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　　《水利水電工程對區(qū)域生態(tài)承載力的影響評價》以全新的視角提出流域生態(tài)系統(tǒng)健康、基于生態(tài)系統(tǒng)健康的生態(tài)承載力和基于基線評估的水資源承載力概念，建立區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康評價標準，構(gòu)建區(qū)域生態(tài)承載力概念模型和計量模型，探討人類活動對區(qū)域生態(tài)承載力的影響機制，揭示梯級水電開發(fā)對區(qū)域生態(tài)承載力的影響強度與范圍，找出提高區(qū)域生態(tài)承載力和維護生態(tài)系統(tǒng)健康的途徑與方法；同時，發(fā)展并完善調(diào)水工程規(guī)劃生態(tài)環(huán)境影響評價理論與方法體系，提出基于基線評估的水資源承載力評價標準和方法。

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　　1.1 水利水電可持續(xù)發(fā)展
　　1.1.1 水利水電工程制約因素
　　水利水電工程規(guī)劃是將自然資源變成社會財富的過程，通過對水資源的調(diào)控，實現(xiàn)電力供應、碳減排、防洪、發(fā)電、供水、灌溉、航運景觀旅游等綜合利用效益，并可促進區(qū)域發(fā)展，拉動地方經(jīng)濟和社會的發(fā)展。水利水電工程是經(jīng)濟社會發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)支撐。大型水利水電工程建設(shè)已成為解決水資源短缺問題，實現(xiàn)水資源合理配置，滿足防洪、能源供應等方面的必然要求。2009年11月16日，中國政府公布了控制溫室氣體排放的行動目標，決定到2020年非化石能源在能源消費中的比例達到15%，單位GDP CO2排放比2005年下降40%～45%。與其他可再生能源相比，水電能源具備清潔、穩(wěn)定、安全、持續(xù)、可再生、經(jīng)濟性等優(yōu)點，是目前技術(shù)最成熟、最有可靠性且唯一可大規(guī)模開發(fā)的可再生清潔能源，在減少溫室氣體排放，應對全球氣候變化方面功不可沒。如果按照新中國成立60年中國水電累計發(fā)電量67 273億kW·h替代煤電，按國家發(fā)展與改革委員會（簡稱發(fā)改委）公布的換算系數(shù)計算燃煤發(fā)電產(chǎn)生的CO2排放量，相當于累計減少CO2排放量約64.6億t。因此，水利水電工程已成為實現(xiàn)2020年減排目標的關(guān)鍵措施。
　　新中國成立以來，特別是改革開放以來，黨和國家始終高度重視水利水電工作，領(lǐng)導人民開展氣壯山河的水利建設(shè)，取得了舉世矚目的巨大成就，為經(jīng)濟社會發(fā)展、人民安居樂業(yè)作出了突出貢獻。為此，在2011年中央一號文件《中共中央國務院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》中明確指出：水利是生態(tài)環(huán)境改善不可分割的保障系統(tǒng)，水利發(fā)展關(guān)系國家的生態(tài)安全。未來5～10年，我國將把水利作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)先領(lǐng)域，將大江大河治理、水資源配置工程建設(shè)、推進生態(tài)脆弱河流和地區(qū)水生態(tài)修復、合理開發(fā)水能資源等作為水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容，從根本上扭轉(zhuǎn)水利建設(shè)明顯滯后的局面。在此基礎(chǔ)上，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中進一步強調(diào)，要“加強水利集成設(shè)施建設(shè)”、“在做好生態(tài)保護前提下，積極開發(fā)水電”。為落實中央一號文件精神，實現(xiàn)水利跨越式發(fā)展的目標，需要從根本上解決水利工程建設(shè)和運行保護生態(tài)環(huán)境的問題。
　　我國水利水電開發(fā)利用在經(jīng)歷了20世紀50年代的技術(shù)制約、60～70年代的技術(shù)資金制約、80年代的市場制約（就水電工程而言）之后，已進入生態(tài)制約階段。由于工程規(guī)模巨大，施工期長，必將引起河流水文情勢改變，對流域或區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生廣泛而深遠的影響。因此，我國在關(guān)注水利水電工程帶來巨大經(jīng)濟社會效益的同時，已日益對工程建設(shè)可能產(chǎn)生的生態(tài)與環(huán)境影響予以高度重視。
　　大型水利水電工程包含以水庫建設(shè)為主要內(nèi)容的水利水電樞紐工程、以堤防為主要建設(shè)內(nèi)容的河流整治工程和跨流域調(diào)水工程等，開發(fā)利用方式的不同，對生態(tài)系統(tǒng)的作用方式也不同，產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題也有很大差異。因此，本書選取梯級水電開發(fā)和跨流域調(diào)水工程規(guī)劃為案例，開展水利水電工程規(guī)劃對區(qū)域承載力的影響研究。
　　1.1.2梯級水電開發(fā)
　　1.梯級水電開發(fā)概述
　　自河流的上游起，由上而下地擬定一個河段接一個河段的水利樞紐系列、呈階梯狀的分布形式，這樣的開發(fā)方式稱為梯級開發(fā)。通過梯級開發(fā)方式所建成的一連串的水電站，稱為梯級式水電站，著重指水能資源開發(fā)中，相鄰聯(lián)系比較緊密、互相影響比較顯著、地理位置相對比較靠近的水電站群（郭濤和許啟林，1992）。
　　梯級開發(fā)始于20世紀初。1933年，美國在田納西河流域的開發(fā)方案中首次提出多目標梯級開發(fā)的主張，并加以實施。同期，蘇聯(lián)在1931～1934年完成了伏爾加河的梯級開發(fā)規(guī)劃，并付諸實施。經(jīng)過40年的飛速發(fā)展，20世紀70年代以后發(fā)達國家水電建設(shè)進入平穩(wěn)發(fā)展時期。雖然我國水力發(fā)電起步較晚，但梯級開發(fā)的嘗試卻并不比國外落后。1936年，我國開始對四川長壽的龍溪河進行梯級開發(fā)的規(guī)劃設(shè)計，但因處于戰(zhàn)爭動亂時期，到1949年僅完成了部分工程。
　　新中國建立后，水電梯級開發(fā)迅速發(fā)展，先后建成了龍溪河梯級（1959年）、古田溪梯級（1973年）、以禮河梯級（1972年）、貓?zhí)犹菁墸?980年）、田洱河梯級（1986年）等水電工程（郭濤和許啟林，1992）。但是，由于經(jīng)濟和技術(shù)條件的限制，以及體制、政策方面的原因，新中國建立后的前30年，水力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展規(guī)模緩慢，開發(fā)建成的梯級電站都在中小型河流。改革開放以來，特別是最近10年，水電開發(fā)日益引起各方面重視，梯級電站建設(shè)開始以前所未有的速度發(fā)展。目前，全國規(guī)劃了金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、烏江、長江上游、南盤江紅水河、黃河上游、湘西、閩浙贛、東北、黃河北干流、怒江13個水電基地，總裝機容量2.78億kW，約占全國技術(shù)可開發(fā)量的51%。目前已建工程規(guī)模為0.81億kW，在建規(guī)模為0.70億kW，分別占規(guī)劃容量的29.2%和24.9%。在已經(jīng)建成投產(chǎn)的大中型水電站中，中國百萬級以上水電站有29座，裝機容量6525萬kW，占水電投產(chǎn)總裝機容量的36%，年發(fā)電量2302億kW·h，占水電投產(chǎn)年發(fā)電總量的40%。
　　梯級開發(fā)建設(shè)可以促進水能資源科學合理的使用，緩解缺電矛盾，增強防洪能力，改善航運條件，為發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件提供良好的條件，進而帶來可觀的經(jīng)濟效益，推動經(jīng)濟發(fā)展。然而，梯級開發(fā)也會對流域或區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深遠影響，大型水電工程常改變河流的基本形態(tài)和水文狀況，給生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性和河流下游生計帶來一系列的負面效應，其中尤以對生態(tài)環(huán)境的影響最為重要。一旦這些負面效應超過了流域或區(qū)域的承載能力，危害生態(tài)系統(tǒng)健康，將造成不可估量的損失，嚴重阻礙流域的可持續(xù)發(fā)展，而且這種影響往往是長期的，有些甚至是不可逆的。因此，處理好大型水電工程與生態(tài)承載力的關(guān)系具有重要的現(xiàn)實意義。
　　我國經(jīng)濟社會發(fā)展不平衡、自然資源稟賦存在很大差異，使得水利水電資源開發(fā)利用的程度、方式也存在很大差異，對于水電開發(fā)利用的生態(tài)保護技術(shù)的需求也是多層面的。我國西南地區(qū)水資源豐富，水電開發(fā)程度低，從水資源保障、能源保障、促進西部社會經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，未來20年該地區(qū)是水資源開發(fā)利用的重點開發(fā)區(qū)域，但這些地區(qū)也是生物多樣性豐富、生態(tài)環(huán)境脆弱、地質(zhì)災害多發(fā)的地區(qū)，生態(tài)環(huán)境保護是這些區(qū)域水利水電工程建設(shè)的主要制約因素。水利水電工程建設(shè)生態(tài)保護的需求非常急迫，從源頭預防到工程建設(shè)、運行管理的生態(tài)保護均有巨大而迫切的需求。因此，在積極開展梯級開發(fā)的同時，需要充分考慮其可能產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題，并綜合運用生態(tài)學、環(huán)境科學等多學科的理論、方法和技術(shù)，揭示梯級開發(fā)潛在的對生態(tài)環(huán)境影響的機理，提出切實可行的減緩措施。
　　2.梯級水電開發(fā)環(huán)境影響
　　修建大壩改變了河流水文自然循環(huán)過程和形態(tài)，破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的完整性，造成了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如水土流失，環(huán)境污染，對文物古跡、森林、珍稀動植物及生物多樣性的影響，自然疫源性疾病、介水傳染病對人類健康的影響，以及河流水沙情勢、水文情勢、水化學特性、水力學特性、泥沙沖淤規(guī)律、庫岸穩(wěn)定和區(qū)域熱狀況發(fā)生變化等（Bednarek，2001；Fearnside，2001；Gleick，1992；Gupta，1985；Ligon et al.，1995；Ward and Stanford，1995；Wieringa and Morton，1996；郭喬羽等，2001；2003；郭宗樓，2000；王海云，1999；薛麗儉等，1998；虞澤蓀等，1998；楊志峰等，2001；張建敏和黃朝迎，2001；張文國和陳守煜，1999；周放和房慧伶，1998）。
　　與單項水電工程相比，梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響范圍較大，歷時較長，且流域洪水時空分布的不均勻性，以及各梯級水庫容積與淹沒損失等差異，使梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響除具有單項水利水電工程的共性外，還具有累積性、群體性等諸多新特征（孫廣友，1995；薛聯(lián)青和陳凱麒，2000；李亞農(nóng)，1997）。陳波（2001）對漢江梯級開發(fā)中水電與航運的關(guān)系、通航費用與管理、通航建筑物管理及漢江水資源綜合開發(fā)利用管理的主要內(nèi)容進行了探討。蔣固政和韓小波（1998）結(jié)合漢江下游的環(huán)境背景和梯級開發(fā)的作用因素，就梯級開發(fā)對主要環(huán)境因子的影響進行了分析，認為除對魚類影響外，其他對生態(tài)環(huán)境的影響皆可通過工程措施和非工程措施減輕或避免。楊富億（2000）分析了黑龍江流域梯級開發(fā)對魚類資源的影響，并針對不利影響提出了相應的補救措施。孫廣友等（孫廣友，1995；孫廣友等，2001）分析了黑龍江干流梯級開發(fā)對右岸環(huán)境的影響，認為從生態(tài)環(huán)境安全角度來看，多達6～7個梯級的開發(fā)方案缺乏生態(tài)環(huán)境可行性，應予大幅度調(diào)整。薛聯(lián)青等（薛聯(lián)青和陳凱麒，2001；薛聯(lián)青等，2001）以空間分布數(shù)據(jù)作為環(huán)境評價模型的輸入，并從遙感圖像獲取流域梯級開發(fā)前后生態(tài)環(huán)境、社會環(huán)境以及經(jīng)濟環(huán)境等多種復雜環(huán)境因子，如土地利用、覆蓋淹沒、植被破壞的數(shù)據(jù)資料，應用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對水電梯級開發(fā)的環(huán)境影響進行動態(tài)評價。陳凱麒等（2002）從分析我國河流水電梯級開發(fā)現(xiàn)狀及主要環(huán)境問題入手，對流域開發(fā)的環(huán)境影響評價方法進行了探討，并深入研究了梯級開發(fā)累積影響的評價方法和評價指標體系，對“3S”技術(shù)在流域梯級水電開發(fā)環(huán)境評價中的應用也進行了分析。該研究成果對于流域梯級開發(fā)的環(huán)境影響評價具有指導意義，但未涉及梯級開發(fā)對生態(tài)系統(tǒng)、景觀、社會經(jīng)濟等方面的影響，所提出的評價框架相對簡單，評價指標體系較為籠統(tǒng)，未開展實踐。
　　1.1.3 調(diào)水工程規(guī)劃
　　廣義地說，為了補償缺水（或引出多余的水）而更有效、更完全地利用水資源，從任何一個水源取水并沿河槽、渠道、隧洞或管道，送給用戶就稱為水資源區(qū)域再分配（徑流調(diào)配），為此興建的工程稱為“調(diào)水工程”。按照水文地理標準，調(diào)水工程分為三類：局域的、流域內(nèi)的和跨流域的。在兩個（多個）流域之間開挖渠道或隧洞，利用自流或抽水等方式，把一個流域的水輸送到另一個流域，稱為“跨流域調(diào)水”，為此制定的工程規(guī)劃稱為“跨流域調(diào)水工程規(guī)劃”。
　　調(diào)水工程規(guī)劃具有明顯的公共政策屬性，它是在受水區(qū)工農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)用水嚴重緊張的情況下，在流域水事活動中具有公共權(quán)威的流域水行政部門為保障社會供水安全而制訂的行動方案，是一項較典型的處理社會水事問題的公共政策。公共政策主體與客體是公共政策系統(tǒng)的基本組元。調(diào)水工程規(guī)劃具有多層次的政策主體和較龐大的政策客體。多層次的政策主體特性保障了調(diào)水工程規(guī)劃方案操作性強、認可程度高。從表面上看，調(diào)水工程規(guī)劃所要處理的社會問題是受水區(qū)生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水緊張，而從內(nèi)在本質(zhì)上剖析，調(diào)水工程規(guī)劃所要處理的社會問題是自然條件變化所引起的不和諧社會水循環(huán)。用水緊張的受水區(qū)具有非常高的社會經(jīng)濟與政治地位，使附屬于其上的社會水循環(huán)的和諧性處于受到社會公權(quán)單位特別關(guān)注的地位。同時，調(diào)水工程規(guī)劃，特別是跨流域調(diào)水工程規(guī)劃的目標群體一般為幾百萬人甚至上千萬人，這個非常龐大的政策目標群體在一定程度上顯示了調(diào)水工程規(guī)劃的重要性，進而促成了調(diào)水工程規(guī)劃的制定和實施。
　　調(diào)水工程規(guī)劃的實施可有效解決水資源與土地、勞動力等資源空間配置不匹配的問題，實現(xiàn)水資源與各種資源之間的最佳配置，從而有效促進各種資源的開發(fā)利用，支撐經(jīng)濟發(fā)展，但同時也可能對水源地、水源工程下游區(qū)、輸水和受水區(qū)的水資源保護、利用及生態(tài)環(huán)境帶來深遠的影響。因此，迫切需要在制定和實施調(diào)水工程規(guī)劃的過程中評估其可能對水源區(qū)、水源工程下游區(qū)、輸水干渠沿線及受水區(qū)的水資源和水環(huán)境，以及生態(tài)系統(tǒng)的影響，為管理者提供定量的決策依據(jù)。
　　1.1.4 水利水電可持續(xù)發(fā)展
　　1980年3月，聯(lián)合國大會首次使用可持續(xù)發(fā)展概念。1987年挪威首相布倫特蘭夫人在她任主席的聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會的報告《我們共同的未來》中，把可持續(xù)發(fā)展定義為“既滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”（WCED，1987）。這一定義得到了廣泛接受，并在1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上取得共識，會議還通過了以可持續(xù)發(fā)展為核心的《里約環(huán)境與發(fā)展宣言》（簡稱《里約宣言》）、《21世紀議程》等文件。中國對于當代可持續(xù)發(fā)展的認識與研究堪稱與世界同步。1992年，時任國務院總理李鵬代表中國政府在聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上，與全世界100多位國家首腦共同簽署了《里約宣言》。1994年，中國政府率先在全世界制定并發(fā)布了國家可持續(xù)發(fā)展的行動綱領(lǐng)——《21世紀議程——中國21世紀人口、資源、環(huán)境與發(fā)展白皮書》。1995年和1996年，黨中央和國務院把可持續(xù)發(fā)展列為國家的基本戰(zhàn)略。
　　可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵被概括為三大基本元素：①推進可持續(xù)發(fā)展的動力元素，即發(fā)展是否采用先進的生產(chǎn)力方式和創(chuàng)新型道路去實現(xiàn)，包括對于國家或區(qū)域的自然資本、生產(chǎn)資本、人力資本和社會資本的總體協(xié)調(diào)水平與優(yōu)化配置能力。②鑒別可持續(xù)發(fā)展的質(zhì)量元素，即發(fā)展的過程是否實現(xiàn)發(fā)展與環(huán)境的平衡以及人與自然的和諧，包括對物質(zhì)支配水平、環(huán)境支持水平、精神愉悅水平和文明建設(shè)水平的綜合度量。③衡量可持續(xù)發(fā)展的公平元素，即發(fā)展的成果是否惠及全體社會成員，體現(xiàn)了共建共享的人際公平、資源分配的代際公平和平等參與的區(qū)際公平的總和。動力、質(zhì)量、公平三元素的各自表現(xiàn)和共同作用，是評判可持續(xù)發(fā)展健康程度的基本要義。
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