趙運(yùn)吉

(岫巖滿族自治縣水利局，遼寧 鞍山 114300)

1 基本情況

農(nóng)村引水式電站一般建在山丘型的河道上，也多呈現(xiàn)梯級分布的方式，引水電站的建設(shè)和運(yùn)行方式也勢必對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)前，國內(nèi)許多學(xué)者對梯級水利工程運(yùn)行的生態(tài)環(huán)境影響定量評估進(jìn)行了主要研究[1- 6]，這些研究采用的生態(tài)環(huán)境影響定量評估的主要方法為EF理論，通過EF理論來定量分析水利工程運(yùn)行對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響。但是傳統(tǒng)EF理論未能考慮不同屬性之間生態(tài)承載力的可比性，計(jì)算的生態(tài)EF值存在偏大的局限，為此有學(xué)者對傳統(tǒng)EF理論進(jìn)行改進(jìn)，并在一些生態(tài)環(huán)境影響評估中得到具體應(yīng)用[7- 9]，但是在農(nóng)村引水式梯級電站的生態(tài)環(huán)境影響評估中還未進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用，為此本文引入改進(jìn)的EF理論，以遼寧東部某梯級引水電站為研究實(shí)例，對區(qū)域農(nóng)村引水式梯級電站的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行定量評估。

在傳統(tǒng)EF理論計(jì)算中，不同屬性的生態(tài)EF值計(jì)算方程為：

A=∑Ci/Pi

(1)

式中，A—農(nóng)村引水式電站各生態(tài)屬性值；i—計(jì)算類型；Pi—第i類型的初級生產(chǎn)力；Ci—不同屬性的環(huán)境影響程度。

改進(jìn)的EF理論綜合考慮生態(tài)承載可比性，對方程(1)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)方程為：

(2)

式中，Ag—改進(jìn)的農(nóng)村引水式電站各生態(tài)屬性值；CM—區(qū)域生態(tài)承載力可比性調(diào)整系數(shù)。

其中改進(jìn)的EF理論采用以下方程計(jì)算CM值，計(jì)算方程為：

(3)

式中，Ak—同期生態(tài)屬性值；AM—不同時期生態(tài)屬性值。

在農(nóng)村引水式梯級電站生態(tài)屬性確定的基礎(chǔ)上，可計(jì)算各屬性EF值，計(jì)算方程為：

EF=∑rjAg

(4)

式中，EF—改進(jìn)EF理論計(jì)算的農(nóng)村引水式電站EF值；rj—各生態(tài)屬性的等價(jià)因子。在計(jì)算各分屬性EF值后，可計(jì)算不同類型的生態(tài)EF值，計(jì)算方程為：

EFT=N×EF

(5)

式中，EFT—不同類型的生態(tài)EF總值；N—類型個數(shù)。在計(jì)算生態(tài)EF值的同時，改進(jìn)的EF理論采用以下方程計(jì)算農(nóng)村引水梯級電站的區(qū)域生態(tài)承載力，計(jì)算方程為：

EC=N(ajrjYj)

(6)

式中，EC—計(jì)算的區(qū)域總的生態(tài)承載力；Yj—不同類型的生態(tài)承載比；aj—不同類型所占的面積屬性值。

2 基于改進(jìn)EF理論的遼寧東部農(nóng)村梯級引水式電站生態(tài)環(huán)境影響評估

2.1 研究區(qū)域梯級農(nóng)村引水式電站概況

本文以遼寧東部某區(qū)域梯級農(nóng)村引水式電子為研究實(shí)例，該區(qū)域內(nèi)有5座農(nóng)村引水式電站，各引水式電站的屬性表見表1。結(jié)合區(qū)域各梯級引水式電站的屬性表，結(jié)合不同算法對各農(nóng)村引水式電站的生態(tài)EF值和生態(tài)承載比進(jìn)行計(jì)算。

表1 遼寧東部各梯級引水式電站屬性表

2.2 基于不同算法的區(qū)域梯級引水式電站生態(tài)影響定量評估

分別結(jié)合傳統(tǒng)和改進(jìn)EF理論對研究區(qū)域梯級引水式電站的生態(tài)EF值進(jìn)行定量評估，分析結(jié)構(gòu)見表2和表3。

表2 傳統(tǒng)算法下各梯級引水電站不同屬性的EF計(jì)算值 單位：hm2

表3 改進(jìn)算法下各梯級引水電站不同屬性的EF計(jì)算值 單位：hm2

表2為傳統(tǒng)算法下各梯級引水式電站不同級別的EF值，從表中可以看出，河道減水脫水和邊坡水土流失的生態(tài)EF值在各類型屬性中最高，各級引水式電站的生態(tài)EF值在4.52～9.53hm2之間，對生態(tài)影響高于其他類型。廢渣占據(jù)河道的生態(tài)EF值最低，在0.23～0.62hm2之間，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響低于其他類型。從表3中可以看出，各梯級電站不同類型的生態(tài)EF計(jì)算值均小于采用傳統(tǒng)EF值，這主要是改進(jìn)的EF理論綜合考慮各類型承載允許比，使得計(jì)算EF值小于傳統(tǒng)算法下的EF值。改進(jìn)算法和傳統(tǒng)算法下的各電站生態(tài)評估結(jié)果較為類似，但計(jì)算值小于傳統(tǒng)算法。

2.3 基于不同算法的區(qū)域梯級引水式電站生態(tài)承載力定量評估

在生態(tài)EF值計(jì)算基礎(chǔ)上，結(jié)合不同算法對區(qū)域梯級引水式電站的生態(tài)承載力進(jìn)行評估，分析結(jié)果見表4和表5。

表4 傳統(tǒng)算法下各梯級引水電站不同屬性的生態(tài)承載力計(jì)算值 單位：hm2

表5 改進(jìn)算法下各梯級引水電站不同屬性的生態(tài)承載力計(jì)算值 單位：hm2

從表4中可以看出，各級生態(tài)承載比呈現(xiàn)遞增變化的特點(diǎn)，隨著農(nóng)村引水式梯級電站級數(shù)的增加，各類型生態(tài)承載力逐漸增加；引水式電站下河道減少脫水的生態(tài)承載力最高，區(qū)域各類型的生態(tài)承載力均指在82.0～133.8hm2。從表5中可以看出采用改進(jìn)算法下各類型的生態(tài)承載力較傳統(tǒng)算法都有所提高。

2.4 基于不同算法的區(qū)域梯級引水式電站生態(tài)環(huán)境變化百分比分析

結(jié)合不同算法下區(qū)域各梯級農(nóng)村引水式電站的生態(tài)EF值和生態(tài)承載力計(jì)算值，對比分析不同算法下各區(qū)域梯級引水式電站的生態(tài)環(huán)境變化百分比，計(jì)算結(jié)果見表6和表7。

表6 不同算法下各梯級引水電站EF值變化百分比結(jié)果 單位：hm2

表7 不同算法下各梯級引水電站生態(tài)承載力變化百分比結(jié)果 單位：hm2

圖1 不同算法下各級農(nóng)村引水式電站生態(tài)環(huán)境變化百分比

從表6中可以看出，相比于傳統(tǒng)EF理論，改進(jìn)EF理論下的各梯級水電站的EF值都有所減少，各類型EF減少百分比均值在-29.1%～37.3%之間，生態(tài)EF值平均減少-29.7%，但生態(tài)EF值減少特點(diǎn)不明顯。從表7中可以看出，改進(jìn)EF理論下的各梯級農(nóng)村引水式電站的生態(tài)承載力相比于傳統(tǒng)EF理論均有所提高，這和區(qū)域的實(shí)際情況較為吻合，各類型區(qū)域生態(tài)承載力變化值在35.8%～40.2%之間，生態(tài)承載力相比于傳統(tǒng)EF理論均值提高37.9%。從圖1中可看出，引水電站邊坡水土流失的生態(tài)EF和生態(tài)承載力變化最大，而河道減少脫水變化最小，可見引水電站邊坡水土流失對該區(qū)域農(nóng)村引水梯級電站的生態(tài)環(huán)境影響較大。

3 結(jié)語

本文結(jié)合改進(jìn)前后的EF理論對遼寧東北某區(qū)域農(nóng)村引水梯級電站的生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行定量評估，評估結(jié)論為：

(1)改進(jìn)后EF理論對降低了不同類型的生態(tài)EF值，對區(qū)域生態(tài)承載力計(jì)算值有所提高，適用性好于傳統(tǒng)EF理論。

(2)遼寧東部研究取農(nóng)村引水式梯級電站下的邊坡水土流失和河道減少脫水對生態(tài)影響高于其他類型；廢渣占據(jù)河道的生態(tài)EF值最低，在0.23～0.62hm2之間，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響低于其他類型。

[1] 王智陽. 水利工程的生態(tài)環(huán)境影響及調(diào)控措施[J]. 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2011(04): 7- 9.

[2] 鄒淑珍. 贛江中游大型水利工程對魚類及其生態(tài)環(huán)境的影響研究[D]. 南昌大學(xué), 2011.

[3] 莊益朋. 宮山咀水庫環(huán)境安全保護(hù)對策探析[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督, 2017(01): 55- 56+141.

[4] 王慧斌. 水庫生態(tài)調(diào)度的內(nèi)涵與模型探析[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2016(03): 34- 35+107.

[5] 賈碩. 水利水電工程生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)體系與評價(jià)方法的研究[D]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011.

[6] 趙鑫. 石佛寺水庫生態(tài)修復(fù)若干問題及對策[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2015(11): 22- 23+37.

[7] 王國剛, 楊德剛, 張新煥, 等. 基于能值理論的生態(tài)足跡改進(jìn)模型及其應(yīng)用[J]. 中國科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào), 2012(03): 352- 358.

[8] 趙運(yùn)林, 傅曉華. 生態(tài)足跡理論在長株潭城市生態(tài)安全研究中的應(yīng)用與改進(jìn)[J]. 城市發(fā)展研究, 2008(04): 127- 130+134.

[9] 王書玉, 卞新民. 生態(tài)足跡理論方法的改進(jìn)及應(yīng)用[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2007(09): 1977- 1981.