建设基于河流开发与保护的流域生态安全流域生态安全评价生态指标特性分析指标阈值区域分析典型阈值研究理论修订理论修订阈值研究技术标体技术标体系与相关系与相关准则研究准则研究现状和问题辨析 研究目标水工程建设生态安全理论建议草案及研究报告生态指标体系构建生态指标体系构建水文水资源水环境河流地

7、貌生物及栖息地社会环境生态指标筛选与识别指标体系现场调研与参数测试指标阈值原则与方法水工程生态效应流域生态系统生态安全流域生态安全总体研究技术路线总体研究技术路线7General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 汇报提纲汇报提纲I.I.概述概述 研究背景 研究意义 研究目标 技术路线II.II.主要内容主要内容 水工程与流域生态安全 生态指标体系构建 关键生态指标释义 阈值研究 水工程生态保护标准体系与相关技术准则水工程生态保护标准

8、体系与相关技术准则III.III.结论与展望结论与展望IV.IV.8General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 水工程含义水工程含义 (1)水工程是指在江河、湖泊和地下水源上兴建的工程。如在江河、湖泊上建设的水 坝、堤防、护岸、闸坝等和为从地下水源上取水而打的井等。(2)水工程是以开发、利用、控制、调配和保护水资源为目的兴建的工程。水工程类型水工程类型 水库枢纽工程、城市防洪工程、灌溉排涝工程、河道整治工程、引调水工程、水土保

9、持生态建设工程、围垦工程 主要内容主要内容l 水工程水工程l 流域生态系统为以河流为主体、流域为整体，边界清晰、结构功能完整的生态系统，是流域内生物群落和环境相互作用的统一体，由陆地河岸生态系统、水生生态系统、湿地及沼泽生态系统等一系列子系统组成的复合系统。其显著特征是具有完整的水文循环过程，各子系统以河流水系相联系。具有生境支持、生物多样性维持及生态服务等多种功能。9General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 生态安全是指人类

10、与其赖以生存的自然生态系统相互作用的过程中，自然生态系统承载能力大于人类对它的影响，处于健康可持续发展的状态，即生态系统的功能和调节能力处于可承受和可恢复的范围。主要内容主要内容l 生态安全生态安全l 水水质质初级生产初级生产力力无脊椎动物无脊椎动物第一级响应：拦河筑坝引起径流时空分布第一级响应：拦河筑坝引起径流时空分布发生变化，进而导致相应的物理、化学、发生变化，进而导致相应的物理、化学、地形地貌诸要素的改变地形地貌诸要素的改变第二级响应：引起流域生态系统及其子系第二级响应：引起流域生态系统及其子系统统(近岸植物、库区、下游及河口栖息地近岸植物、库区、下游及河口栖息地和湿地和湿地)初级生产力

11、的变化初级生产力的变化第三级响应：引起流域生物多样性减少、生物群落结第三级响应：引起流域生物多样性减少、生物群落结构变化；对于跨流域调水工程，输水运河和水系受外构变化；对于跨流域调水工程，输水运河和水系受外来种群的入侵，其物质和能量流通途径将产生变化来种群的入侵，其物质和能量流通途径将产生变化鸟类鸟类哺乳哺乳鱼类鱼类地形地形水水文文泥泥沙沙径径流流拦拦截、截、调调蓄蓄10General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内

12、容11General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容水工程建设是流域生态系统服务开发的主要手段，也是影响流域生态安全的主要因素，河流开发中的流域生态安全保障的要求，必须在水工程的规划设计中以相应的生态指标进行表征和控制【指标体系建构原则指标体系建构原则】科学性 层次性尺度性综合性代表性和独立性连续性和动态性传统性和创新性可比性和实用性【指标体系构建方法指标体系构建方法】频度分析法 专家咨询法理论分析法12Gener

13、al Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容文献检索水工程规划设计生态安全指标体系水工程生态环境指标频度分析法水工程生态安全属性水工程生态安全要素水工程生态安全指标生态安全理论河流生态理论体系构架理论水工程生态影响 指指 标标 体体 系系 框框 架架理理论论分分析析法法专家咨询法水工程规划设计生态安全指标体系构建图水工程规划设计生态安全指标体系构建图 13General Institute of Water Resourc

14、es and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容指标体系结构图指标体系结构图纵轴表征流域生态属性和生态指标，横轴表征水工程规划设计类型，纵横轴交叉点为纵轴表征流域生态属性和生态指标，横轴表征水工程规划设计类型，纵横轴交叉点为生态指标与工程类型结合判断的指标敏感性和空间尺度特征。纵轴进一步分为属性层、生态指标与工程类型结合判断的指标敏感性和空间尺度特征。纵轴进一步分为属性层、要素层和指标层，横轴分为水工程规划阶段和工程设计阶段要素层和指标层，横轴分为水工程规划阶段和工程设计阶段14Ge

15、neral Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容属性属性层层要素层要素层关键生态指标关键生态指标指标层指标层规划规划工程设计工程设计流域综流域综合规划合规划水资源水资源配置与配置与节约节约防洪规防洪规划划水电开水电开发规划发规划枢纽枢纽工程工程灌排灌排工程工程航道及河航道及河道整治工道整治工程程护岸及护岸及堤防工堤防工程程供水、供水、调水工调水工程程水土保持水土保持与水生态与水生态修复工程修复工程蓄滞洪区蓄滞洪区建设工程

16、建设工程围垦围垦工程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C wr-3CCSSSB地下水地下水埋深C wr-4BBBCBB地下水开采系数C wr-5BBBBB生态水文生态基流C wr-6CCCSSSS敏感生态需水C wr-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C e-2BSSS纳污能力变化率C e-3BBBBCSSSSSS水温下泄水温C e-4SSS水温恢复距离C e-5SSS15General Institute of Water Resources and Hy

17、dropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容属性属性层层要素层要素层关键生态指标关键生态指标指标层指标层规划规划工程设计工程设计流域综流域综合规划合规划水资源水资源配置与配置与节约节约防洪规防洪规划划水电开水电开发规划发规划枢纽枢纽工程工程灌排灌排工程工程航道及河道航道及河道整治工程整治工程护岸及护岸及堤防工堤防工程程供水、供水、调水工调水工程程水土保持与水土保持与水生态修复水生态修复工程工程蓄滞洪区蓄滞洪区建设工程建设工程围垦围垦工程工程河流地貌河流特征蜿蜒度C l-1CCCC连通性纵向连续性C

18、 l-2BBBCC横向连通性C l-3BCSSSS垂向透水性C l-4BBCSSS稳定性岸坡稳定性C l-5CSSS河床稳定性C l-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C b-2BaBaCbCbCbSbCbCbSb珍稀水生生物存活状况C b-3BBCBCCSCSSS外来物种威胁程度C b-4BSS植被特征天然植被覆盖度C b-5SbSbSbBaSb净第一性生产力C b-6BSSBS16General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Minist

19、ry of Water Resources,China 主要内容主要内容属性属性层层要素层要素层关键生态指标关键生态指标指标层指标层规划规划工程设计工程设计流域综流域综合规划合规划水资源水资源配置与配置与节约节约防洪规防洪规划划水电开水电开发规划发规划枢纽枢纽工程工程灌排灌排工程工程航道及河道航道及河道整治工程整治工程护岸及护岸及堤防工堤防工程程供水、供水、调水工调水工程程水土保持与水土保持与水生态修复水生态修复工程工程蓄滞洪区蓄滞洪区建设工程建设工程围垦围垦工程工程生物及栖息地水土流失土壤侵蚀强度C b-7SSSSBS自然保护区保护区影响程度C b-8BCSSSSCS生态需水满足程度C b-

20、9BBCSCSS鱼类栖息地鱼类生境保护状况C b-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-7SSCS17General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China

21、 地表水资源量变化率(Cwr-1)年径流变差系数变化率(Cwr-2)径流年内分配偏差(Cwr-3)地下水埋深(Cwr-4)地下水开采系数(Cwr-5)生态基流(Cwr-6)敏感生态需水(Cwr-7)主要内容主要内容l 水文水资源水文水资源l 水功能区水质达标率(Ce-1)湖库富营养化指数(Ce-2)纳污能力变化率(Ce-3)下泄水温(Ce-4)水温恢复距离(Ce-5)l 蜿蜒度(Cl-1)纵向连续性(Cl-2)横向连通性(Cl-3)垂向透水性(Cl-4)岸坡稳定性(Cl-5)河床稳定性(Cl-6)l 移民(居民)人均年纯收入(Cs-1)传播阻断率(Cs-2)水资源开发利用率(Cs-3)水能生态

22、安全开发利用率(Cs-4)灌溉水利用系数(Cs-5)单位工业增加值用水量(Cs-6)景观舒适度(Cs-7)l 鱼类物种多样性(Cb-1)植物物种多样性(Cb-2)珍惜水生生物存活状况(Cb-3)外来物种威胁程度(Cb-4)天然植被覆盖度(Cb-5)净第一性生产力(Cb-6)土壤侵蚀强度(Cb-7)保护区影响程度(Cb-8)保护区影响程度(Cb-9)鱼类生境状况(Cb-10)18General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容

23、主要内容生态指标阈值是水工程规划设计标准中关键生态指标体系中的一个重要组成部分，它既可以用来衡量水工程的生态影响范围与程度，也可以用来指导水工程的规划与设计。l 数学模型法生态模型法景观模型法 为了尽可能客观反映流域或区域近期下垫面条件下的产汇流规律，以及水利工程建设前后对水资源开发和利用的远期影响，地表水资源量变化率的计算依据的水文系列应：(1)采用多年平均的实测径流量系列 (2)若缺乏长系列径流资料，采用设计风水年、平水年和枯水年3个典型水平年计算值的平均值 (3)若缺乏典型水平年序列号资料，则采用典型平水年的径流资料进行计算 对于地表水资源量变化率的阈值，依据现状水平年或工程建设前的河川

24、径流量还原比例的不同，并根据专家评判法，得到安全阈值序号序号河川径流量还原比例河川径流量还原比例安全阈值安全阈值10.20.520.2 0.40.2-0.330.40.1地表水资源变化率的阈值选取19General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容属性层属性层要素层要素层关键生态指标关键生态指标标准标准参照法参照法文献文献引用法引用法数据数据分析法分析法专家专家评判法评判法现场现场查勘法查勘法水文水资源地表水地表水资

25、源量变化率年径流变差系数变化率径流年内分配偏差地下水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纳污能力变化率水温下泄水温水温恢复距离20General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容属性层属性层要素层要素层关键生态指标关键生态指标标准标准参照法参照法文献文献引用法引用法数据数据分析法分析法专家专家评判法评判法现场现场查勘法查勘法河流地貌河流特征蜿蜒度连通性纵向连

26、续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天然植被覆盖度净第一性生产力21General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容属性层属性层要素层要素层关键生态指标关键生态指标标准标准参照法参照法文献文献引用法引用法数据数据分析法分析法专家专家评判法评判法现场现场查勘法查勘法生物及栖息地水土流失土壤侵蚀强度生态敏感区保

27、护区影响程度生态需水满足程度鱼类生境状况社会环境移民（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资源开发利用率水能生态安全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22General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容有关生态环境保护指标缺乏，对河流、流域尺度上的生态影响考虑较少现有生态环境保护行业标准混乱，水工程建设管理工作与流域生态保护脱节水生态环境保护技术规范缺

28、乏l l 科学性实用性完整性动态发展性l 23General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容涉及生态环境要求的水工程规划设计相关标准涉及生态环境要求的水工程规划设计相关标准 编制阶段编制阶段 相关规范标准导则相关规范标准导则 规划阶段江河流域规划编制规范 水资源规划导则 水利灌区规划规范 防洪规划编制规程 设计阶段水利水电工程项目建议书编制规程水利水电工程可行性研究报告编制规程水利水电工程初步设计报告编制规程 节水

29、灌溉技术规范水利工程水利计算规范 水资源供需平衡预测分析技术规范导则 跨流域调水工程设计导则 蓄滞洪区设计规范 河道整治设计规范 地下水资源评价技术导则 24General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容涉及生态环境要求的水工程规划设计相关标准涉及生态环境要求的水工程规划设计相关标准编制阶段编制阶段 相关规范标准导则相关规范标准导则 设计阶段灌溉与排水工程设计规范 水利水电工程沉沙池设计规范 渠道防渗工程技术规范

30、水利水电工程施工组织设计规范 水利水电工程建设征地移民设计规范 堤防工程设计规范 城市防洪工程设计规范 地下水资源水文地质勘察规范 海堤工程设计规范 施工总平面布置设计导则 水利水电工程建设农村移民安置规划设计编制规程 蓄滞洪区设计规范 河道整治设计规范 运行阶段洪水调度方案编制导则 水库调度设计规范 25General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容水工程生态安全专项标准水工程生态安全专项标准 编号编号类别类别规

31、范标准导则规范标准导则 备注备注1环境保护类江河流域规划环境影响评价规范修编2水功能区划分技术导则已编3水资源保护规划编制规程新编4河道内生态需水评估技术导则修编5水利血防技术导则已编6纳污能力计算规程已编7水生态保护与修复技术导则新编8环境影响评价技术导则 水利水电工程已编9水利水电工程环境保护设计规范（初步设计阶段）新编10水利工程环境保护设施竣工验收技术导则新编11水利水电工程环境监理技术规程新编12水利水电工程环境影响后评价技术规范新编13水利水电工程生态调度运行导则新编14水利水电工程水生生物保护设计规范新编15水利水电工程环境监测新编16鱼道设计导则新编26General Inst

32、itute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 水工程生态安全专项标准水工程生态安全专项标准编号编号类别类别规范标准导则规范标准导则 备注备注17水土保持类水土保持规划编制规程修编18水土保持工程项目建议书编制规程已编19水土保持工程可行性研究编制规程已编20水土保持工程初步设计编制规程已编21水利水电工程水土保持方案技术规范新编22水利水电工程水土保持竣工验收技术导则新编23移民安置类大中型水利水电工程建设移民安置规划大纲编制导则已编24水利水电工程建设

33、征地移民设计规范已编25大中型水利水电工程建设农村移民安置规划设计规范已编26水利水电工程建设征地移民实物指标调查规范新编27水利水电工程库底清理技术规范新编主要内容主要内容27General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 主要内容主要内容28General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resou

34、rces,China 汇报提纲汇报提纲I.I.概述概述 研究背景 研究目的 技术路线II.II.主要内容主要内容 水工程与流域生态安全 生态指标体系构建 关键生态指标释义 阈值研究 水工程生态保护标准体系与相关技术准则III.III.结论与展望结论与展望 29General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 构建了水工程生态安全基本理论框架构建了水工程生态安全基本理论框架建立了水工程规划设计中关键生态指标体系建立了水工程规划设计中关键

35、生态指标体系结合生态类型分区研究了给生态指标阈值结合生态类型分区研究了给生态指标阈值提出水工程生态保护技术标准体系框架与相关技术准则提出水工程生态保护技术标准体系框架与相关技术准则 结论结论结论与展望结论与展望30General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 明确了流域生态系统与流域生态安全的概念及内涵，初步建立了流域生态安全的理论基础，但目前的研究处于探索阶段，理论有待进一步完善。河流生态系统及其生态安全是水利学与生态学交叉领域

36、的研究热点，需进一步提升和完善流域生态安全的相关理论，形成流域生态安全理论体系。完成了水工程规划设计关键生态指标体系的构建，研究成果还需要在实际的的工程规划设计实践中检验和完善，需通过实践进一步提高指标体系的科学性、代表性和实用性。生态指标的阈值研究与生态安全技术准则研究需要大量基础资料的支撑，需要大量工程实施效果后评估与生态影响调查监测为依据，受认识水平和资料限制，本次研究仅形成阈值研究与准则研究的框架；另外，水生态类型区划（下面全国主要河湖生态保护与修复规划中介绍）是阈值确定和制定准则基础，本研究提出了初步成果，需进一步开展专项研究。展望展望结论与展望结论与展望31General Inst

37、itute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 谢谢谢谢!32General Institute of Water Resources and Hydropower Planning and Design,Ministry of Water Resources,China 谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH