宋景峰

(遼寧省鞍山水文局, 遼寧 鞍山 114000)

水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型探析

宋景峰

(遼寧省鞍山水文局, 遼寧 鞍山 114000)

本文針對(duì)我國(guó)水能資源理性有序開(kāi)發(fā)問(wèn)題，采用專家組評(píng)分與本底資料查閱等方式，探索構(gòu)建水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。該模型可定量與定性分析水利工程建設(shè)中對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的危害與事故發(fā)生的概率，模型對(duì)水能資源開(kāi)發(fā)生態(tài)評(píng)估具有較強(qiáng)適用性。本研究可對(duì)水利工程建設(shè)與水能資源開(kāi)發(fā)決策提供有益借鑒。

水能資源； 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型； 水利工程建設(shè)

我國(guó)水能資源主要集中于長(zhǎng)江、黃河、雅魯藏布江等流域，科學(xué)有序開(kāi)發(fā)水能資源符合現(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的必然需求。然而，在水利工程建設(shè)實(shí)施過(guò)程中，隧洞施工、水電站建設(shè)、庫(kù)區(qū)移民以及航道設(shè)置等水利工程建設(shè)活動(dòng)，均將直接或間接影響土壤鹽堿度、水文環(huán)境以及生物多樣性等區(qū)域生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而擾動(dòng)開(kāi)發(fā)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，如何合理有序開(kāi)發(fā)我國(guó)水能資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的定量與定性分析，已成為水利工程建設(shè)實(shí)施過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。有鑒于此，本文通過(guò)構(gòu)建水利工程生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系與模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程實(shí)施生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)客觀評(píng)估的目的，以期對(duì)水能資源前期規(guī)劃及合理開(kāi)發(fā)提供有益參考。

1 水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概述

水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是基于水文學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)等多門學(xué)科，分析與評(píng)估未來(lái)不確定性自然災(zāi)害或事件可能造成的生態(tài)系統(tǒng)破壞與損害。其實(shí)質(zhì)是評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)源暴露在自然條件下，可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響和破壞程度，根據(jù)分析結(jié)果，更好地提供生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和理論。當(dāng)前我國(guó)越來(lái)越注重水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)合生態(tài)管理、水文模型、地質(zhì)條件、河流特性和工程主要內(nèi)容，可有效解決實(shí)際工程中的工程問(wèn)題，有利于緩解人與自然之間的矛盾，符合新時(shí)期我國(guó)水利事業(yè)發(fā)展的需要。

隨著我國(guó)水利事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估從過(guò)去單一風(fēng)險(xiǎn)源的評(píng)估模式逐步發(fā)展為多種風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)估模式；風(fēng)險(xiǎn)源主體從單一主體向多種主體擴(kuò)展；其評(píng)估尺度發(fā)展為流域生態(tài)系統(tǒng)，不僅局限于地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始研究如何將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在區(qū)域景觀中應(yīng)用，同時(shí)對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的概念進(jìn)行重新定義，大膽預(yù)測(cè)水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估未來(lái)趨勢(shì)和應(yīng)用前景。但因受歷史條件限制，國(guó)外多數(shù)學(xué)者對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估僅僅應(yīng)用于生物學(xué)層面，沒(méi)有進(jìn)一步深入研究。伴隨著水文學(xué)、地理學(xué)和水利工程技術(shù)的發(fā)展，各門學(xué)科之間理論相互滲透，相互聯(lián)系，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估逐步開(kāi)始應(yīng)用于水利工程建設(shè)與規(guī)劃階段。

2 水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)涵及效用

2.1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)涵

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估根據(jù)不同定義的角度有著不同表述，但其本質(zhì)內(nèi)涵是基本相同的。依據(jù)研究?jī)?nèi)容不同可簡(jiǎn)單歸結(jié)為環(huán)境評(píng)估類型、人類與自然評(píng)估類型、自然災(zāi)害事件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)負(fù)面作用和危害類型。水利工程生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型主要考慮多種工程風(fēng)險(xiǎn)源通過(guò)不同途徑對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面作用和危害，其目的是研究風(fēng)險(xiǎn)源作用的方式、承受風(fēng)險(xiǎn)源個(gè)體敏感度以及風(fēng)險(xiǎn)可能性大小。因此，其屬于自然災(zāi)害事件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)負(fù)面作用和危害類型。水利工程中，庫(kù)區(qū)移民與安置、庫(kù)區(qū)土地淹沒(méi)面積和水電站運(yùn)行方式等是影響生態(tài)系統(tǒng)的主要因素。根據(jù)水利工程對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)間接或直接不利影響的途徑，評(píng)估水利工程產(chǎn)生不利影響的可能性與危害程度，其主要目的是為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃和管理研究提供經(jīng)驗(yàn)、理論和技術(shù)，避免不可預(yù)估的事件發(fā)生。

2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估效用

自新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)修建了許多水利工程，其中，部分水利工程受制于歷史條件，未能在規(guī)劃和決策階段有效評(píng)估水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響，導(dǎo)致因水利工程修建生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重的損害。如何修建水利工程且能保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，已經(jīng)成為當(dāng)代水利工程建設(shè)者需要考慮的重要因素。水利工程修建對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響來(lái)自多方面的因素，例如：地質(zhì)條件、庫(kù)區(qū)淹沒(méi)永久占地面積、人類活動(dòng)以及水質(zhì)變化等。若工程建設(shè)中對(duì)這些主要因素考慮不全，則水利工程修建后，事故發(fā)生的概率較高，事故產(chǎn)生的負(fù)面影響深遠(yuǎn)，后果嚴(yán)重，代價(jià)不可估計(jì)。工程規(guī)劃階段通常結(jié)合這些主要因素，綜合考慮降低水利工程修建對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的不利影響。構(gòu)建水利工程建設(shè)生態(tài)模型是避免不利影響的有效途徑之一，模型具有適應(yīng)性和可操作性強(qiáng)、考慮問(wèn)題全面、評(píng)估準(zhǔn)確和投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，能為決策部門提供方案優(yōu)選的可行方法。

3 水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型構(gòu)建

基于流域生態(tài)系統(tǒng)主要特征，綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)源影響途徑與作用方式，構(gòu)建水利工程生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，如下圖所示。

用生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源承受體表現(xiàn)特征表示事故發(fā)生時(shí)生態(tài)系統(tǒng)的損失與危害，若生態(tài)系統(tǒng)敏感度較高，則事故發(fā)生時(shí)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的損失嚴(yán)重；用水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響度來(lái)表示事故概率，若影響度較大，則事故發(fā)生概率也較大。因此，水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等于生態(tài)系統(tǒng)事故發(fā)生概率大小與事故損失的乘積，即

R=qh

(1)

式中R——水利工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)度；

q——水利工程建設(shè)影響度；

h——生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源承受體敏感度。

水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系框圖

4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型應(yīng)用思路

4.1 生態(tài)系統(tǒng)影響分析

本文用水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響度表示事故概率，通過(guò)咨詢專家組意見(jiàn)和查閱相關(guān)文獻(xiàn)的途徑獲得事故發(fā)生概率。例如：壩體修建后庫(kù)區(qū)水溫發(fā)生變化，則應(yīng)用專家組評(píng)分的方式確定事故發(fā)生的概率，水溫變化高于6℃事故發(fā)生的概率為0.9；水溫變化高于5℃事故發(fā)生的概率為0.8；水溫變化高于4℃事故發(fā)生的概率為0.7；水溫變化高于3℃事故發(fā)生的概率為0.6；水溫變化高于2℃事故發(fā)生的概率為0.5；水溫變化高于1℃事故發(fā)生的概率為0.4；水溫?zé)o變化事故發(fā)生的概率為0。其他評(píng)估項(xiàng)以此類推。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源承受體敏感度分析

用生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源承受體表現(xiàn)特征表示發(fā)生事故時(shí)生態(tài)系統(tǒng)的損失與危害，也可通過(guò)咨詢專家組意見(jiàn)和查閱相關(guān)文獻(xiàn)的途徑獲得事故發(fā)生概率。例如：庫(kù)區(qū)周圍存在珍稀動(dòng)植物，則事故損失代價(jià)嚴(yán)重，反之，損失代價(jià)較輕。

4.3 建立模型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣

假設(shè)水利工程中相互之間風(fēng)險(xiǎn)源不會(huì)互相影響和作用，根據(jù)上圖中水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型評(píng)估體系，結(jié)合水利工程建設(shè)評(píng)估區(qū)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)源受體，建立模型風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣A。

4.4 權(quán)重列向量

4.5 生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)值

如上所述，水利工程建設(shè)評(píng)估區(qū)內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算公式為

(2)

水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值A(chǔ)X用于評(píng)估工程的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，決策部門可根據(jù)其大小，優(yōu)選工程方案，達(dá)到降低工程生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的目的。

5 結(jié) 論

水能資源開(kāi)發(fā)以水利工程建設(shè)實(shí)施為載體，構(gòu)建水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型有助于實(shí)現(xiàn)水能資源有序理性開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的綜合目標(biāo)。本文遵循水利工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用機(jī)理，在闡明水能開(kāi)發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系與指標(biāo)模型，對(duì)工程建設(shè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源以及承受體敏感度進(jìn)行了分析，同時(shí)給出了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣、權(quán)重列向量以及生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)值的推求思路。當(dāng)前我國(guó)涉及水利工程建設(shè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的研究尚處于探索階段，相關(guān)計(jì)算理論與方法尚未成熟，本研究可為水利工程規(guī)劃論證與建設(shè)評(píng)估提供決策依據(jù)。

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Discussion on ecological risk assessment model in water conservancy project construction

SONG Jingfeng

(LiaoningAnshanHydrographicBureau,Anshan114000,China)

In the paper, expert group scoring, background information consulting and other modes are adopted to explore ecological risk assessment model for water conservancy project construction in view of the rational and orderly development of hydropower resources in China. The model can be used for analyzing harm on ecological system and accident probability in water conservancy project construction quantitatively and qualitatively. The model has stronger applicability to ecological evaluation of hydropower resources development. The study can provide beneficial reference for decision-making in water conservancy project construction and hydropower resources development.

hydropower resources; ecological risk assessment model; water conservancy project construction

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.01.015

TV11

A

2096-0131(2017)01- 0052- 03