? Brenda Shaughnessy/TNC Photo Contest 2021
水是生命之源,河流如生命之泉,支持生命繁衍生息,也孕育出了人類文明。河流不僅是水資源的重要載體,更是淡水生物多樣性的寶庫(kù)。淡水生態(tài)系統(tǒng)雖僅占不到1%的地球表面面積,卻支撐著至少10%的已知物種和1/3的已知脊椎動(dòng)物物種的生存,擁有全球約一半的魚類物種[1][2]。淡水生物多樣性為人類提供了重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[3],包括供給食物、遺傳資源等物質(zhì)產(chǎn)品,調(diào)節(jié)氣候、凈化水質(zhì)、參與養(yǎng)分循環(huán),以及提供文化、教育和娛樂(lè)服務(wù)等,影響著全球所有地區(qū)和不同社會(huì)發(fā)展階段的人類生存與發(fā)展。
然而,由于入侵物種、流量改變、無(wú)序取水、棲息地退化、污染和過(guò)度捕撈等多種因素,全球淡水生物多樣性下降形勢(shì)尤為嚴(yán)峻[4]。世界自然基金會(huì)(WWF)《2024年地球生命力報(bào)告》[5]顯示,在1970至2020年間,全球淡水物種數(shù)量以85%的平均速度下降,遠(yuǎn)高于陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在人們已逐漸意識(shí)到淡水生物多樣性的保護(hù)危機(jī),但由于全球自然保護(hù)工作重點(diǎn)針對(duì)陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng),淡水生物多樣性保護(hù)在很大程度上尚未得到足夠的關(guān)注和重視。
? Jack Barua/TNC Photo Contest 2021
有研究認(rèn)為淡水生物多樣性危機(jī)未得到遏制的根本原因,除了缺乏保護(hù)行動(dòng)的資源與資金投入之外,還有人類使用傳統(tǒng)灰色基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)河流進(jìn)行管理[6],在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)往往較少考慮野生動(dòng)植物及其棲息地[7]。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)指出淡水生物多樣性下降的主要原因是棲息地的退化與喪失,其中水壩等工程設(shè)施建設(shè)使河流生態(tài)系統(tǒng)破碎化,直接導(dǎo)致包括淡水魚類在內(nèi)的水生物種面臨種群數(shù)量下降和滅絕的風(fēng)險(xiǎn)[8]。許多研究均證實(shí)了水壩等河道工程設(shè)施建設(shè)與淡水物種數(shù)量下降的相關(guān)性[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球48%的河流流量受到人工流量調(diào)節(jié)或破碎化的影響,目前已建成、建設(shè)中和計(jì)劃建設(shè)的水壩,將在建成后使全球所有河流喪失93%的自然水文流量[10],全球242條超過(guò)1000公里的河流中僅有三分之一還保持著自然流淌狀態(tài)[11]。大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)認(rèn)為河流健康的核心在于其自由流淌的狀態(tài),自由流淌河流(free-flowing rivers)是保留了大部分或全部關(guān)鍵生態(tài)特征(如連通性和自然流態(tài))的河流,這些特征不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的健康,也為人類社會(huì)帶來(lái)諸多價(jià)值[12]。
以往的河流治理從水資源管理和水安全的角度出發(fā),主要關(guān)注水質(zhì)調(diào)節(jié)、洪澇災(zāi)害等方面,對(duì)生物多樣性的關(guān)注度有所不足。從20世紀(jì)初期德國(guó)學(xué)者首先提出“近自然河溪治理”的概念開(kāi)始[13],國(guó)內(nèi)外河流治理經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,從僅關(guān)注水質(zhì)水量單要素的硬性工程措施,逐步拓展到覆蓋水文情勢(shì)、棲息地、生物群落等多要素的綜合治理模式,逐漸強(qiáng)調(diào)基于自然和近自然的生態(tài)工程理念[14]。在全球面臨淡水生物多樣性急劇喪失的挑戰(zhàn)背景下,河流治理需要增加對(duì)生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)連通性、棲息地質(zhì)量等因素的考量。從淡水生物多樣性保護(hù)的角度出發(fā),WWF首席河流顧問(wèn)David Tickner等人提出了扭轉(zhuǎn)淡水生物多樣性退化趨勢(shì)的“緊急恢復(fù)計(jì)劃”(ERP),將保護(hù)優(yōu)先行動(dòng)分為6項(xiàng):(1)加速實(shí)施生態(tài)流量;(2)改善水質(zhì);(3)保護(hù)和恢復(fù)重要棲息地;(4)管理淡水生態(tài)系統(tǒng)資源的開(kāi)發(fā);(5)預(yù)防和控制非本地物種入侵;(6)保護(hù)和恢復(fù)淡水生態(tài)系統(tǒng)連通性[15]。同時(shí),TNC提出了5個(gè)關(guān)鍵生態(tài)屬性(KEA),為淡水生物多樣性保護(hù)提供了一個(gè)以生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)健康為核心的框架(表1)。該框架可用于識(shí)別淡水生態(tài)系統(tǒng)的威脅因素及來(lái)源,指導(dǎo)設(shè)計(jì)保護(hù)行動(dòng),評(píng)估保護(hù)成效,以實(shí)現(xiàn)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)完整性的提升。
表1 淡水生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵生態(tài)屬性[16]
關(guān)鍵生態(tài)屬性 | 定義 | 可衡量指標(biāo) | 退化帶來(lái)的危害 | 潛在威脅來(lái)源 |
水質(zhì) | 水體的物理化學(xué)性質(zhì) | 水體的氮磷含量、污染物含量、化學(xué)需氧量、溶氧量、透明度以及水溫等 | 水質(zhì)污染改變流域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu);致病菌、病毒、毒害物質(zhì)造成流域內(nèi)動(dòng)植物疾??;流域內(nèi)受重金屬和合成有機(jī)物影響等對(duì)人類健康造成威脅 | 沿岸企業(yè)向河道內(nèi)排污;農(nóng)業(yè)面源污染;水壩等阻隔設(shè)施增加了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或污染物在水中停留時(shí)間間接地增加了水質(zhì)變化對(duì)風(fēng)險(xiǎn) |
水文情勢(shì) | 淡水生態(tài)系統(tǒng)的最關(guān)鍵指標(biāo),指一定時(shí)間內(nèi)水量和水流的變化形式 | 月平均流量指標(biāo)、極端流量指標(biāo)、頻率、持續(xù)時(shí)間和變化速率等 | 無(wú)法為湖泊濕地提供動(dòng)態(tài)水文條件;抑制淡水生態(tài)系統(tǒng)魚類、鳥類、岸邊灘植物等繁殖繁衍 | 水庫(kù)、水壩等水利設(shè)施;引水灌溉設(shè)施 |
生物組成 | 指生態(tài)系統(tǒng)所特有的生物結(jié)構(gòu)、組成成分、相互作用及關(guān)鍵的生物過(guò)程,也包括營(yíng)養(yǎng)過(guò)程 | 魚類物種組成與分布、物種豐富度、無(wú)脊椎動(dòng)物預(yù)測(cè)與分類系統(tǒng)、IBI指數(shù)等 | 氣候調(diào)節(jié)、基因庫(kù)保存、有害生物控制、凈化水質(zhì)和大氣等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降甚至消失 | 魚類過(guò)度捕撈;外來(lái)物種入侵等 |
連通性 | 河流不同水體之間的物理聯(lián)系,以及阻礙了水體中生命形式,包括動(dòng)物、幼體、種子和果實(shí)等活動(dòng)的程度 | 連通河網(wǎng)長(zhǎng)度、連通河網(wǎng)比例 | 影響魚類及其他水生生物遷徙、洄游;阻礙水體中生命形式的活動(dòng)程度 | 瀑布、堰塞湖等自然阻隔;水壩或不合理設(shè)計(jì)的涵洞等人為阻隔 |
棲息地 | 本地物種賴以棲息的生態(tài)環(huán)境,其中不僅包括水生生物的棲息地,還包括陸生動(dòng)植物的棲息環(huán)境 | 棲息地結(jié)構(gòu)、分布、數(shù)量、條件等情況調(diào)查,魚類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔幼魚棲息地隱蔽場(chǎng)等生境指標(biāo) | 生物多樣性降低 | 河道內(nèi)采石挖沙;河道截彎取直、航道建設(shè)、渠化以及水利設(shè)施建設(shè)前后對(duì)河流水深、流速、水面寬度、淺灘、湍流、減脫水河段等自然環(huán)境棲息地分布影響 |
針對(duì)這些關(guān)鍵生態(tài)屬性,我們急需能夠有效管理水資源,同時(shí)又能逆轉(zhuǎn)淡水生物多樣性喪失的替代解決方案[17]。將現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施與生物多樣性保護(hù)的目標(biāo)相結(jié)合,恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和關(guān)鍵特征,基于自然的解決方案(NbS)可以在提升KEA方面發(fā)揮重要作用,同時(shí)還是一種社會(huì)與自然環(huán)境“雙贏”的途徑,使河流健康提升,使加速下降的淡水生物多樣性受益,并讓人類通過(guò)健康的河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)獲益。為有效提升淡水生物多樣性,在河流生態(tài)系統(tǒng)中實(shí)施NbS必須與提升KEA的關(guān)鍵行動(dòng)緊密結(jié)合,對(duì)此,我們列舉了能夠提升KEA的典型NbS措施(表2)。
表2 在河流生態(tài)系統(tǒng)中提升關(guān)鍵生態(tài)屬性(KEA)的典型NbS措施[6][18]
關(guān)鍵生態(tài)屬性 | 核心理念 | 河流生態(tài)系統(tǒng)中的NbS措施 |
水質(zhì) | 基于生態(tài)系統(tǒng)的方法 | 河岸帶植被恢復(fù) 建造人工濕地 河漫灘恢復(fù)與植被重建 |
水文情勢(shì) | 改善水流的時(shí)間與流量變化 | 生態(tài)流量調(diào)度 拆除水壩、堰塘、涵洞等 堤防后退、恢復(fù)河漫灘與河道的連接 |
生物組成 | 恢復(fù)本地物種種群和群落結(jié)構(gòu) | 恢復(fù)本地物種數(shù)量(科學(xué)增殖放流) 魚類棲息地修復(fù) 拆除水壩、堰塘、涵洞等 |
減少入侵物種 | 預(yù)防、控制和清除入侵物種 | |
連通性 | 移除障礙物 | 拆除水壩、堰塘、涵洞等 |
增強(qiáng)連通性 | 堤防后退、恢復(fù)河漫灘與河道的連接 | |
棲息地 | 保護(hù)、恢復(fù)和管理?xiàng)⒌?/div> | 河漫灘恢復(fù)與植被重建 魚類棲息地修復(fù) 硬化河道的生態(tài)化改造 堤防后退、恢復(fù)河漫灘與河道的連接 河岸帶植被恢復(fù) |
01.水壩拆除和河流棲息地修復(fù)
? Jo?o D'Andretta/TNC Photo Contest 2022
拆除河道內(nèi)的障礙物是恢復(fù)河流連通性最有效的措施。雖然水壩在發(fā)電、防洪、航運(yùn)等方面發(fā)揮著重要作用,但也會(huì)引發(fā)顯著的生態(tài)問(wèn)題,拆除水壩將有助于改善自然流量、恢復(fù)珍稀及重要物種棲息地、恢復(fù)河流生態(tài)功能等。然而這種措施常具爭(zhēng)議,由于人類對(duì)水壩的功能高度依賴,并不是所有的水壩都可以被拆除,需要綜合流域規(guī)劃,并考慮公共安全隱患、經(jīng)濟(jì)成本、河流連通性的改善、魚類洄游受阻緩解、功能或經(jīng)濟(jì)價(jià)值喪失等驅(qū)動(dòng)水壩拆除的關(guān)鍵因素[19]。具體來(lái)看,水壩拆除項(xiàng)目全流程可分為5個(gè)階段:
可行性評(píng)估和計(jì)劃階段:組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),通過(guò)咨詢可能受影響的利益相關(guān)方及實(shí)地調(diào)查,評(píng)估拆壩的可行性,確認(rèn)項(xiàng)目目標(biāo)和優(yōu)先行動(dòng),制定初步計(jì)劃。
設(shè)計(jì)和許可階段:根據(jù)收集的數(shù)據(jù)、項(xiàng)目成本估算、基礎(chǔ)設(shè)施影響評(píng)估等設(shè)計(jì)詳細(xì)的拆壩方案,包括施工方法、施工圖紙、影響緩解措施、時(shí)間表和預(yù)算等,準(zhǔn)備備選行動(dòng)方案,并獲取必要的許可。
拆除或施工階段:開(kāi)始實(shí)際的施工和拆除工作,包括對(duì)水壩結(jié)構(gòu)的拆除、沉積物的處理以及對(duì)受影響區(qū)域的初步生態(tài)恢復(fù),施工活動(dòng)需明確工作量、遵循合理的順序并關(guān)注施工活動(dòng)本身的生態(tài)影響。
河流修復(fù)階段:拆壩后河流的生態(tài)修復(fù)工作包括修復(fù)河流地貌和河道形態(tài)、恢復(fù)植被、控制沉積物、恢復(fù)河漫灘等,考慮目標(biāo)恢復(fù)物種的形態(tài)學(xué)和行為學(xué)特征、流速流量、水流方向、基質(zhì)等,以恢復(fù)河流的自然水文過(guò)程和生態(tài)功能。
監(jiān)測(cè)和適應(yīng)性管理階段:定期監(jiān)測(cè)河流的生物多樣性、水文和水質(zhì)狀況以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響,評(píng)估拆壩項(xiàng)目的效果,并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行適應(yīng)性管理,確保項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
TNC在推動(dòng)全球河流生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性保護(hù)方面發(fā)揮了積極的作用,曾多次為北美和歐洲的水壩拆除項(xiàng)目提供科學(xué)支持,推動(dòng)老舊水壩和無(wú)序開(kāi)發(fā)的小水電設(shè)施等河流障礙物的拆除工作。在美國(guó),TNC與政府、金融機(jī)構(gòu)、企業(yè)和社區(qū)等合作伙伴合作,拆除廢棄的水壩、設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)暮吹绕渌恿髡系K物,直接參與恢復(fù)了數(shù)千英里的河流。在歐洲,TNC加入了“歐洲水壩拆除”(DRE)聯(lián)盟,提供科學(xué)技術(shù)支持,并開(kāi)發(fā)了一個(gè)在線工具包(Restoring Free-flowing Rivers in Europe),幫助聯(lián)盟伙伴掌握將水壩拆除作為河流恢復(fù)的工具、處理新項(xiàng)目和參與現(xiàn)有項(xiàng)目的知識(shí)與方法。此外,TNC還致力于科學(xué)研究,引導(dǎo)河流恢復(fù)性投資及相關(guān)綠色創(chuàng)新融資等,以期實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與恢復(fù)的可持續(xù)性。
實(shí)踐案例:
美國(guó)佩諾布斯科特河流恢復(fù)項(xiàng)目
Veazie大壩拆除前 ? Bridget Besaw
美國(guó)緬因州的佩諾布斯科特河是多種本地海洋洄游魚類的棲息地,但由于干流上建設(shè)的多座水壩,河流的自然流動(dòng)被阻斷,導(dǎo)致魚類洄游通道受限,生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。為了恢復(fù)這一重要生態(tài)系統(tǒng)和洄游魚類,TNC于2004年起與多方利益相關(guān)方合作,包括當(dāng)?shù)卦∶裆鐓^(qū)、環(huán)保組織、電力企業(yè)和地方政府,發(fā)起了佩諾布斯科特河恢復(fù)信托基金會(huì),并通過(guò)科學(xué)評(píng)估和公眾參與,識(shí)別并劃定了關(guān)鍵的生態(tài)區(qū)域,明確恢復(fù)目標(biāo)。在2010年,信托基金會(huì)購(gòu)買了Veazie、Great Works和Howland三座水壩,并于2012年拆除了Great Works大壩,2013年完成Veazie大壩的拆除。與此同時(shí),為了保持水電生產(chǎn),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在其他建成水壩上增加了發(fā)電機(jī)組,確保了當(dāng)?shù)啬茉垂?yīng)的穩(wěn)定。此外,TNC還積極開(kāi)展生態(tài)監(jiān)測(cè),評(píng)估拆壩對(duì)水質(zhì)和生物多樣性的影響。
隨著水壩的拆除,佩諾布斯科特河的自然流動(dòng)狀態(tài)得以逐步恢復(fù),數(shù)千英里的棲息地重新連接,為12種本地洄游魚類提供了良好的生境。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,拆壩后,春季遷徙期間,河流中內(nèi)河鯡魚的數(shù)量從拆壩前的幾百幾千條,增至2023年的超過(guò)600萬(wàn)條,顯示出顯著的生態(tài)恢復(fù)成效。
拓展閱讀:https://www.nature.org/en-us/about-us/where-we-work/united-states/maine/stories-in-maine/restoring-the-penobscot-river/
實(shí)踐案例:
中國(guó)赤水河河流連通性恢復(fù)及棲息地修復(fù)示范項(xiàng)目
簸笠修復(fù)點(diǎn)修復(fù)前(左,2021年3月)和修復(fù)后(右,2021年5月)生境對(duì)比 ? 中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所
赤水河,作為目前長(zhǎng)江上游唯一一條干流未建電站、保持自然流態(tài)的一級(jí)支流,是長(zhǎng)江上游珍稀特有魚類的重要棲息地。然而,流域內(nèi)大量小水電的開(kāi)發(fā)嚴(yán)重破壞了河流連通性,導(dǎo)致魚類棲息地大面積喪失。為此,2020年至2023年底,云貴川三省與中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所合作,對(duì)赤水河流域的小水電進(jìn)行了清理整改,共拆除小水電321座,占流域內(nèi)小水電總數(shù)的86.1%,基本恢復(fù)了赤水河流域部分支流的自然連通。但魚類棲息地的恢復(fù)若完全依靠自然修復(fù)勢(shì)必是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。為了重塑赤水河生態(tài)系統(tǒng)并提高魚類物種多樣性,該項(xiàng)目特別選取了魚洞電站和簸笠電站兩個(gè)引水壩舊址及其附近江段進(jìn)行受損棲息地修復(fù)示范。
修復(fù)工作采用了人工構(gòu)建階梯-深潭系統(tǒng)的方法,將大小石塊按照按疊瓦形式布置,同時(shí)在平面形態(tài)上布置成反拱形,從而相互嵌套形成一個(gè)牢固的整體,通過(guò)改善河床底質(zhì)、水深和流速條件,顯著改善棲息地環(huán)境條件。在兩處修復(fù)點(diǎn),項(xiàng)目共修建了6條人工階梯-深潭系統(tǒng),并拋投卵石以增加河床底質(zhì)多樣性、擴(kuò)展河道水深和流速范圍。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,修復(fù)后的兩處修復(fù)點(diǎn)基本形成了灘潭相間、急緩交替、深淺不一的生境格局,為不同本土珍稀特有魚類提供了理想的棲息和攝食場(chǎng)所,魚類組成、群落結(jié)構(gòu)和資源量都得到了顯著恢復(fù)。魚洞修復(fù)點(diǎn)的魚類密度由修復(fù)前的13尾/100m增加至84尾/100m,增幅達(dá)6.5倍;簸笠修復(fù)點(diǎn)的魚類密度由修復(fù)前的33尾/100m增加至203尾/100m,增幅達(dá)6.3倍。該項(xiàng)目不僅恢復(fù)了河流連通性,還為長(zhǎng)江上游珍稀特有魚類棲息地恢復(fù)提供了重要的技術(shù)支撐,為保護(hù)和恢復(fù)水生生物多樣性提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
02.生態(tài)流量調(diào)度
? Guilherme Battistuzzo/TNC Photo Contest 2021
傳統(tǒng)水資源管理對(duì)河流水流量的人為調(diào)控嚴(yán)重影響了水位的自然、季節(jié)性變化模式,進(jìn)而影響各類水生生物的生長(zhǎng)、繁殖和棲息地環(huán)境。研究認(rèn)為,人為導(dǎo)致的水文節(jié)律變化是造成淡水生物多樣性喪失和生態(tài)功能下降的主要原因[8],解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于生態(tài)流量管理,即如何保持自然流量狀態(tài)以維持生態(tài)系統(tǒng)健康,同時(shí)滿足人類對(duì)水資源管理的需求。生態(tài)流量指的是在湖泊、河流、溪流和河口保留流量的時(shí)間和數(shù)量,維持自然功能、過(guò)程和持續(xù)復(fù)原力所需的高低水位的季節(jié)性模式。TNC和合作伙伴共同設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單且通用的開(kāi)發(fā)生態(tài)流量建議方案的流程,具體步驟包括:
方針會(huì)議:召集科學(xué)家、水管理者、政策制定者等利益相關(guān)方,介紹生態(tài)流量建議的開(kāi)發(fā)過(guò)程,包括生態(tài)流量實(shí)施方式和時(shí)間,討論并匯總與會(huì)者提出的流量建議開(kāi)發(fā)過(guò)程的改進(jìn)意見(jiàn)。
查閱文獻(xiàn)和摘要報(bào)告:通過(guò)查閱現(xiàn)有文獻(xiàn)和資料,收集關(guān)于河流-洪泛平原-河口生態(tài)系統(tǒng)、特定物種及流量信息,找出流量水位和生物群之間的聯(lián)系,確定對(duì)維持或恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)健康至關(guān)重要的流量關(guān)鍵特征,編寫匯總報(bào)告。
流量建議研討會(huì):基于步驟2中提供的信息,合作定量分析水流成分模式所需的維度,包括確定低流量、高流量和洪水水位的適當(dāng)范圍、持續(xù)時(shí)間、頻率以及從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的速率,為每種水流成分提出流量建議,區(qū)分枯水年、平水年和豐水年的不同需求,并對(duì)確定出的生態(tài)流量建議達(dá)成共識(shí)。
流量建議的實(shí)施:在實(shí)施流量建議前需要預(yù)先周密計(jì)劃并精心設(shè)計(jì),制定詳細(xì)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃,跟蹤生態(tài)系統(tǒng)對(duì)新流量條件的響應(yīng),以便于進(jìn)一步改進(jìn)生態(tài)流量建議和方案。實(shí)施過(guò)程中可能會(huì)遇到一些預(yù)期之外的問(wèn)題或新的科學(xué)發(fā)現(xiàn),這時(shí)就需要靈活調(diào)整管理策略,以適應(yīng)新的情況。
補(bǔ)充資料的收集和科學(xué)研究:從步驟4開(kāi)始,持續(xù)收集補(bǔ)充資料、進(jìn)行相關(guān)生態(tài)流量研究,并評(píng)估正在進(jìn)行和以往的流量恢復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整當(dāng)前和未來(lái)所需收集的信息和研究工作的優(yōu)先級(jí)。
水文改變的生態(tài)限制框架方法(ELOHA)的步驟[20]
以上流程從項(xiàng)目適應(yīng)性管理的角度探討了生態(tài)流量的設(shè)定和實(shí)施,但從流域?qū)用鎭?lái)看,還需采取更為系統(tǒng)的方法將生態(tài)流量的管理納入水資源管理決策,將生態(tài)流量從單個(gè)站點(diǎn)的實(shí)施拓展到地區(qū)或國(guó)家政策領(lǐng)域,使淡水生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與恢復(fù)與水資源開(kāi)發(fā)速度和程度相匹配。為此,研究人員提出了水文改變的生態(tài)限制框架方法(ELOHA)[20],一個(gè)利用現(xiàn)有的水文和生物信息在區(qū)域范圍內(nèi)確定和實(shí)施生態(tài)流量的框架。ELOHA通過(guò)分析不同河流對(duì)水文變化的生態(tài)響應(yīng),識(shí)別出水流變化與生態(tài)健康之間的關(guān)系,從而為各類河流建立生態(tài)流量標(biāo)準(zhǔn)。該方法強(qiáng)調(diào)盡管每條河流都是獨(dú)特的,但許多河流對(duì)流量變化的生態(tài)反應(yīng)是相似的,因此可以利用已有的數(shù)據(jù)和模型來(lái)推導(dǎo)出適用于多個(gè)河流的生態(tài)流量需求。這種框架的靈活性使其能夠適應(yīng)不同的流域特征、數(shù)據(jù)可用性和社會(huì)政治環(huán)境,促進(jìn)生態(tài)保護(hù)與水資源開(kāi)發(fā)之間的平衡。
實(shí)踐案例:
美國(guó)薩瓦納河生態(tài)流量調(diào)度項(xiàng)目
美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)在豐水期對(duì)薩瓦納河進(jìn)行流量調(diào)度 ? Mark Godfrey/TNC
薩瓦納河發(fā)源于喬治亞洲北側(cè)的藍(lán)嶺山脈,以其豐富的生物多樣性而聞名,為約100種魚類提供了棲息地,包括小鰭吸口魚(Moxostoma robustum)在內(nèi)的瀕危物種。然而由于水壩建設(shè)等人類活動(dòng)的影響,該河的自然流量過(guò)程受到了嚴(yán)重改變,破壞了生態(tài)系統(tǒng)的完整性,阻礙了當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟(jì)漁業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展,同時(shí)還由于流量改變限制了河漫灘地區(qū)闊葉樹的生長(zhǎng),影響了水質(zhì),進(jìn)而使依賴于河流和河漫灘森林的生物多樣性降低。
對(duì)此,TNC聯(lián)合美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)在2002年共同啟動(dòng)了“生態(tài)流量建議方案”。在方針會(huì)議中,50多名來(lái)自不同聯(lián)邦、州及地方機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的專家參與討論,開(kāi)啟生態(tài)流量建議的開(kāi)發(fā)流程。隨后,TNC和喬治亞州立大學(xué)(UGA)合作,查閱了超過(guò)375份文獻(xiàn)資料,并匯總了文獻(xiàn)綜述和總結(jié)報(bào)告。2003年,在流量建議研討會(huì)中,47名科學(xué)家和技術(shù)人員參與,共同探討了維持薩瓦納河河流、洪泛平原和河口生態(tài)系統(tǒng)的流量建議,考慮了河道流量狀況(低流量、高流量和洪水)和自然流量體系的生態(tài)特征(規(guī)模、頻率、時(shí)間、持續(xù)時(shí)間及變化速度),還分別針對(duì)枯水年、平水年和豐水年提出了建議。會(huì)議結(jié)束后,美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)根據(jù)TNC制定的生態(tài)流量推薦方案對(duì)大壩的運(yùn)行進(jìn)行了初步運(yùn)行試驗(yàn)和調(diào)整,如在2004年釋放了高流量脈沖水流。項(xiàng)目還對(duì)河流的水文、水質(zhì)、生物狀況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估,以評(píng)估實(shí)施的效果,并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)生態(tài)流量方案進(jìn)行反饋和調(diào)整,建立適應(yīng)性管理機(jī)制,不斷完善建議方案。
方案實(shí)施后,薩瓦納河低流量運(yùn)行過(guò)程恢復(fù)并增加了洄游魚類的產(chǎn)卵場(chǎng),提高了幼魚成活率,并促進(jìn)了河漫灘闊葉林的萌發(fā)和生長(zhǎng)。而高流量的運(yùn)行過(guò)程則促進(jìn)河漫灘森林各類植物種子散播,補(bǔ)充土壤養(yǎng)分,為鳥類提供了棲息地,短吻鱘和漫灘植物等瀕危物種也得以逐漸恢復(fù)再生。該項(xiàng)目展示了通過(guò)科學(xué)規(guī)劃和多方合作,生態(tài)流量調(diào)度可以在不影響或幾乎不影響水壩運(yùn)行和水資源使用的情況下,有效管理和恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康,提高淡水生物多樣性。
拓展閱讀:https://www.nature.org/en-us/about-us/where-we-work/united-states/south-carolina/stories-in-south-carolina/savannah-river-flows-help-birds/
? Joaquin Silva/TNC Photo Contest 2022
在運(yùn)用NbS提升淡水生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵生態(tài)屬性時(shí),為了確保保護(hù)行動(dòng)長(zhǎng)期有效,TNC還在上述措施之外,提出了長(zhǎng)效淡水保護(hù)框架(Durable Freshwater Protection, DFP),強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)和執(zhí)行能夠長(zhǎng)期維持淡水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)狀況、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)利益的行動(dòng)。具體途徑包括法律、行政、資金機(jī)制等,建議采用至少持續(xù)25年的時(shí)間框架,以確保保護(hù)行動(dòng)、政策以及資金投入的持久穩(wěn)定。
拓展閱讀:生物多樣性保護(hù)中國(guó)水利行動(dòng)(NGL) | 長(zhǎng)效淡水保護(hù)框架(DFP)
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