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摘要:
该文初步介绍了我国工业污染土壤修复的现状与市场、工业污染土壤修复市场的各参与主体和我国土壤修复企业的状况,详细分析了土壤修复项目的成本与收益,从经济价值方面讨论了土壤修复产业的发展,最后提出了土壤修复市场良性发展必须解决的问题。
关键词:
工业污染土壤修复;收益;成本;经济价值
随着我国近30多年经济的快速发展,环境污染已经成为越来越突出的问题。环境污染已从显性的大气污染、地表水污染,发展成为隐性的土壤污染和地下水污染,已广泛地被国民所关注。环境是人类生存和发展的基本前提,环境为我们生存和发展提供了必需的资源和条件。保护环境,减轻环境污染,遏制生态恶化趋势,已成为各届政府管理的重要任务,“十”更是将环境保护、资源节约、能源节约、发展可再生能源和污染(水、大气、土壤)治理等统一为“生态文明”的概念,并且对它的重视上升到空前的高度。现我国经济转型升级、加快推进城镇化进程,调整产业结构,城市规划用地采取“退二进三”,对工业污染场地的再开发利用提出了新的要求。一系列文件《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》(环发[2012]140号)[1]、国家环保部(原环保总局)于2004年下发文件明确要求“对于已经开发和正在开发的外迁工业区域,要尽快制定土壤环境状况调查、勘探、监测方案,对施工范围内的污染源进行调查,确定清理工作计划和土壤功能恢复实施方案,尽快消除土壤环境污染”,国家环保部的污染场地管理系列文件(征求意见稿)等为土壤修复产业的发展提供了政策支持;近期国务院印发《土壤污染防治计划》(国发[2016]31号)[2]更是将土壤污染防治以及污染土壤的修复工作上升到了空前的高度,如此多的政策驱动着污染土壤修复市场的发展,本文从另一角度土壤修复市场的价值驱动讨论了工业污染场地土壤修复市场的发展。
1工业污染场地修复的现状与市场
工业污染场地修复最先受到重视,其根本原因是“退二进三”政策的实施过程中暴露出大量环境危害和健康风险问题。城市化进程加快以及房地产行业的迅速崛起,导致大中城市出现了大量的工业企业搬迁行动,在对企业迁出土地进行再开发利用过程中,城市工业污染场地的危害也逐步地显现出来。在工业污染场地方面,可分为污染企业工业用地以及工业废弃地等类型,以工业废弃地的污染影响最为明显。按最低技术成本估算,工业污染场地土壤修复的资金需求下限最低1.06万亿,而上限达到9.50万亿[3]。表1给出了我国土壤修复潜在市场容量的预测情况。[表中小括号内的数据为换算成法定计量单位“公顷(hm2)后的数值”]根据中国环境年鉴,我国关停转迁的企业数量从2001年的6611家快速增长到2008年的22488家,增速为每年1984家,共计约10万家。经过多年的尝试与探索,我国北京、重庆、广州、上海以及江浙等地陆续完成数十个污染场地的调查与修复工作,总投资额近百亿。预计近几年内工业污染场地修复的市场规模可达数百乃至千亿元级别[4]。2015年全国土壤修复项目合同签约额达到21.28亿,比2014年的12.74亿元增长了67%,土壤修复市场发展势头迅猛[5]。据中国产业信息网,预计从2014年至2020年,国内土壤修复市场规模可达6856亿元,市场修复资金预测情况见图1。
2工业污染土壤修复市场各参与主体
工业污染土壤修复市场各参与主体包括:污染土壤修复出资方(原工业生产企业,政府,PPP模式和地产开发商等)、调查评估企业、分析检测企业、修复方案设计企业、修复工程实施企业、修复环境监理企业以及修复验收单位。污染土壤修复出资方负责整个污染场地的调查评估、分析检测、修复方案设计、修复工程的实施,修复环境监理、修复验收各个环节的沟通与协调,将污染场地修复治理工作按预期到环保局备案,以达到再开发利用的要求。调查评估企业负责组织调查场地污染物来源、场地环境调查布点,利用分析检测企业给出的土壤中污染物的分析数据通过场地概念模型结合场地的水文地质条件和污染物的迁移情况详细精确地分析污染范围及深度。分析检测企业按检测方案设计的污染物指标分析各指标的浓度。修复方案设计企业根据调查评估企业的评估报告设计出修复工程的实施方案,确定修复范围以及各污染物的修复目标值。修复工程实施企业按修复设计方案进行污染土壤的修复工程,以期达到预期的效果。修复环境监理企业负责监督修复工程实施企业的施工方案与设计方案的一致性以及修复工程实施过程中的各项环保措施,防止发生二次污染及扰民。修复验收单位负责对修复工程效果进行验收,以期达到再开发利用的要求。
3我国土壤修复企业的状况
《2014—2019年中国土壤修复行业市场分析及投资趋势预测报告》中指出,截至2013年9月底,全国土壤修复企业已达300多家。土壤修复产业链从上至下包括:前期的调查评估、中期的咨询和修复,以及后期的验收工作。从产业链角度来看,我国土壤修复行业既有综合性企业,也有专注于修复咨询、技术支持、调查评估、修复工程、第三方检测,甚至学术研究、地质矿山、土壤肥料、土方工程和植物营养等某一方面的企业和机构。土壤修复行业的经营主体主要有环保企业、科研院所以及政府的环保事业单位,环保企业中多为大型国有企业或有地方背景的民营企业,而外资企业则通过合资路径积极进入国内市场。从企业规模上看,规模相对较大、工程经验丰富的企业较少,除了已上市的湖南永清环保(注册资本2亿元,国企)外,北京建工环境修复(注册资本500万,国企)、北京金隅红树林(注册资本500万,国企)、江苏大地益源(注册资本5000万,民企)以及中节能大地等属于该领域规模较大的企业,其他企业均规模较小并缺少项目经验;而除以上本土企业外,越来越多的外资企业(如美国ESD和日本同和)凭借其技术与经验优势也纷纷进入中国市场。从区域分布上来看,各地区的资金充裕情况首先决定了其土壤修复项目的多寡,如北京、上海、广州、江苏、浙江和湖北等经济较发达的省市开展的土壤修复项目数量基本位于前列,可见经济发达及城镇化快速发展的城市其土壤修复项目也较为密集。表2汇总了2013年公布的16个土壤修复项目中标企业及修复资金情况。
4工业污染土壤修复的价值
驱动对一块已被污染的场地进行的污染土壤修复,由于政策性的驱动,该场地需进行修复。场地修复的出资方受资金和对修复市场的不甚了解,实施过程进展缓慢。随着土壤修复市场相关标准、法律和法规的逐渐完善,项目开展筹集资金的多样化以及投资风险可控性的增强,必将引导资本进入土壤修复市场,从而引领污染土壤修复市场的蓬勃发展[6]。GP=P-C(1)P=∑Pi(2)C=∑Ci(3)上述各式中:GP为项目利润;P为项目收益;C为项目成本;Pi为项目子收益;Ci为项目子成本。项目收益包括:资产销售P1(销售实体产品所有权)、使用收费P2(通过特定的服务收费)、授权收费P3(知识产权授权使用)、服务收费P4、租赁收费(暂时性排他使用权授权)、经济收费P5(提供中介服务收取佣金)和效果收费P6(提供服务效果价值收费)等。项目成本包括:场地调查风险评估费用C1、分析检测费用C2、修复方案设计费用C3、修复工程实施费用C4、修复工程实施环境监理费用C5以及修复工程竣工验收费用C。其中项目成本中耗资最大的是修复工程实施费用。工程实施前期的场地调查、风险评估和分析检测做得越详细,修复工程的污染面积及污染深度就越小,修复工程的土方量就越小,即随着C1和C2投入的加大(凭借调查的详细程度和经验判断有无必要加大,加大后是否能够减少土方量),C4是呈几何级别的降低,相应的C3、C5和C6亦呈算术级别的降低。项目收益中各个子收益与其成本投入密不可分,整个修复工程做得好,为其各个子收益的预期提供了保证并降低了出资方的风险。项目出资方依其收益与成本的平衡合理地选取项目实施的整个程序,做到工程合理合规,技术可行,政策可行,外加考虑整个实施周期的时间成本和大众关心的环境问题造成的舆情,做好污染土壤的修复工作,有序地推动土壤修复市场向着政府、民众、出资方以及参与单位多者共赢的方向良性发展,从而以价值驱动整个土壤修复产业的蓬勃发展。
5结语
我国土壤修复行业目前所处的位置仍是产业成长的起步阶段,人员、技术和装备仍处在初期阶段,污染土壤修复技术的研发和应用还处在试验阶段,土壤修复的标准[7]与法规也处在不断完善过程中。当前我国土壤修复产业的产值尚不及环保产业总产值的1%,而发达国家土壤修复产业的产值已经达到30%以上。从各届政府的工作报告及“十”的工作报告中我们可以看到,政府对环境污染问题越来越重视,对环保产业的发展越来越支持。我国正处于全面建设成小康社会的关键时期,也处于工业化和城市化快速推进的重要阶段,工业用地的搬迁再利用势必加快土壤修复产业的快速发展;国民素质的提高及环保意识的增强,势必导致政府环保决策更加关注民生,对污染土地的再开发利用不断提出新的环保要求。政策驱动、价值驱动,多方合力,土壤修复产业的发展空间巨大就不再是一纸空文。土壤修复产业是一项新产业,其发展过程必须解决技术力量的提升,科技人才的培养,装备设备的升级改造以及政策、标准、法律、法规的完善[8]等几个环节的问题,为环保从业企业带来机遇的同时也使环保从业企业面临着挑战。
参考文献:
[1]环境保护部,工业和信息化部,国土资源部,等.关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知:环发[2012]140号,[A].2012-11-27.
[2]国务院.土壤污染防治行动计划:国发[2016]31号[A].2015-08-03.[3]2016年中国环保行业市场现状及发展趋势预测[EB/OL].中国产业信息网,[2016-04-15].
[4]黄润秋.迎接环保产业大发展大繁荣的春天[EB/OL].中国环境保护网,[2016-06-30].
[5]候宇轩,盘雨宏.2016—2020年中国土壤修复市场深度调研及投资前景预测报告[DB/OL].中投顾问产业与政策研究中心,中国投资咨询网,[2016-06-13].
[6]袁建霞,张薇,董瑜,等.土壤污染修复国际发展态势分析:国际科学技术前沿报告[M].北京:科学出版社,2011:36-78.
[7]徐应明.污染土壤修复、诊断与标准体系建立的探讨[J].农业环境科学学报,2007,26(2):413-418.
关键词:水土保持;生态建设;综合治理;做法;成效
1 实施生态修复建设存在的突出问题及分析
1.1 认识不到位
山区农民传统的“靠山吃山”的意识,一时难以改变,尤其是实行禁牧不能接受。因此需要下大力气加强宣传教育,用实事说明保护生态的重要性。并要从政策上引导,技术上帮扶,从农民的切身利益着想,帮助他们在保护生态的前提下,发展经济,增加收入,才能转变群众的思想,使生态修复建设工作顺利开展,确保生态修复建设取得成效。要通过各种新闻媒体在全社会进行宣传,并以典型样板做引导,尽快提高群众的认识水平,这是水土保持生态修复工作开展的基础之一。
1.2 缺乏统一规划协调
水土保持生态修复建设是一项长期的任务,需要做好统一规划,协调发展。首先应根据实际情况做出生态修复建设实施规划方案,使这项工作有计划的进行;其次,保护生态与保护农民利益要统一考虑,要使生态、经济和社会持续稳定协调发展;三是鉴于生态修复建设工作的复杂性,这项工作必须有水利、林业、畜牧、农业、科技、财政、扶贫、执法等部门相互配合,共同推动,这就需要地方政府做好协调工作,它需要多项措施相配套,才能真正实现生态环境良性循环,农民生活水平逐步提高,生活质量逐渐改善,社会、经济、环境持续协调发展。
1.3 科技含量低
生态修复建设工程实施时间较短,技术路线还不成熟,科技含量较低。到目前为止,生态修复实用技术还处在探索阶段,缺乏因地制宜地制定科学、合理、快速恢复稳定的生态环境技术措施的基础资料。需要尽快对生态修复区进行统一规划,摸清底数,制定出不同基础条件下的生态修复具体措施。同时对实施生态修复区的生态系统压力形成与解除的措施,生态系统压力解除后的恢复机制,生态环境自身演化规律和可恢复的程度进行专题研究,找出最佳路径。还要加强生态修复的监测工作,对其效果及时进行追踪调查对比和综合评价。
1.4 缺乏资金投入
生态修复主要依靠大自然的自身的能力,但还需要辅助一定的工程措施才能达到预期的效果,这就需要资金支撑。因此能否落实稳定的专项生态修复建设资金,是实施生态修复工作的关键。目前我县生态修复投入资金严重短缺。水土保持生态修复的重点是加强封禁和治理成果的管护,加大水土保持执法力度,做到确实退得下、封得住、禁得住、稳得住,尽管比水土保持工程建设投资小,但也需要一定的专项且稳定的资金支撑,才能实实在在做好生态修复工作。目前我县还没有生态修复建设专项资金,只能从有关项目中挤出少量资金来开展工作,且这部分资金不稳定。另外,要使生态修复工作持续稳定的开展下去,配套措施是不可少的。而实施生态修复的地区大部份是比较贫穷落后的地区,地方经济基础比较薄弱,无力自筹资金支撑生态修复配套措施的实施,使生态修复工作难以扎实的进行下去。因此,要做好生态修复工作,国家必须有专项资金的投入。
2 生态修复建设的具体措施与成效
2.1 全县小(二)型以上蓄水工程及县乡(镇)水电站工程确权划界和划定工程保护范围,累计共完成30座水库、17座水电站、21条渠道工程的确权划界保护工作,总划定保护面积41.5平方公里。在工程管护区内实行封山育林、退耕还林还草,做到建一件工程,绿一片山,保一方水土,涵养水源,控制水土流失。
2.2 在诸河道上游村寨及居住在水土流失严重山区的村寨进行了移地搬迁,搬迁户36户,是傣族让坝100亩,佤族让山2000亩,傣佤两个民族携手共建美好家园。
2.3 结合“四荒”资源治理和开发利用工作,在部分乡(镇)开展了试点治理工作,治理方式以承包、租赁、拍卖等多种形式进行,共计承包治理面积5510亩,已治理面积4390亩;租赁面积8210亩;股份合作治理面积30000亩,已治理面积25000亩,投劳45.5万个工日,投资750万元;拍卖面积26830亩,已治理面积26100亩,拍卖金额1034.9万元,做到谁治理谁受益,充分调动了治理者的积极性,维护了他们的合法权益。
2.4 结合国家退耕还林的有关政策,尊重自然规律,依靠生态的自我修复能力,恢复植被,全县十个乡(镇)按国家有关方针、政策,认真地开展了退耕还林、荒山植树造林、小水电代燃料、建沼气池等工作,不断提高森林覆盖率,改善生态环境。从2001年至2006年,全县累计完成退耕还林面积12.2万亩,植树造林面积12.8万亩,封山育林面积22.62万亩。使林草植被覆盖率由原来的44.1%提高到65%,改善生态环境,建设秀美山川,实现人与自然和谐共处。
2.5 开展了芒骂小流域综合治理工程,该工程实行了“山、水、林、田、路”的综合治理措施,工程治理面积12平方公里,其中,基本农田1456亩,水保林6230亩,果木林种植400亩,封禁治理9000亩,保土耕作1346亩,水平沟2500米;小型水利水保工程23处,林间路4条长1000米,灌溉沟渠3800米,完成土石方量16.8万方,群众投工7.6万个工日,共计投资108万元。
2.6 大力宣传、提高全民的水土保持意识,自《水土保持法》颁布以实施以来,坚持以“水土保持是山区发展的生命线,是国土整治、江河治理的根本,是国民经济和社会发展的基础,是必须长期坚持的一项基本国策”为主题,采取各种宣传方式,利用“3、22”世界水日、科普宣传日周、广播、电视、宣传栏、宣传牌等宣传教育活动,共发放宣传材料2500份、宣传牌150张,在重要交通干线设立永久性宣传碑3块;督促各生产建设单位严格按照审批水土保持方案实施三同时制度的同时,并严肃查处5起水土保持违法案件,在执法过程中加大执法力度透明度,增加了民众的水土保持意识和法制观念。
2.7 通过开展了沧源县水土保持监督执法试点工作,开发建设项目水土保持方案编报审批管理规定,水土保持“两费”征收,沧源县水土流失“三区”公告以及地方性配套法规政策,并设立永久性水土保持宣传碑、铁皮宣传牌等,加大了水土保持的宣传透明度,使全县各族人民群众对土保持工作的认识有所提高,坚持人与自然和谐共处的理念,牢记树立预防为主,防治结合的工作方针,树立和落实科学发展,以水土资源的可持续利用和生态环境的可持续维护为根本目标,遵循自然规律和经济规律,全面做好水土保持预防监督执法、综合治理、生态自我修复等工作。认真贯彻落实省政府关于加强水土保持工作的有关指示,严格执行国家对水土保持工作实行“预防为主,全面规划,综合防治,因地制宜,加强管理,注重效益”的方针。
3 结束语
在今后的水保生态修复建设中,要牢固树立项目带动意识,抢抓机遇,多方争取资金,借助项目促发展;牢固树立重点突破的意识,围绕农业与农村中心工作,攻坚破难,集中力量办大事;牢固树立典型引路意识,做到以点带面、整体推进,勇于创新求实效;牢固树立求真务实意识,脚踏实地地干好工作;牢固树立团结协作意识,注重配合,服务大局,形成合力抓落实。
参考文献
[1]高福军.水保生态修复的试点探索与成效[J].中国水利,2010(12).
[2]贺志新,倪伟,王凤香.临朐县生态修复试点工程的实践[J].山东水利,2010(5).
关键词:生态;水利工程;设计
引言
生态水利工程是水利工程新的分支,宗旨是水利工程在满足人类社会需求的同时,达到水域生态系统健康与可持续性需求。主要包括以下四点内容:
(1)生态水利工程的开发应强调生态系统的自组织原理。在设计阶段,将生态系统健康过程的维持置于重要位置,作为设计制约因子,保证水利工程满足适宜生态水文要求。
(2)生态水利工程强调施工过程的环境友好性,防止在施工过程中造成巨大的环境成本付出。
(3)生态水利工程更强调基于生态需水规律的运行管理。如水库要有效地发挥其生态功能,可能需要一个符合下游生态需水规律的水资源调配方案与制度。
(4)生态水利工程选址或布局,水利工程生态负面影响最小化原则。
1生态水利工程设计基本原则
1.1 安全性和经济性
生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求,也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。
生态水利工程的工程设施要符合水文学和工程力学的规律,确保工程设施的安全和耐久性。工程设施须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。
生态水利工程的经济合理性,要遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。
1.2 生态系统自我恢复
我国在上个世纪的60年代开始,就开始有很多人员研究生态系统的自我组织功能,在自然生态环境下,生态系统可以进行自我的功能调节工作。在生态学这门学科的研究方面,他们用生态环境的自我调节功能来解释为什么世界上的物种会如此的丰富,食物链会随着时间的变化而变化。在生态环境进行自我调节的时候,生态系统的可持续发展性就表现了出来,在生态环境进行自我调节的时候的主要表现是物种的自然选择性。
在传统水利工程建设,人们往往考虑到的是征服自然环境,水利工程去控制自然河流的做法是对环境发展很不利的做法。在新的生态水利工程建设的时候,要求工程的设计人员要放弃改变自然环境的做法,开发一种对自然环境发展有利的设计方案,不仅是要满足水利工程的设计目的,还要满足环境的可持续发展。
人们要合理地运用生态系统的自我调节的功能,实现人与自然的和谐发展。在我们设计水利工程的时候要综合考虑当地的实际情况,做到因地制宜地去设计,因为每一条河流都有其本身自我的特点,我们只有做到因地制宜的设计水利工程的方案,才会得到最好的设计方案。
1.3景观尺度及整体性
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。
“整体性”指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
1.4反馈调整式设计
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。
从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。
2 江西省鄱阳湖水利枢纽工程体现生态设计
鄱阳湖水利枢纽是江西省委、省政府提出建设鄱阳湖生态经济区重大战略决策,项目位于中国江西省九江市境内河段上,距上游的南昌88公里。它是鄱阳湖上第一座大型水电站,也是世界上最大的大流量、径流式发电以及航运、灌溉、水产养殖等功能于一体的水利枢纽之一。项目将服务于鄱阳湖生态经济区建设以及华中华东地区的电力供应。
鄱阳湖水利枢纽工程坝址选定为鄱阳湖入江水道,上距星子县城约12km,下至长江汇合口约27km,此处,右边是屏峰山,属湖口县;左边是长岭,属庐山区。两山之间湖面宽约2.8km,为鄱阳湖入长江通道最窄之处,两岸均为岩质边坡,地形、地质条件都很好,右岸是修建水坝的理想场所,并且右岸屏峰山的基岩埋深相对较浅,是修建水坝的理想场所。“身高”不足200米的屏峰山、长岭山谈不上巍峨,却如两把大锁,锁住了浩瀚的鄱阳湖水。
鄱阳湖水利枢纽由闸坝主体工程和自然保护区保护工程两部分组成。闸坝主体工程分别为船闸、泄水闸、电站厂房和过鱼建筑物。
在建设闸坝主体工程时,设计安排了对鄱阳湖(吴城)、南矶两座国家级自然保护区采取工程措施进行保护,拟将保护区用长达38公里的堤围起来,使保护区形成相对独立的保护圈,然后再在小保护圈内设立节制闸、排涝站,控制圈内水位,满足自然保护区湿地的正常运行要求,以适合冬季候鸟栖息。
鄱阳湖水利枢纽工程运行后,拟分为江湖连通期、鄱阳湖闸蓄水期、三峡水库蓄水期、补偿调节期、低枯水期等5个时段进行不同的调度。其中,江湖连通期(4月1日~8月31日)闸门全部敞开,江湖连通;鄱阳湖闸蓄水期(9月1日~9月20日)利用鄱阳湖洪水尾巴下闸蓄水,水位一般控制在16~17.5m;三峡水库蓄水期(9月21日~10月31日),将闸前水位由17.5m降至16m左右;补偿调节期(11月1日~12月31日)和低枯水期(次年1月1日~3月31日)按下游用水需求和候鸟习性科学调控水位,达到合理利用水资源、保护生态环境、促进经济社会发展之目的。
结 语
总而言之,随着社会经济的不断发展,水利工程对经济的促进作用越来越明显。作为一名水利工程工作人员,在建设水利工程的时候,要考虑很多的问题,不仅仅是建设工程开工前要考虑很多的影响因素,在水利工程施工完成后,我们还要考虑水利工程的运行对河流生态系统的影响问题,这就要求我们必须重视对河流生态的系统进行相应保护工作,实现水利工程可持续发展。
参考文献
[1]董哲仁.生态水利工程原理与技术[J]广东水利水电.2007(04)
[2]刘正茂.生态水利工程设计若干问题的探讨[J]黑龙江水利技术.2009(09)
论文摘要:阐述水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则:工程安全性与经济性原则;提高河流形态的空间异质性原则;生态系统自设计与自我恢复原则;景观尺度与整体修复原则;反馈和调整设计原则。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。
参考文献:
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1基本情况
按照《自治区“十二五”生态移民总体规划》和《原州区“十二五”生态移民规划》,“十二五”期间,原州区共计划实施生态移民15204户61948人,其中县内搬迁移民5983户24377人,县外搬迁移民9221户37571人。移民涉及11个乡镇,109个行政村,412个自然村。收回土地80.4万亩,累计完成林业工程32.26万亩,其中人工造林25.5万亩,封山育林7.1万亩。占规划总面积31.5万亩的103%,完成草地恢复15.8万亩,其中人工种草7万亩,补播改良8.8万亩,占规划面积的76%。截至目前,除因政策性移民户滞留生态移民迁出区外,生态移民迁出区修复工程基本完成,生态移民迁出区生态修复工作取得了良好成效:一是严格按照《宁夏回族自治区生态移民土地权属处置实施办法》精神,在移民搬迁入住的同时,收回移民迁出区所有土地归国家所有,将废弃宅院、公共场所等区域拆除平整,用于造林绿化,解决了移民户两边跑,“撤吊庄”情况的出现;二是出台了原州区生态移民户树木补偿政策,迁出乡镇加强对移民迁出区旧院落四旁原有树木的统一管护,杜绝了移民群众突击砍伐、破坏等现象的发生;三是保留移民迁出区原有的学校房屋及配套的动力通电线路、水窖等基础设施,为后续生态恢复管护提供保障。四是出台了《原州区移民迁出区和部分集体林地划归国有林场管理实施方案》,明确将移民迁出区80.4万亩土地与林场毗邻的全部划归国有林场,由国有林场进行恢复管理和经营;五是对距离国有林场较远且集中连片面积较大的移民迁出区通过成立林场或林木管护站进行管理和经营,形成了林业全面接管,林场全面管理,职工全面派驻的工作管理格局。
2存在的问题
虽然原州区在生态移民迁出区农用地恢复和生态治理工作中做了大量工作,也取得了一定成绩,但同时存在一些困难和问题。一是生态移民迁出区存在搬迁不彻底现象,导致生态恢复不能整流域集中连片治理,个别村组因生态与劳务移民插花搬迁,无法进行统一拆除平整和生态恢复。二是341户单人单户因政策原因和一户多家因历史原因,仍然滞留在生态恢复区内,生产生活条件不便,给生态移民迁出区造成很多管理难题。三是自发移民户没有整体考虑到移民搬迁规划,造成撂荒土地不能收回,废弃院落不能平整,并出现自发移民户重新落户现象。四是原州区成立的5个林场没有机构编制,人员都是各林场抽调人员,造成原州森林资源管护力量薄弱。五是造林经费严重不足。目前依靠国家造林补助资金仅能满足低价格小苗,对于整地、造林人工费用很难满足,病虫害防治和后期管理经费短缺,严重制约着造林质量的提高。六是管护经费少,交通工具、管护物资等严重不足,森林资源管护难度逐步显现。
3思考建议