水電工程建設生態風險評價概念模型研究

徐天寶，顧洪賓，王偉營，吳　程，郝紅升

環保與移民

水電工程建設生態風險評價概念模型研究

徐天寶1，顧洪賓2，王偉營1，吳程1，郝紅升1

（1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南昆明 650051；2.水電水利規劃設計總院，北京100120）

水電工程建設通過直接的和間接的作用，影響了生態系統內部的穩定性，存在一定生態風險。為定量分析水電工程建設的生態風險，需要構建一套可操作的計算方法。為此，歸納借鑒國外生態風險評價的方法，結合水電工程建設對生態系統的影響機理，從影響和受體兩個方面的相互作用出發，構建了水電建設生態風險評價概念模型。該模型可以定量分析水電工程的生態風險大小，可操作性強；其用于流域水電開發生態風險評價，可為決策部門提供數據依據，也可以為流域水電開發生態風險保護措施提供技術支撐。

生態風險；評價模型；定量分析；水電工程建設

0　引言

水電工程建設通過施工和淹沒占地、電站運行、大壩阻隔、移民等行為，改變工程區生命和非生命系統狀態，以直接或間接等多種影響途徑作用于生態系統，改變了生態系統內部的穩定性，存在一定的生態風險［1］。為分析水電建設的生態風險，本文將構建生態風險概念模型，為定量分析水電建設生態風險提供了一種有效的方法。我國水能資源豐富，主要集中在長江、金沙江、雅礱江、大渡河、烏江、瀾滄江、黃河、怒江、紅水河和雅魯藏布江等十大流域，總裝機容量3.7億kW，占全國技術可開發裝機容量的55.5%［2］。研究水電工程建設生態風險評價，對水電工程有序開發，保護生態環境具有重要的意義［3］。

1　生態風險評價研究概況

生態風險評價就是利用生態學、地理學、生物學、數學等多學科手段，分析和評價具有不確定性的災害或事件對生態系統及其組分可能造成的損傷［4］。在本質上，生態風險分析是評估一個或多個風險源在暴露過程中對生態系統所帶來的負面效應的可能性和危害程度。其目的是為生態風險管理提供理論和技術支持［4-6］。因其有效整合了學術研究、政策制定和生態環境管理，而越來越多地應用于生態環境問題的實際解決上，促使生態風險評價在較短時間內有了長足進步。其主要表現在風險源從單一風險源擴展到多風險源，風險受體也從單一受體發展到多受體，且評價尺度也從種群、生態系統擴展到區域和景觀水平［7-8］。

目前，生態風險評價已進入區域生態風險評價階段。Hunsaker等在1990年發表了一篇重要文章，闡述了如何將生態風險評價應用到區域景觀層面，由此闡明了區域生態風險評價的基本概念和未來發展方向。在這一階段，大尺度的生態風險評價多基于EPA的指導方針［5，9-10］。ORNL研究組對美國田納西州Clinch river流域開展的系列生態風險研究工作及Cormier等（1999）對美國俄亥俄州Big Darby River流域進行的風險評價等案例均說明，區域生態風險評價是可能的。此后，地理學、數學、災害學、地理信息系統學等多學科技術和理論的滲透，為區域生態風險評價分析方法增添了新的增長點，增強了生態風險評價在空間分析上的能力，以支撐不同受體、不同壓力因子在多尺度上的有效組合，從而加速了生態風險評價的發展，促使區域生態風險評價理論體系不斷完善［10］。

2　水電工程建設生態風險內涵

目前，從不同角度出發，對生態風險評價定義多種多樣，但其內涵大同小異。生態風險評價大致可歸納為：評價環境污染、生態破壞或自然災害等各種不利因素對生態系統結構和功能等產生負面作用的可能性和危害程度的過程。

水電工程生態風險主要是既定風險源（水電工程）通過多途徑直接或間接作用于風險受體（生態系統），其產生的風險大小與影響途徑的作用方式、作用強度及受體敏感性密切相關。因而，水電工程生態風險評價屬于既定風險源（即水電工程）的區域生態風險評價。它是指描述和評估水電工程通過多種途徑直接或間接對流域復合生態系統產生不利作用的可能性和大小的過程，目的是為生態風險區劃與風險管理提供理論和技術支持。其中，水電工程影響途徑主要包括主體工程施工、移民安置、大壩阻隔、水庫淹沒和電站運行等影響途徑。

3　水電工程建設生態風險評價概念模型構建

本文在識別水電工程單一生態風險源及其作用方式和影響途徑的基礎上，結合流域復合生態系統特征（尤其是流域面山河谷區生態系統敏感性和人文系統特殊性），構建水電工程生態風險評價層次，詳見表1。

表1　水電工程生態風險評價層次

采用水電工程建設對生態系統的影響來表征發生事故概率的大小，如果對生態系統影響較大，那么發生事故的概率也較大；采用生態系統受體的特征來表征生態系統在發生影響事故時的損失，如果生態受體比較敏感，那么發生事故時的損失也較大。事故概率大小與發生事故時的損失的乘積即為水電開發生態風險。因此，水電開發生態風險可用水電工程建設對生態系統影響與生態系統受體特征的乘積來表征。即，水電站建設生態風險概念模型

式中，r為水電站建設生態風險；h為水電建設生態影響；j為生態受體敏感性。

4　水電工程建設生態風險評價概念模型的分析

4.1水電工程建設生態影響分析

本文采用水電工程建設對生態系統的影響來表征發生事故概率的大小，可以通過專家打分或查閱文獻資料的方法獲取相應的事故概率。如，水電站建設之后造成了水溫變化，那么采用專家打分的方式確定：水溫變化4℃以上，對應的事故概率為0.9；水溫變化3℃以上，對應的事故概率為0.8；水溫變化2℃以上，對應的事故概率為0.7；水溫變化1℃以上，對應的事故概率為0.5；水溫無變化，對應的事故概率為0。其他大壩阻隔影響、水庫淹沒影響，也可采用同樣的方法處理。

4.2生態受體敏感性分析

采用生態系統受體的特征來表征生態系統在發生影響事故時的損失，同樣可通過專家打分或查閱文獻資料的方法獲取相應的事故損失數據。例如，評價區內如果有珍稀保護魚類分布，那么其事故損失取值就較大；反之，則損失值較小。

4.3構建水電工程生態風險矩陣

依據水電站建設生態風險概念模型，將表1中水電建設的多種影響和評價區內多種生態受體結合，得到水電工程生態風險矩陣R。水電建設中不會造成相互作用的影響和生態受體，其對應的項為零。

4.4水電站建設權重列向量

水電站建設對影響層（大壩阻隔、水質變化、水溫變化、水位變化、流速變化和水庫淹沒）等產生不同的程度的影響。因此，本文引入水電站建設權重列向量E，用于表征水電站建設各類影響的程度。即

4.5生態效應權重行向量

評價區生態系統中包含關鍵魚類、魚類洄游通道、魚類棲息地、關鍵植物物種、關鍵植物生境、關鍵動物物種、關鍵動物生境、生態敏感區、重要自然景觀、地質災害和文化古跡等11項生態受體。為表征不同生態受體在整個生態系統中的重要性，本文引入了生態效應權重行向量

4.6水電站建設綜合生態風險值

最終，評價區內水電建設綜合生態風險值的計算公式為

水電站建設綜合生態風險值ER可用于評價流域水電站建設的生態風險大小。決策部門可以根據該風險值的大小進行決策，并分析降低水電站建設生態風險的途徑。

5　結論和展望

（1）目前，針對水電工程建設的生態風險評價研究剛剛開始，還沒有成熟和統一的計算方法。本文從水電工程對生態系統的作用機理出發，構建了生態風險概念模型，并提供了一套完整的分析步驟和方法。該方法可用于定量化分析水電工程的生態風險大小，可操作性強。由于當前對部分生態受體閾值的研究還有所欠缺，生態風險計算分析的準確性還有待提高。下一步，還需要針對生態受體閾值進行深入研究。

（2）在我國十大流域中，雅魯藏布江、金沙江、怒江等3條河流是未來水電開發的重點河流，其待建裝機容量超過1.5億kW，占十大河流待建總規模的70%以上，開發潛力巨大。雅礱江、瀾滄江、黃河中上游等3條河流已在建比例在50%～70%之間，也有較大的發展潛力［1］。在這些開發潛力較大的流域開展水電建設生態風險評價，一方面將為決策部門提供數據依據；另一方面也可以為流域水電開發生態風險保護措施提供技術支撐。

［1］汪恕誠.論大壩與生態［J］.水力發電，2004，30（4）：1-4.

［2］韓冬，方紅衛，嚴秉忠，徐興亞.2013年中國水電發展現狀［J］.水力發電學報，2014（10）：1-5.

［3］欒麗，楊玖賢，李雪，等.河流水電規劃生態環境影響評價指標體系構建［J］.水力發電，2014，40（12）：1-3.

［4］付在毅，許學工，林輝平，等.遼河三角洲濕地區域生態風險評價［J］.生態學報，2001，21（3）：365-373.

［5］USEPA.Framework for Ecological Risk Assessment［M］.Washington D C:U.S.Environmental Protection Agency，1992.

［6］肖楊，毛顯強.區域景觀生態風險空間分析［J］.中國環境科學，2006，26（5）：623-626.

［7］陳輝，劉勁松，曹宇，等.生態風險評價研究進展［J］.生態學報，2006，26（5）：1558-1566.

［8］孫洪波，楊桂山，蘇偉忠，等.生態風險評價研究進展［J］.生態學雜志，2009，28（2）：335-341.

［9］馬婷婷，劉立，嵇文濤.生態風險評價內涵及方法研究［J］.甘肅科技，2010，26（13）：63-65，25.

［10］吳程.瀾滄江流域關鍵植被分異格局及其生態風險研究［D］.昆明：云南大學，2013.

（責任編輯陳萍）

Study on Conceptual Model of Ecological Risk Assessment for Hydropower Development

XU Tianbao1，GU Hongbin2，WANG Weiying1，WU Cheng1，HAO Hongsheng1
（1.PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited，Kunming 650051，Yunnan，China；2.China Renewable Energy Engineering Institute，Beijing 100120，China）

The development of hydropower projects has direct and indirect impacts on ecological system.In order to quantitatively analyze the ecological risk caused by hydropower development，an operational calculation method is needed.By analyzing the impact mechanism on ecological system and summarizing foreign ecological risk assessment methods，the conceptual model of ecological risk assessment is established.The method can quantitatively analyze ecological risk.The application of model on ecological risk assessment of watershed hydropower development can provide data basis for decisionmaking and technical supports for the development of hydropower watershed ecological risk protection measures.

ecological risk；evaluation model；quantitative analysis；hydropower development

X820.4；TV741

A

0559-9342（2016）02-0001-03

2015-10-09

國家科技支撐計劃“十二五”重大項目（2011BAC09B07）

徐天寶（1982—），男，云南騰沖人，高級工程師，主要從事生態環境保護工作.