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关键词:森林生态系统;水源涵养;功能表现
【分类号】:X32
随着水资源需求量的不断增加以及水环境的急剧恶化,水资源紧缺已成为世人所共同关注的全球性问题。由于森林生态系统是清洁水源的发祥地,因而其涵养水源的功能尤其受到人们的重视。自20世纪初森林与水的关系研究开始以来,森林的水源涵养功能一直是生态学与水文学研究的重点内容,而且发表了大量研究成果。为了客观认识与正确评价森林生态系统的水源涵养功能,本文探讨了森林水源涵养功能的概念,并分析了其主要表现形式,旨在为我国的森林水源涵养功能评价研究提供参考。
1 森林水源涵养功能的概念
森林的水源涵养功能是一个动态发展中的概念,其内涵随着人们对森林与水关系认识的不断深入而变化。19世纪末 20世纪初,森林水文学的研究主要集中在以流域 (或集水区 )为单元研究森林对河川径流的影响上),到了20世纪60、70年代,森林的生态水文过程研究开始受到重视,林冠截留、枯枝落叶层截持、土壤水分入渗与贮存以及林地蒸发散等水文过程逐渐为人们所认识。因此,在研究的早期,水源涵养功能主要是指森林对河水流量 (增或减)的影响;后来,森林的拦蓄降水功能逐渐受到重视,而目前的森林水源涵养功能研究包括多项内容,比如森林对降水的影响、森林蒸发散、森林对径流的影响和森林对水质的影响等。当前的水源涵养功能概念更加综合化,它不仅关注森林生态系统内的水文过程,同时也关注于多个水文过程所产生的综合效应。因此,可以用水源涵养功能的狭义概念和广义概念进行区分,即狭义的水源涵养功能是指“森林拦蓄降水或调节河川径流量的功能”,而广义的水源涵养功能是指“森林生态系统内多个水文过程及其水文效应的综合表现”。
2 森林水源涵养功能的主要表现形式
水源涵养功能主要表现形式为:截留降水、涵蓄土壤水分、补充地下水、抑制蒸发、凋节河川流量、缓和地表径流、改善水质和调节水温变化等。
2.1蓄水功能
由于森林生态系统的特殊性质,森林土壤像海绵体一样,吸收林内降水并很好地加以蓄存,在陆地生态系
统中具有最大的水源涵养能力,被誉为“绿色水库”。森林通过截留、吸收和下渗对降水进行时空再分配,减少无效水,增加有效水。研究表明,森林土壤根系空间达lm深时,l hm2森林可贮存水 200~2000m3,比无林地能多蓄水300m3。
2.2调节径流
森林对河川径流的形成起着重要的影响作用,它能降低地表融雪水和雨水的径流量,并使其渗入地下,变为地下径流,从而可降低洪峰高度,提高平水期的水位,防止水库被土壤水蚀产物淤塞。
2.3削洪抗旱功能
森林在洪水季节通过降水截留,森林的蒸腾、蒸发,森林土壤的水分渗透,延长融雪时间,减少地表径流等起到蓄水防涝的作用。在干旱季节则可以供水抗旱。
2.4净化水质的作用
森林对水质有良好的净化作用。我国热带森林尖峰岭实验站长期观测结果表明,热带原始森林流域集水径流水质检出均值为最优质的源水,其次为天然更新山地杉木幼林流域、天然更新山地雨林流域,森林对水质净化能力非常强。
水源涵养功能通常可以通过以下指标的测定而获得:
(1)林冠截留量。通过林内穿透雨测定装置测定并计算林冠截留量。
(2)树干径流量:,通过树干径流测定装置测定并计算树干径流量。
(3)林下植物层持水量。采用浸泡法测定林下植物层最大持水量。
(4)枯枝落叶层持水量。采用浸泡法测定枯枝落 叶层最大持水量。
(5)土壤持水量。采用土壤水分测定仪(TDR)测定土壤持水量。
森林对水质的净化则可根据径流小区的泥沙数据进行推算,森林的水源调节效能的经济评价主要取决于两个因素:①集水地区径流的增长状况(与无林地相比);②水源的经济价值。
3 结论
森林是自然界中重要的可再生资源,它能调节气候、 涵养水源、 净化空气等,有效地改善生态环境。随着当前水资源缺乏以及各种污染引起的水质下降,解决水资源问题已成为人类面临的重要任务,森林与水之间的关系也成为当今社会关注的热点。
为此,以8亿用户占据移动互联网流量入口的社交平台微信,被视为是颠覆淘宝电商生态的最大威胁者,结盟京东、开放微信公众平台、发力微信支付,大有一番血洗拍拍电商前耻的火药味。以至于,稳坐电商头把交椅的阿里巴巴也不淡定了,以5.86亿美元入股新浪微博、在数据接口封杀微信来源、布局移动社交产品来往、微淘等。纵观电子商务局势,二马终将在社交电商领域掀起一场鏖战。
然而,一年多来,社交电商的概念很少提及了,反倒是朋友圈电商、人人电商、微店等依托微信社交生态产生的“微商”引起了社交震荡。在朋友圈卖面膜、卖眼睫毛、卖女装、卖佛珠还有一些做海外代购的生意越来越多,单月流水竟可达到数十万乃至上百万的水准,制造了一个个创富神话不说,更是释放了大众对于微商美好未来的全部想象。
微商陷入“传销化”困境
但,好景不长,最近微商陷入了“传销化”的舆论炮口之下。其实称之为“传销”并不合适,有点舆论情绪上的排斥反感,因为传销是直接以发展“人头”下限来非法获利的,微商的内核毕竟还是商品本身,只不过是在商业模式上有所偏离,沾染了“传销”的味道。
如果按照人人电商的概念,微商借助社交化平台是可以大有作为的,为何如今落到被“传销化”的境地了,原因是微商病态化了,生存环境越来越艰难,甚至有点病入膏肓了。
一、在微信社交平台成长初期,尝试做微商的人比较少,贴近商业本质,整个微商生态较为良性,确实有不少微商主赚到了钱,但随着微商创业者的鱼龙混杂汹涌而入,竞争者多了,卖同一品类的微商面临着残酷的竞争,有不少微商主急功近利,弄虚作假,把这个微商生态搞混了。
二、一开始,社交软件还是个比较新鲜的产物,朋友圈里出现个别做生意的个人,只要不是严重刷屏,大家还是有一定接受度的,而现在,微信生态成熟了,熟人圈关系基本确立了,大众对朋友圈充斥的太多刷屏卖卖比较反感,遇到了就会自动屏蔽,很多微商主前期积累下的社交关系链中有效用户占比越来越小。
三、很长一段时间,借助微信平台做生意,微信官方的态度是睁一只眼闭一只眼,但随着微商生态的恶化,微信迫于压力,不得不实施一系列平台政策进行压制。比如:限制微信公众账号引导式分享,限制微信好友5000人上限,加强举报处理等等。
种种困境之下,很多做微商做生意的逻辑发生了改变,过去还是以商品买卖为根本,现在都以扩大层级为盈利点,一个总代如果有10个一级,每个一级下面又有50到100个二级,以这样模式来出货,到最后,总代都不需要担心货有没有真正卖到消费者手里,反正只要分发给商钱就到手了。而产品怎么样,消费者用的怎么样,反倒不怎么关心了,如此这般,命运真得堪忧啊。
微商离社交电商有多远?
从形势上来看,微商处境并不乐观,是否意味着“社交电商”走向穷途末路了?要搞清楚这个问题,需要阐明微商跟社交电商的关系,其实微商正是借助社交红利自然衍生出来的社交电商初级模式。成熟的社交电商生态应该是这样的。
一、流量问题:社交平台本身是个庞大的流量入口,用户黏性比较高,用户大部分碎片化的时间都消耗在社交软件上,如果把这些流量转化成电商流量,其商业价值不可预计,而且这些流量都是自然成圈层小生态的,一个卖面膜的,只要有1000个女性潜在客户群体,生意就会持续做下去,相比之下传统的电商生态本质上还是地产出租的概念,过于中心化,店家过多依赖平台的广告位推荐,搜索优化推荐等,流量分发存在天花板。
二、信任问题:传统的电商生态需要依托第三方平台做信任中介支撑,需要长时间的积累和习惯培养。而社交平台天然具有熟人关系的基因,用户之间容易建立信任,能够降低交易门槛。很多微商到现在都是先付款后发货,完全没有第三方平台保障,用户的信任起主导作用。
三、传播问题:传统的电商生态口碑和品牌的参考标准都是消费者口碑评价,这种硬参考有效,但是可能会存在刷单和刷好评的弄虚作假行为,况且这些口碑信息还是被隐藏的,需要自主去搜索。而全新的社交电商生态口碑是在熟人间传播,分享传播会直接通过朋友圈平台迅速传开,一个好评的传播影响是呈梯级的,很容易通过二次传播被无限放大。
微商作为社交电商的初级模式,能享受到流量、信任、传播上的一切红利,在发展早期一切都是失控的,而一些原本好的方面如果使用不好,很容易造成负面效应。从微商到社交电商的全面爆发,需要的是只是时间积累和沉淀,不断有新问题爆发,然后出现新的解决办法,趋势是挡也挡不住的,是这样么?
社交电商面临的挑战
此次微商爆发的脱离商业本质的病态化问题,算是微商向社交电商模式探索的一个比较大的障碍,跳过这个坎前景很美好,跳不过生死未卜。不过,过早的问题暴露,倒是能让我们认识到社交电商模式可能存在的严峻挑战。
一、互联网巨头放慢脚步:近一年来,社交电商并没有一年前那么火热,原因在于阿里、腾讯貌似在这方面的探索节奏都慢了下来,除了前段时间微博和微信的平台大战能隐隐约约看到电商布局的影子,社交电商的厮杀从气势和实质动作上都放缓了。阿里今年的宣传重点也在淘宝无线端,而来往、微淘等社交化产品,网上还有多少声音?腾讯更是,对微信的战略布局眉毛胡子一把抓,搞社交游戏靠一款打飞机的游戏弄的满城风雨;做本地O2O布局,战略入股58同城;做微视频布局,试图靠一个小视频掀起一个全新的视频时代;微信到底要做啥?与京东合作的电商入口似乎并没有太大起色,何况现在的微信购物入口,还是淘宝式的电商生态,跟社交电商并没太大关联。目前的互联网环境,概念性的方向,如果没有巨头的掐架和布局,想发展起来势必会慢半拍。
关键词:生态用水 生态需水
研究河流或流域的生态需(用)水是当前水利科研的热点,“人类用水应当考虑其它生物的用水需求”的理念已经被河流管理者广泛接受并逐渐应用于实践。但目前的研究基本概念较为混乱,研究成果难免会引起误导。
1、生物群是生态需(用)水的主体
生态学最早起源于生物学,主要研究 “生物及其环境的相互关系”,即它是一门研究生物的生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的学科。生态学进一步发展提出了“生态系统”概念,它的涵义是“由生物与环境相互作用构成的整体”。在一定时空范围内,生物成分和非生物成分通过彼此间不断的物质循环、能量流动和信息传递,相互联系,相互影响,这样共同形成的一个生态学功能单位,叫做生态系统。生态系统包括4大组分:生产者(主要是绿色植物)、消费者(包括食草动物、食肉动物、杂食动物、寄生动物、腐食动物等)、分解者(主要是细菌和真菌)、非生物环境(是生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所,即生物的栖息地、繁殖地和迁徙地)。生态系统的核心组分是包括生产者、消费者和分解者在内的生物群落。
从上述的基本概念看出,“生态系统”至少反映两层涵义:(1)特别强调生物是系统的主体,而研究生态系统的目的是希望生态系统中生物群落之食物链能够正常运行、生物群落能够正常演替。(2)人是生态系统中生物群落的一员。因此,所谓生态需(用)水,用户主体是包括人在内的生物。
这样看来,目前在进行流域生态需(用)水研究时,把人类需(用)水排除在外显然存在一定问题。所谓流域生态用水,应该指全流域范围内所有生物(包括人类、植物和其它动物)繁衍生息所使用的水,其中,人类用水占相当大部分。按此推论,显然违背了人们提出生态需(用)水概念的初衷。所谓流域生态需水,是指整个流域生态系统正常运行所需要的水。它同样包括人类生产生活需水和其它生物需水两部分。但研究后者显然没有实际意义,因为在流域那么大的区域,人们不会为了实现生态价值而经常到山上或荒野去浇灌林草。无论是林草用水,还是林草需水,都只是个被动接受问题。因此,在流域层面如何研究生态需(用)水值得进一步思考。不过,如果能分别把流域生态系统中农地、草地和林地的实际耗水量及其对河川径流的影响研究清楚,显然对流域水资源评价和分配具有重要的意义。
仅研究河流生态系统的需水则可以避免以上困难。因为,河流生态系统是指河道的水流区域和与此水域有直接水体交换的生态单元(如湿地生态系统和河岸生态系统)。对于绝大部分河流而言,河流生态系统中不会包括人类。由于人类从河川大规模引水,使得河流生态系统中生物群的繁殖地、栖息地和迁徙地受到很大影响,进而影响生物群的繁衍生息,这样的情况在世界各国的很多河流都不同程度在存在,因此,人们提出了河流生态需水概念,目的是想通过约束人类对河川径流的索取量,使河流生态系统中的生物群能正常繁衍生息。
总之,利用生态学的基本理论解决水问题,要考虑其适用范围,否则容易让人误解。
2、明确生态恢复目标是确定生态需水的前提
漫谈生态需水是没有意义的。谈生态需水必须要明确生态恢复的目标,即生态健康的指标。
这些年,国内外有不少人作这样的研究,最广泛接受的观点为:所谓生态系统健康的主要指标包括活力、弹性力和组织等三方面,其中活力指系统中物质和能量的交换量,弹性力指系统抵御压力和在压力减小时从干扰中恢复的能力,组织指系统的复杂性,一般认为系统越复杂越健康(但未看到资料说明,为什么系统越复杂越健康)。定性的概念好像很科学,但关键是量化的、具体的指标是多少?
由于研究生态健康指标的复杂性,人们更希望用一些指示性物种来代表生态系统的健康程度,即生态系统保护,应该是保护系统中关键种群的繁殖地、栖息地和迁徙地。所谓“关键种”,是指生态系统或生物群落中那些相对其多度而言对其它物种具有非常不成比例影响,并在维护生态系统的生物多样性及其结构、功能及稳定性方面起关键性作用,一旦消失或削弱,整个生态系统或生物群落就可能发生根本性变化的物种。
为恢复河流生态系统的健康,人们需要深入调研河流生态系统中生物群落的组成,从生物多样性和社会角度,提出最需要保护的关键生物种群和对生物繁衍生息至关重要的湿地或湖泊规模。需要指出的是,确定河流生态系统保护的目标不仅仅是一个科学问题,也是一个社会问题,它很大程度上取决于当时人们的价值取向。
3、生物繁衍生息与水流条件的响应关系是计算河流生态需水的基础
必须明确,水流条件不是决定生态系统健康的唯一因素。根据生态学研究成果,影响生态系统健康的因素包括:
(1)水流条件,包括河流的水循环状态或降水、流速和流态、水体质量等,它是生态系统中生命的基础元素。那么,为了某生态系统在某水平下运行所需要的水就叫做生态需水;该生态系统实际运行用掉的水叫做生态用水。生态系统运行所需要的水来自降水、河川径流、土壤水和地下水等水源。
(2)碳、氮、磷等重要营养物质条件,它们分别是生态系统的骨架元素、代谢元素和信息元素;
(3)土地利用方式。特别是湿地附近的土地利用方式直接影响湿地的规模和结构;
(4)空气质量,它对生物的生存环境具有重要影响;
(5)气候变化;
(6)外来生物物种入侵等。
由此可见,没有水,生态系统中的生物群落没法生存和演替;但仅仅有水,远远还不能满足生态系统健康的要求。
要计算河流的生态需水,需利用多年河川径流变化资料和同期保护物种或保护物种的栖息地等变化资料,建立两者之间的相关关系。那么,在已知的河流生态系统保护目标基础上,就可以计算出河流生态需水量。在过去的几十年中,人们并没有有意识地对以上数据进行系统观测,因此,要建立该响应关系可能是一个非常困难的工作。
正是由于这么多的困难,近20多年来,国际上发展了数十种河流生态需水计算方法,包括标准流量法(如7Q10,Tennant和 Q95等)、水力学法(如R@CROSS, 湿周法和Richter法等),并因计算简单而被广泛采纳,计算结果大多在河川天然流量的60~80%之间。但问题是:(1)天然径流系列的选择缺乏科学论证;(2)由于方法本身缺乏物理意义,因此缺乏科学数据来证明,如果满足这样的径流条件,河流生态系统处于什么样的健康水平。
4、黄河生态需水范畴刍议
黄河的情况与其它江河不同,其下游滩区居住着181万人,他们理所当然的成为河流生态系统生物群的重要组成部分,其生产生活需水也应是河流生态系统需水的重要组成部分。但在目前全流域缺水的特殊背景下,考虑到目前河流生态保护的重点和热点,可以在有说明的前提下,按照目前流行的河流生态需水概念,下游滩区生产、生活需水暂不纳入黄河生态需水范畴。这样,黄河的河流生态系统需水应包括:(1)维持河流水体一定规模生物群的繁衍生息所需要的河川径流条件,包括流量、流速、水深等。(2)维持一定规模淡水湿地所需要的水量。(3)维持河岸生态单元良性运行所需要的水流条件,不过该问题的难度在于难分清多少来自降水,多少应该依赖河川和地下水。
由于黄河的特殊性和复杂性,河道输沙需水以及自净需水等是否纳入黄河生态需水还有待进一步商榷:
论文关键词:水资源;水环境;规划;可利用量;承载力;短缺;合理配置
2002年,水利部和国家发展与改革委员会颁发了<关于开展全国水资源综合规划编制工作的通知>,随后又陆续了指导水资源综合规划的若干技术文件。这些文件对于指导水资源综合规划的顺利开展具有重要意义。由于新时期国家治水思路和理念的改变,文件中出现了部分新名词术语,部分原有名词术语(或计算方法)也赋予了新的内涵。在水资源综合规划的技术文件中,有一部分名词术语比较模糊。本文根据国内专家、学者的最新研究成果和水资源综合规划技术文件的规定,对他们的内涵进行分析,对现行的确定方法提出个人看法,对需要深入研究的问题提出建议。
1水资源
到目前为止,什么是水资源还没有一个公认的非常严谨的文字描述。<大不列颠百科全书>中水资源定义为:自然界一切形态(液态固态和气态)的水都算水资源。直到1963年英国国会通过的<水资源法>中,改写为“具有足够数量的可用资源”。即自然界中水的特定部分。1988年联合国教科文组织(IINEScO)和世界气象组织(WMO)定义水资源是“作为资源的水应当是可供利用或可能被利用。具有足够数量和可用质量,并且可适合对某地为水资源需求而能长期供应的水源”。
在我国,对水资源的理解也不尽相同。1991年<水科学进展>编辑部组织了一次笔谈,就水资源的定义和内涵进行了讨论。最后认为:水资源是水体中的特有部分,即由大气降水补给,具有一定数量和可供人类生产、生活直接利用,且年复一年的循环再生的淡水。
从上述文字表述可以看出水资源具有如下特征:水资源包含在水体之中,并且是水体的一部分;而水体中的其他部分,在特定的条件下还可以转化为水资源;水资源如果保护不好也可能转化为无法利用的水体,而危及社会的安全。根据自然资源的定义及综合以上各家的观点,水资源是能够被人类开发利用并给人类带来福利、舒适或价值的各种形态的天然水体。
因此,不是所有降水都是水资源,只有其中能够被人类开发利用的部分才称之为水资源。对于特定区域而言,降水总量是可以获得的,但是这些天然降水中到底有多少是人类可以利用的——即该地区到底有多少水资源值得深入探讨和研究。
2水资源可利用量
关于水资源可利用量有很多种定义和解释,下面介绍几种:
<全国水资源综合规划技术细则>中规定水资源可利用量l2是指在可以预见的时期内,在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上,通过经济合理、技术可行的措施在当地水资源中可资一次性利用的最大水量。雷志栋等认为,水资源可利用量是指经济合理,技术可行和生态环境允许的前提下。通过各种措施所能控制引用的不重复的一次性水量。胡振鹏等认为,水资源可利用量是指针对不同设计水平年,在一定的来水频率下,考虑对水量、水质的需求,天然储水体和水利工程设施可以为人类生活、社会经济活动提供的水量。翁文斌等认为],水资源可利用量是指在流域水循环过程中的水文条件不发生明显改变的前提下,从流域地表或地下允许开发的一次性水资源量。夏自强等认为,水资源可利用量是从可持续发展的原则出发,在扣除维持生态环境用水和水资源总量中部分不能或难以控制的水资源量后,人类可以利用的最大水量。
分析上述定义,理论上比较清晰完善,但实际分析计算时很难操作。水资源可利用量确定要考虑的条件有生态与环境需水量、技术上论证可行、经济上分析可行。从这3个方面来分析,内涵和外延都很大,很难具体操作。
同时,水资源可利用量的影响因素有经济社会发展水平、科学技术进步情况、水污染状况、生态与环境状况、天然来水状况、以及技术经济因素等。由于这些因素是动态的,随时间变化的,导致水资源可利用量也是动态的;同时这些因素如何影响水资源的可利用量,尤其是水与生态环境系统的关系,受认识水平限制,现阶段较难量化。
3水资源和水环境承载力
承载力是一个起源于古希腊时代的古老概念,在生态学中一般被定义为“某一生境所能支持的某一物种的最大数量”,它包含着极限思想,并有2个层次的含义:第一是所承受的力来自于某一生境以外的某一物种;第二是某一生境自身不遭受破坏,因为生境一旦破坏,再重新修复是不可能的。
关于水资源承载力和水环境承载力研究成果较多,目前普遍接受的定义如下:
水资源承载能力是指在一定的时期和技术水平下,当水管理和社会经济达到优化时,区域水生态系统自身所能承载的最大可持续人均综合效用水平或最大可持续发展水平。水环境承载力是指某一区域、某一时期、某种状态下的水环境条件对该区域经济发展和生活需求的支持阈值。
从上述概念出发,水资源承载能力、水环境承载能力的承载体可以是人口总量,生物总量,也可以是经济总量。这个概念有4个层次的内涵。一是生态内涵,它表现为这些承载力具有极限含义,它所承载的综合效用具有生态上的极限,对其开发利用应以不超过这个极限为前提。二是技术内涵,这些承载力并非一个纯粹客观的概念,而是与人类作用有关,具有主观性的一面。它与特定的技术水平有关,随着不同时期总体技术与生产力水平的提高,这些承载力具有跳跃性,表现为时间上的技术动态性。三是社会经济内涵,通过社会经济系统结构的优化,社会经济容量或规模会有所不同,从而提高水资源和水环境的承载力。四是时空内涵,表现为水资源承载的综合效用及其约束因素具有区域性;不同的时空尺度,相同水资源和环境条件的承载力是不同的。
水资源综合规划技术细则中提到了水资源承载力和水环境承载力这2个专业术语,但是关于这2个参数如何确定没有提出相应的方法,因此该参数的确定方法值得研究探讨。
4生活和生产需水的预测方法
目前用于需水预测方法较多,如定额法、趋势法、弹性系数法、人均综合用水量法等。分析这些方法,各有特点。
定额法需要确定每一行业不同水平年的用水定额、发展规模、以及水的利用系数。要在需水预测之前先要预测这些参数,由于这些变量较多,其影响因素更多,这些参数的预测比需水的预测更复杂,从而导致预测结果误差较大。我国以前若干个五年计划的需水预测成果已经证明了这一点。趋势法、弹性系数法需要较多的历史资料,受历史资料的可收集性限制,这些方法应用起来有一定难度。另外发达国家用水的经验表明:用水量与人口、发展规模之间的关系不是单一的递增或递减关系,不同国家或地区之间有所差别,不同发展阶段有所差别,不同产业结构有所差别。因此利用这些方法进行需水预测也有一定困难。
人均综合用水量法主要应用于城市需水量的预测。由于城市的产业结构十分复杂,要想弄清楚每一个行业的用水定额及其发展规模难度较大,因此为简化计算,采用人均综合用水量法来进行需水预测。但是这一方法也有其局限性,因为人口不是区域消耗水资源的唯一指标,尤其是现在随着现代化程度的提高,经济社会发展对水资源的需求越来越多,而对人力资源的需求越来越少。因此到底用哪一种方法进行需水预测能够得出一个可以接受、误差较小的成果是一个值得研究和探索的问题。
5生态环境需水量
生态环境需水是指为维持生态和环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。实际上,生态需水与环境需水两者之间存在着交叉和重合的部分,生态需水主要侧重在生物维持其自身发展及保护生物多样性方面,环境需水则主要体现在环境改善方面。
杨爱民、郑红星、王浩、刘昌明等认为“:生态需水应该包括环境需水,所以也称为生态环境需水。生态需水是指在一定的生态保护、恢复或建设目标下,在特定的时空范围内,其生态系统维持良好的稳定状态时所需要的水量(包括:地表水、地下水和土壤水)。鉴于现在对生态环境认识的不断深入,前述界定中的“在一定的生态保护、恢复或建设目标下”的“建设”二字应该去掉。生态环境需水量是目前国内外研究的重点,基本理论和方法也较多,其中大多建立在多学科交叉研究的基础上,现阶段可操作方法主要是基于水文学基础的几个方法,如最枯10月法、Tennant法等。最枯10月法:我国在《制定地方水污染排放标准的技术原则和方法》(GB3839--83)中规定:一般河流采用近10a最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量作为设计水文条件。该方法原来用于计算污染物允许排放量,而现阶段把它作为生态环境需水量。实际操作上该方法有其局限性,主要表现为部分季节性河流、现阶段断流河道的生态与环境需水量为零,其允许污染物排放量为零(设计水文条件为零)。
Tennant法似:是以预先确定的年平均流量的百分数作为生态环境需水量。Tennant提出,以年平均流量的10%作为水生生物生长低限,以年平均流量的30%作为水生生物生长的满意流量。Montana以年平均流量的10%作为最小生态需水量,最佳范围为年平均流量的60%一100%。该方法适合于大江大河等较大流域,而没有考虑河流流量的年内变化和年际变化,因而有其局限性。此外还有日均流量法、Texas法、N6PRP法、Basiclfow法、月年保证率法、最小月年径流法、ABF法、FDCA法、40%准则等。这些方法计算方便,基本上是经验值,各有其实用性。
因此,分析总结前人的成果,提出适应不同对象的水文、生态、环境等条件的生态环境需水量估算方法具有重要意义。
6水资源短缺
水资源短缺是一个貌似简单但又存在许多异议的概念。目前国际上通用的判别标准是以人均水资源量进行缺水程度划分,见表1。
但是这个划分标准下面隐藏着许多问题。首先人口不是区域消耗水资源的唯一指标,尤其是现在随着现代化程度的提高,经济社会发展对水资源的需求越来越多,而对人力资源的需求越来越少。其次生态需水与人口没有直接关系,用人口作为评价标准也不合适。因此,对于水资源短缺的辨识采用单一的标准或指标是很难概括的。
实际上,水资源短缺是一个相对的概念,具体对于一定区域来说,它所描述的是一定经济技术条件下,区域可供水资源量和水质的时空分布不能满足现实标准下的区域人口、社会经济、生态与环境等系统对水资源需求时的状态。因此对缺水的界定应当拓展到水资源系统承载的主客体两个方面同时考察。
在水资源系统承载主体方面,人类社会已经从最早的逐水而居,发展到现在的资源水利、可持续水利等理性思索,水资源系统的外延不断被拓展,内涵不断被丰富。同时人们对水资源开发利用的范围应由最初单一的地表水系统拓展到地下水、大气水、海水、劣质水(包括污水、微咸水和咸水)等多个系统,水资源系统承载主体多元化特征日益突出。
水资源系统承载的客体是随着社会的发展而更替改变,在无人类活动干扰作用下,天然水资源系统在其循环过程中滋养了丰富多样的天然生态系统。自从人类社会行为作用于水资源系统伊始,水资源系统承载客体的纯自然属性便开始发生改变,水循环系统的社会驱动力持续加大,农业和工业经济系统的需水量和取水量不断上升,水资源系统承载的客体逐渐演绎成生态环境系统和社会经济系统
其社会经济功能得到充分体现。由于水资源系统承载客的多元化,水资源利用过程中就存在着竞争与分配的问题从水资源系统承载的主体和客体的关系来分析,不简单地将水资源供需平衡的认为不缺水、不平衡的认为水。且不说水资源系统与生态环境系统的关系目前尚未清楚,就是科学合理地确定一定社会经济系统需水量及其节水潜力也存在一定的难度,更有社会经济系统的产结构问题。
因此,对于特定的区域和范围,如何科学合理地界定其水资源是否短缺值得研究和探讨。
7水资源合理配置
配置是指配备、安排。资源配置是指生产性资产在不同用途之间的分配;资源分配之所以成为问题,一方面是由于社会的资源供应有限,而人类欲望通常又无限,另方面是由于既定资源具有多种不同可供选择的用途。
水资源合理配置是指在流域或特定的区域范围内遵循高效、公平和可持续性原则,通过各种工程与非工程措施,考虑市场经济规律和资源配置准则,通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施对多种可利用的水源在区域间和各用水部门间进行的调配。
通过以上概念界定可以看出,水资源配置问题提出的前提是水资源有限性而导致的供需不平衡矛盾以及不同用途之间的分配矛盾,关注的重点是多种水源在区域间和各用水部门间的分配。实际上,水资源区别于其他自然资源的重要特征之一是它的时程上分布的不均匀性,因此水资源合理配置不仅体现在空间上,同时也体现在时间上;不仅体现在某一水源上,同时也以现在多种水资源的联合配置上。
因此,研究和探讨水资源合理配置的技术和方法,对于缓解水资源供需矛盾、科学高效地利用水资源具有重要意义。
8水资源配置的一般原则
前面已经叙及水资源配置问题提出的前提是水资源的相对短缺,即资源有限而需求持续增加导致的供需失衡。当水资源有限,不能满足所有用户的用水需求时就存在着分配水量的优先顺序问题。
从水资源方面分析,它具有流动性、随机性、易污染型、利害两重性等不同于其他自然资源的特有属性。在用水户属性上分析,从平面位置上,它们分布在河流的上下游、左右岸甚至跨流域;从用水时间上,他们可以是现在的用水户,也可以是将来的用水户;从用水户的性质上,他们可以是人口、工业、农业、生态环境等;从用水的主体上,它们可以是自然人、社会法人、社会组织、社会公众(如生态环境用水)等。这些属性决定了水资源分配方式较其他自然资源的分配方式更复杂。
上世纪九十年代,美国环境保护署(USEPA)曾经主持了一项大型综合性环境会计研究项目。这个项目的主要成果包括一整套适合环境管理会计的企业环境成本概念框架,以及相应当环境成本核算方法。这套成本核算方法由三部分组成,即生命周期分析(Life Cycle Assessment)、全成本分析(Total Cost Assessment)与作业成本法(Activity-based Costing)。它们相互结合,构成的一个综合体系。它可以统称为全成本分析法(Total Cost Assessment Methodology)或简称为全成本法(Total Cost Accounting)。在那之后,许多相关组织都以这套方法体系为基础,开发了适应各自需要的具体方法。其中,由美国化学工程师协会(AIChE)所开发的方法最具体详细,最具有可操作性,因而也具有较大的影响力与推广应用价值。由于这些方法都能从传统的管理会计方法体系中找到根源,所以很容易为会计实务界所掌握与应用。我国学者在引进介绍国外环境管理会计时一般都以介绍USEPA的研究成果为主。
进入二十余本世纪以来,德国等欧洲国家的环境管理会计理论研究与实务领域中,又出现了一种新的环境成本核算方法――流量成本法(Flow Cost Accounting)。它有时也被称为物流成本法(Material Flow Cost Accounting)或物能流成本法(Material and Energy Flow Cost Accounting)等。这种方法现已被应用于欧美和日本的一些大企业到环境管理系统中。学术界出版了许多专著对其加以研究与介绍。德国政府更颁布了应用流量成本法的企业指南等。然而目前对于流量成本法,我国环境管理会计界的有关研究还很少,为此本文拟对其加以概要的介绍与分析。
企业在实施环境管理过程中,设置与应用什么样的环境成本法与环境成本核算的目标有关。USEPA主导的研究的成果显示,环境成本发应用的目的在于将企业生产经营的环境影响用会计的方法加以确认、计量与报告,使它们能够被纳入到企业决策过程中(USEPA 1995)。由于环境影响被核算成为主要以货币计量的环境成本与收益,所以它们可以同其他各项成本与收益一同被纳入会计报告中,影响到企业所报告的盈利情况(即形成所谓的关于“绿色纯利”的信息)。这样就可以引起有关的会计信息使用者,在制定决策时对环境因素给予必要的关注与考虑。为了做到这一点,需要对于环境成本的概念、定义、范围及相应当核算方法等进行专门的设计。由于上述的全成本法基本可以满足这种需要,因而它得以为各国企业环境管理者与会计师的重视与仿效。然而,最近几年,学术界对于企业环境管理的目标又有了新的阐述,提出了所谓的“生态效率”(Eco-efficiency)的概念。它的含义是指生态资源被用于满足各种经济目时的使用效率(Schaltegger and Burritt 2000)。这一概念来源于这样一种视角:企业的生产经营过程实际是一个系统的运动过程。外部生态环境中的各种资源从一端输入,经过在生产经营过程中的吸收、转换和演变,在另一端输出或排放出各种生成物质(transformed substances)。它们生成后又重新进入外部生态环境中。所谓生成物质包括产品与非产品两类,后者主要指排放的各种污染物。生态效率可以用生产一定的产品所消耗的资源的数量来衡量。为了实现高生态效率,必要的管理以及必要的管理信息是不可或缺的。流量成本法就是基于这种认识而产生的。
流量成本法是一种使物料(及能源)流及其成本细致透明化的新成本法。其目的在于提高有关物料(及能源)使用数据的质量,从而达到使物料流信息透明化,识别低效率的生产线和生产过程,从而有助于减少浪费。应用这种方法可以使生产系统减少使用物料与能源,从而降低成本,同时减少非产品产出(污染物的排放)对于环境的威胁。只有当企业生产经营过程内部物流信息达到高度透明与精确化时,才有可能实现使其数量减少。然而,包括全成本法在内的各种既有的成本法,对于物料(及能源)等在企业内部的流动与转换过程的具体详细反映是力有不逮的。而流量成本法正可以弥补这种不足。它是以物流(及能源)的流动为导向的。具体讲,它主要包括6个成本元素(或曰6大类成本),参见图1:图1 流量成本法中的成本分类构成
物料(及能源)流量成本被划分成两个部分:实际上进入产品(包括其包装)的流量成本,称成本元素1;另一部分是实际上包含在物料损失里的,称成本元素2。 所有在内部处理物料流所发生的成本称为系统成本(如人员成本,机器折旧等)。本元素3指那些为制造产品而发生的系统成本。成本元素4指那些在物料损失产生前用于处理物料损失的系统成本。成本元素5指那些由于处理物料损失所产生的系统成本。最后一个,成本元素6,指废料处理成本。到目前为止,流量成本法是唯一将这六项制造成本要素都加以尽可能囊括对环境成本法。
由于可以明晰地反映物料(能源)流在企业内部生产经营过程中的流动、盘存、转换、损失等的情况,所以有关的管理者能够更精确地掌握物料与能源损失(如形成有害排放物等)或浪费(如消耗超过标准成本指标等),并针对其产生的原因设计与实施相应当改正措施。这样就可以减少物料与能源使用量,从而实现生态效率的提高。从财务角度看,它有利于材料成本的降低;而从环境角度看,减少林有害物质的产出量与排放量,也有利于资源消耗的节约与环境影响的减轻或消除。
同任何其他的成本系统一样,设置和实施流量成本法也要遵循使其所带来的新增效益高于其所导致的新增成本的原则。这一点可以解释为什么流量成本法会诞生于德国而不是在美国。德国的经济中,制造业的比重相对于美国很高,而当今德国的制造业的成本结构中,材料(包括能源)成本的比重又是比较大的。据德国联邦环境部和联邦环境署(2003)提供的数据,2000年,德国企业整体的成本构成中,材料成本的比重为56%。毫无疑问,抓好材料成本的管理,就是抓住了控制成本的主要矛盾。反观美国,目前正处于向后工业化社会转型过程中,经济中高附加值的服务业的地位日益提高。制造业,尤其是一般低附加值造业的比重不断下降。即便是在现有的制造业中,由于高科技的普遍应用,材料、人工的消耗水平也在不断降低。相应地,美国企业的成本构成中,制造费用(Overhead)等非材料成本据了主要的地位。难怪美国的会计理论界与实务界对于成本管理与控制的研究,多年来一直围绕着制造费用这一重点进行。上世纪末迄今的变动成本法、作业成本法、标准成本法以及弹性预算等方法的推广普及就是典型的例子。
转贴于
我国经济目前正处于工业化的提高阶段。今后一个相当长的时期内,中低端制造业仍将是我国的重点产业,仍将有很大发展的空间,仍将在整个经济中处于重要地位。目前我国企业的原材料与能源利用效率还比较低,单位产出的材料与能源消耗水平较发达国家还有较大的差距。相应地,有害物的排放量还比较大。有鉴于此,学习、借鉴、吸收和应用德国等国的流量成本法,是适合现阶段我国企业强化成本管理,降低材料能源消耗,节约成本,优化生态与经济效益的需要的。基于这一认识,了解掌握流量成本法的主要内容,以便依据企业的实际加以应用普及是十分重要的。值得欣慰的是,德国的有关部门,为了满足企业建立实施流量成本法的需要,已经编辑出版了有关的指南(German Federal Environmental Ministry and Federal Environmental Agency 2003)。
为了实现详细具体地描绘企业内外部的物料(能源)流的结构、规模、流经关节点,将各种相关成本分配给所确定的各种物料(能源)的流量与存量,向有关的决策制定者提供相关的物料(能源)流动的实物量与价值量成本信息,流量成本法除了提出上述6类成本概念外,还提出了其他各种有关的概念。其中包括内外部物料(能源)流的“量位”(quantity locations)的概念。它是指企业内部所有涉及物料与能源的储存、加工或其他形式的形态转变的空间性和功能性的单位,例如原材料到货验收、仓储、产品加工以及完工入库与对外发货等环节等。外部量位则是指物料与能源流进入企业前和流出企业后流经的环节如供应商、运输商、客户、污染物消纳场等。与以往的物流管理中的物流中心不同,物流成本法中的量位包括了各种非产品性产出流经的环节,如废水处理系统与排放装置等。物料(能源)流按照一定的路线流经所有的量位,在每一量位会形成暂时的停留。这时,物料(能源)流就暂时转换成为物料(能源)存货(stock),即从运动状态转化为静止状态。从生产有用产品的角度看,在各个量位停留、转化、又重新流向流程下游量位的过程中,物料(能源)流会发生损失――某些部分的物料与能源转而流向与非产品性产出相关的量位,如加工中形成的下脚料或排放出的各种形态的污染物等等。在现有的技术条件下,几乎每一批进入流程的物料或能源都会在流动过程中出现这样的损失。如果可以对各个量位上的物料(能源)的流量、存量、损失量等加以详细、精确定描述,对于各个量位上的物料与能源损失加以准确定计量,并找到其损失原因。企业就可以相应采取针对措施,对其加以减轻或消除,从而实现对成本的有效控制。图2为一个简化了的企业内部量位与物料(能源)流动的结构的示意图
图2 量位与物料(能源)流结构示意
流量成本法在此基础上,将物料(能源)流作为成本分配的对象,这既不同于吸收成本法中以产品作为分配对象,也不同于作业成本法中以作业中心作为对象。另一个重大不同点是,流量成本法仅仅涉及物料与能源成本的分配,而不涉及与物料与能源流不直接相关的成本。而在其他成本法中统统作为期间费用处理的非生产成本中,凡可以被确定为与物能流有关的成本,也都被分配给有关的物能流。表1显示了流量成本法中的相关成本以及分配对象
表1 简化的流量成本矩阵
成本($)
物料成本
系统成本
(人事管理、折旧费等)
运送与清理成本
合
计
产品
包装
物流损失
合
计
实际设置运行一个流量成本核算系统的前,是有关(以实物量度计量的)物料(能源)流信息有可靠的来源。这是一项十分艰巨的任务。德国的企业一般都有较为完善的ERP系统,其中有有关物料(能源)流的信息的内容。但这种信息并不一定完全符合流量成本法的需要。为此德国政府在指南(German Federal Environmental Ministry and Federal Environmental Agency 2003)中建议可以先尽可能利用现有的ERP提供的信息,如果不能满足需要,再采取其他措施加以取得。从长远考虑,可以在未来对现有的ERP系统加以改进,使之适应满足向流量成本法提供所需信息的需要。在此基础上,绘制企业物能流结构图,详细表明各个量位以及各项物能流在各个量位间的流动情况及其原因等。企业实际的物能流结构图一般要比上述示意性的图2复杂得多,且需要由专门的技术专家参与绘制。会计人员在这一阶段只能从事辅的工作。这同管理会计的多功能综合性的特点是相一致的。在会计人员对于技术问题不甚精通的现实状况下,设计、建立和运行流量成本法系统仍然需要通过建立由各种专业人员组成的综合班子的办法加以解决。
企业生产经营过程所投入的原材料与能源等一般有多种,因此流量成本法也需要对每一种具体的材料或能源项目都要分别绘制流量结构图,并分别核算其流量与存量。对于任何一项具体的物料(能源)流,在每个量位上等都依据一定会计时期的有关数据,按照下列平衡公式确定本期的流量、存量与损失量:
期初存量+本期增加(流入)-本期减少(流出)-期末存量=物能损失+登记差错
上式中的流出指流向与产品性产出相关的下游量位,而损失则指流向与非产品性产出相关的下游量位。
在所有物能流都大流量、存量都确定之后,就要以适当的价值指标对其加以计价。除了使用必要的采购单价外,生产经营过程中的各种相关的系统成本在物料(能源)的流量与存量间的分配,也是一个重要的问题。这其中如同在其他成本法中一样,有一个如何选择最恰当地分配基础的问题。其原理与所应遵循的原则也与在其他成本法下大致相同。在这个步骤完成之后,就可以提供相关的成本流量成本报告给有关的成本管理部门或环境管理部了。这两类管理部门及其人员是流量成本信息的主要的使用者。
由于流量会计仅仅核算报告与材料成本的有关信息,对于许多其他类成本都不涉及,所以它难以取代其他成本法。这样就产生出一个实际应用的问题,流量成本核算系统必须与其他成本系统如ABC等同时并存。这必然会加大设置应用其的成本系统的负担。它对于企业应用这种有效的兼顾经济与生态效益的成本法是一个重大的抑制因素。在企业管理水平不高,盈利能力普遍较弱的我国,尤其严重。有鉴于此,流量成本法的设计者们,设计出了它的一种简化版――剩余成本法(Residual Cost Accounting 简称 RCA)。其原理与流量成本法大致相同。所不同的是,剩余成本法仅仅对于物料(能源)流结构图中与非产品性产出相关的量位与物料(能源)流进行描绘、计量、核算与报告。其理由是,只有与产品性产出无关的物料(能源)流,才是成本管理与环境管理部门关注的重点。对它们的报告,可以向这些部门指明进一步强化管理的努力方向,从而有利于制定与实施有针对性改进措施。至于与产品性产出相关的物料(能源)流的,则是正常合理的物料(能源)流设计A此。关于它们的信息,对于节约与环保措施的制定与实施帮助不大。此外,由于存在着并行的其他成本法,所以产品性产出的成本核算信息也无需依赖流量成本法提供。
关键词:三门峡库区;湿地;生态需水量;遥感
中图分类号:P426 文献标志码:A 文章编号:16721683(2015)05087706
Estimation of ecological water demand in Sanmenxia reservoir wetland
ZHOU Weibo1,LI Yuepeng1,3,WANG Shiyan2,YANG Heng2,3
(1.School of Environment Science and Engineering,Chang′an University,Xi′an 710054,China;2.China Department of
Water Environment,Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100078,China;
3.North China University of Water Resource and Electric Power,Zhengzhou 450045,China)
Abstract:Based on the hydrological and meteorological data in 2005 and remote sensing image interpretation of four time periods (February,June,August,and November) in 2005 in Sanmenxia reservoir,variation of ecological water demand in the wetland in 2005 was estimated according to the classification of wetlands,and variation laws of ecological water demand in different types of wetlands were analyzed.The results showed that the minimum ecological water demand is 8364 billion m3,the suitable ecological water demand is 14407 billion m3,and the ideal ecological water demand is 3045 billion m3.Water demand for sediment transport is the most important one of ecological water demand,and water demand for sediment transport was concentrated in the flood season from June to October with the maximum in August of 2527 billion m3.Calculation of ecological water demand in the wetland can provide basic database for ecological water allocation and ecological restoration in Sanmenxia reservoir wetland.
Key words:Sanmenxia reservoir;wetland;ecological water demand;remote sensing
湿地是介于水陆过渡带的独特生态系统,其在调蓄洪水、涵养水源及美化环境等方面发挥着重要的作用。水、土壤和生物是湿地生态系统的三大要素,其中水要素是建立和维持湿地及其演变过程最重要的决定因子。近些年,由于人类活动的干扰,湿地遭到了不同程度破坏,湿地生态系统健康不容乐观。威胁湿地生态系统健康的主要因素有:水文情势改变、水质恶化、对生物资源的掠夺性开发以及对土地利用或土地覆盖的改变。人类活动对原有水文情势的改变,表现为水量的急剧减少以及流量或水位年内显著的变化。湿地生物群落通常来不及适应短期内水文情势的急剧改变,必然造成湿地生态系统的退化。因此,就需要在开发利用水资源的同时,必须维持一定的生态需水过程以保障湿地生态系统健康[1]。生态需水研究始于20世纪40年代,兴起于70年代大坝建设高峰期(WCD,2000)。国外Spoor等[2]利用总超过数法计算了草原湿地需水量。Keddy[3]在湿地恢复中考虑了植物和动物需水的问题。Mayer等[4]研究了克拉马斯低地国家野生动物保护区内季节性湿地的秋季生态需水量的计算方法和模拟估算值。Eamus等[5]分析了植被和土壤需水量的具体计算方法。湿地植物需水量在总需水量中占有较大比重,对于湿地植物需水量的研究也在不断的深入。Roberts等[6] 详细论述并估算了植物需水量。总体来说,国外湿地生态需水的研究比较系统全面,详细论述了各类型湿地生态需水量的计算方法,强调水资源的重要性,并注重生态与水关系的综合研究,特别是生物多样性的研究。而国内的起步较晚,崔保山等[7]首先提出了湿地分级的概念,将湿地生态需水量分为最小、中等、优、最优和最大生态需水量。之后一些学者又提出根据湿地不同功能划分湿地生态需水类型的概念[89]。赵东升等[10]利用此法将洪河国家级自然保护区湿地生态需水量分为4种类型(植物、土壤、生物栖息地和补给地下水需水量),并通过划分的3种级别(最小、最适、最大)计算了保护区湿地生态需水量。同样,郭跃东[11]将扎龙湿地生态需水分为4种类型(植物、土壤、生物栖息地和净化污染物需水量)和5个级别,估算了扎龙湿地生态环境需水量。总体来说,国内是以分级分类型为基础,运用经典公式计算湿地生态需水量。但由于各类型需水量存在重复计算的缺陷,重复量的不确定性降低了此方法的计算精度。
目前,关于湿地生态需水研究的成果主要集中在河流生态需水上,其中关于河流生态需水评估方法占有较大的比重;研究内容主要集中在湿地生态需水机理、模型及配置上。然而针对多泥沙河流库区湿地生态需水量的研究还相对较少。因此本文基于RS技术、湿地生态需水量的概念及多泥沙河流库区湿地的特点,计算三门峡库区湿地生态需水量,旨在为三门峡库区乃至黄河流域的可持续发展及社会、经济、生态需水配置提供科学依据。
1 研究区概况
1960年9月,黄河上第一座综合性水利枢纽―三门峡水库建成,三门峡库区位于黄河中游,黄河中游是指从山西省和陕西省交界的禹门口到河南省的桃花峪这段呈“L”形河道及其沿河滩涂湿地,黄河中游以其河床宽、面积大、河道游荡不定、湿地类型多样、生物多样性丰富最具特色,成为湿地鸟类重要的觅食和栖息地。区域湿地位于我国候鸟迁徙三大通道中线的中心位置,是候鸟的重要停歇地、觅食地和越冬地,对于维持河流生态健康具有重要作用。黄河中游湿地具有河流湿地的特征,还具有库塘湿地和沼泽湿地的特征,包括河道水域生态系统、河滩生态系统、沼泽生态系统、林地生态系统、农田生态系统等,处于平原向山地丘陵的过渡地带,湿地中既有峡谷地貌,也有宽阔的滩涂,地理位置十分重要,是我国2004年启动的全国湿地保护工程规划中划定的重点区域之一。三门峡库区湿地与三门峡水库工程修建关系密切,湿地形成主要依赖于水库运用。周边属干旱丘陵区,库区湿地主要包括河流湿地、滩地、水塘、湖泊湿地等。三门峡库区湿地植被类型较多,是一个完整的湿地植被生态系统,其主要物种为芦苇、香蒲、莎草、节节草等11种类型,区内鸟类资源十分丰富,已知175种鸟类中,其中天鹅是保护区的主要保护物种之一[12]。
因此本文选择三门峡库区湿地为研究对象,针对多泥沙河流,基于河流基本环境功能、生物生存环境、生态恢复等需求,根据湿地生态需水量的定义,在湿地分类的基础上,通过对三门峡库区湿地的遥感解译,分析三门峡库区湿地面积年内变化规律,并综合运用Tennant法及关键物种水力学等方法,计算三门峡库区植被生态需水、土壤生态需水、栖息地生态需水、输沙生态需水、生态基流、降水量及蒸发量的年内变化规律,并探讨影响库区生态需水年内变化的主要因素。
2 研究方法
2.1 三门峡湿地类型及数据处理
湿地分类一直以来是湿地科学研究的前沿问题,较为准确全面的湿地分类,能为湿地其他理论研究奠定基础。目前,国际上较为重要的有欧洲分类系统、美国分类系统及《湿地公约》分类系统等。国内,在全国湿地资源调查中主要采用《全国湿地资源调查与监测技术规程》(GB/T 24708-2009)中的湿地分类标准。本文根据研究区域的特点,主要结合《湿地公约》、《全国湿地资源调查与监测技术规程》中的湿地分类,将研究区域分为水体(包括河流和湖泊的水体)、滩涂湿地以及沼泽湿地,其中水体集合了区域河流湿地,湖泊湿地以及库塘湿地等包含较大水面面积区域。
根据2005年2、6、8、11月四个不同时期的TM卫星影像解译结果,利用Arcgis 10.1统计了2005年四个时期不同类型湿地的面积(表1)。由于每个季节面积波动不大,则采用2、6、8、11月的数据分别代表1月-3月、4月-6月、7月-9月、10月-11月库区湿地面积。
表1 2005年三门峡库区湿地面积
Tab.1 Area of Sanmenxia reservoir wetland in 2005
km2
从2005年湿地总体面积年内变化来看,库区湿地总面积年内变化不大,但是年内水体面积与滩地间存在明显转变特征,其中水体面积最大月份出现在2月份,与期间水库蓄水形成较大水面有关,水域面积年内由大到小依次出现在6月份及11月份,最小为8月份,均与水库年内不同运行方式有关;与此相反滩涂面积最大出现在8月份,其次为6月份及11月份,最小为2月份;相较水体面积最大的2月份,8月份水体面积减少约4818 km2,仅占2005年水体最大面积5557%,而年内湿地总体面积变化不大。
2.2 各类型生态需水量的估算
2.2.1 植被需水量
三门峡库区湿地植被类型较多,是一个完整的湿地植被生态系统。主要有灌丛沼泽、草丛沼泽、浅水湿地植物群落以及盐沼等。在各类湿地中,芦苇是占绝对优势和对环境扰动比较敏感的生物物种,在维系湿地生态系统发育、演替以及生态完整性方面具有重要作用。因此,本文选择芦苇作为库区关键物种进行湿地植被需水量计算。
(1)计算方法。
植被需水量利用公式(1)计算[13]
Wml=Ai・ETc
(1)
式中:Wml为植被需水量(m3);Ai为植被面积(m2);ETc为蒸散发量(m)。
湿地芦苇蒸散量ETc的计算采用传统的参考作物蒸散量―单作物系数法进行计算,即:
ETc=KcET0
(2)
式中:ETc为实际蒸散量(mm/d);ET0为参考作物蒸散量(mm/d),Kc为作物系数。ET0反映了气象条件对作物需水量的影响,Kc则反映了不同作物的差别[14]。由于无实测资料,湿地芦苇作物系数Kc采用FAO56的推荐值并经调整得出。
本文采用FAO PenmanMonteith公式计算库区湿地蒸散量,该公式较全面的考虑了影响蒸散发的各种因素,并在气候条件差异较大的不同地区的应用中都取得了较好的结果,具有较高的精度和良好的可比性[15],公式形式为:
ET0=0.408(Rn-G)+γ900T+273u2(es-ea)Δ+γ(1+0.34u2)
(3)
式中:Rn为作物表层净辐射量(MJ/(m2・d));G为土壤热通量(MJ/(m2・d));系数Δ是饱和水汽压对温度的曲线斜率(kPa/℃),是温度的函数;γ是干湿球常数(kPa/℃),是气压的函数;T为平均气温(℃);u2为2 m高处的风速(m/s);ea为实际水汽压(kPa);es为饱和水汽压(kPa)。式中各参数的确定可以参考文献[16]。
(2)计算结果。
根据上述计算方法,计算出芦苇蒸散量ETc,结果见表2。芦苇主要生长在沼泽湿地和滩地中,设定沼泽面积和滩地面积之和为植被面积。至于需水量级别根据植被生长状况划分,分别按照蒸散发量的0.6、0.8、0.9比例进行计算。植被需水量计算结果见表8。
表2 三门峡库区芦苇蒸散量
Tab.2 Reed evapotranspiration in Sanmenxia reservoir
mm
2.2.2 土壤需水量
湿地土壤需水量是湿地生态系统水资源储量。草甸土、沼泽土和盐土是典型湿地土壤类型。三门峡库区属沼泽土类型,由于湿地土壤的特殊性,在计算中,涉及两个水分常数:一是田间持水量(指在地下水水位比较深时土层能保持的最大含水量);二是饱和持水量(指土壤孔隙能容纳的最大水量);计算土壤需水量采用公式[17](5)。
Wsml=αAsHs
(5)
式中:Wsml为湿地土壤需水量(m3);α为田间持水量或饱和持水量百分比,根据研究的土壤类型而定;As为湿地土壤面积(m2);Hs为土壤厚度(m)。
选取田间持水量和饱和持水量划分生态需水量级别,指标及结果见表8。
2.2.3 栖息地需水量
三门峡库区湿地主要保护目标是迁徙性珍稀鸟类,迁徙鸟类栖息环境应作为主要生态研究对象。区内鸟类资源十分丰富,根据鸟类保护级别,充分考虑物种代表性,选择大天鹅等作为指示物种。
大天鹅是国家二级保护鸟类,为库区重要越冬鸟类之一。每年11月中旬至4月中旬在库区居留达5个月之久。主要栖息于黄河滩地及水域等地。
(1)计算方法[18]。
Whml=βAjhl
(6)
式中:Whml为栖息地需水量(m3);β为水面面积百分比;Aj 为湿地面积(m2);hl为平均水深(m)。
(2)计算结果。
根据指示鸟类生境类型及水分条件要求,参考相关研究成果,明确库区湿地指示鸟类需水规律,见表3。
水面面积和水深决定了天鹅的栖息地环境,以上述两种要素根据上表划定需水量级别,计算结果见表7。
表3 黄河湿地指示鸟类需水规律
Tab.3 Laws of bird water demand in the Yellow River wetland
2.2.4 输沙需水量
河道输沙需水量是从中国河流特殊的生态系统考虑而提出的概念。以往对输沙需水量的研究中,特定输沙情况下的净水量(径流量除去泥沙体积所剩的净水体积)往往被称为输沙需水量,但是实际情况下,净水量并不总是全部用来输沙的,只有在平衡状态或淤积情况下,净水量才全部用于输沙。因此,可将输沙需水量定义为:在一定水沙条件和河床边界条件下,将一定量泥沙输移至下一河段所需要的水量。它特指净水量中用于泥沙输移的水量,视水沙条件和输沙效率的不同,输沙需水量是净水量的部分或全部[18]。
计算输沙需水量的方法归纳起来有含沙量法、输沙总水量法以及资料分析法,但它们计算的实际是单位净水量,根据以上输沙需水量的定义,输沙需水量可以由下式计算[19]:
W′=ηαWω
(7)
Wω=W-Ws/γs
(8)
η=Ws进Ws出=∑[Q进i・S进i・tiQ出i・S出i・ti]
(9)
式中:W′为输沙水量(m3);Wω为净水量(m3);W为径流量(m3);Ws为输沙量(亿t);η为输沙效率;α为指数;γs为泥沙容重(通常取265 t/m3)。
本文选取表征三门峡库区进出库的潼关站和三门峡站的径流和输沙率资料。采用上述计算方法,计算出了2005年各月的输沙需水量(见表4)。
表4 2005年各月输沙需水量
Tab.4 Monthly water demand for sediment transport in 2005
亿m3
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年
需水量 0 0 0 0 0 12.44 12.91 25.27 12.06 13.32 0 0 76.002
2.2.5 生态基流
生态基流是维持河流生态系统基本流量,是保证全河段具有连续径流的条件。本文运用Tennant法对库区生态基流量进行估算,Tennant法也叫Montana,目前在国内外应用较为广泛,Tennant法将年平均流量的百分比作为基流量,具有宏观定性指导意义,Tennant通过分析美国11条河流的断面数据,建立了水生生物、河流景观、娱乐和河流流量之间的关系(表5)。研究表明:多年平均径流量的10%是保持河流生态系统健康的最小流量,多年平均径流量的30%能为大多数水生生物提供较好的栖息条件[20]。以三门峡站多年平均径流量为基础,生态基流计算结果见表8。
表5 Tennant法推荐流量标准
Tab.5 Recommend flow standard based on Tennant method
2.3 降水量和蒸发量
2.3.1 降水量
根据1957年-2003年潼关、三门峡站的降水量资料,计算库区多年平均降水量,见表6。2.3.2 蒸发量
根据1957年-2001年三门峡站的蒸发量资料,计算库区多年平均蒸发量,见表7。
2.4 生态需水总量
以上各项生态需水量存在交叉重复,简单的相加并不能解决这个问题。因此,本文采取如下减少重复计算的耦合方法:将生态需水量划分为消耗性生态需水和非消耗性生态需水,那么生态需水总量就等于消耗性生态需水的和加上非消耗生态需水的最大值[13]。针对三门峡库区湿地生态需水量为
库区生态需水总量=
max{栖息地需水量,生态基流,输沙需水量}+植被需水量+土壤需水量+水面蒸发量降水量
因此,三门峡库区湿地生态需水总量见表8。
3 结论与分析
(1)通过计算2005年年内最适宜生态需水量变化范围为8364~30450亿m3,其中最大值出现在8月份为4358亿m3,其最大为输沙需水量2527亿m3,其次为生态基流2078亿m3;最小值出现在1月份为1266亿m3,其中所占比例最大为生态基流量;最大值是最小值的4倍,其中造成差异的主要因子为降雨量及径流的时空变化,这说明对三门峡库区湿地影响最大的因素为输沙需水量及生态基流。造成这一现象出现的原因是水库不同的运行方式和小浪底水库建成后调水调沙的结果。
(2)从图1和表8可以知道2005年湿地适宜生态需水量的年内变化,其中1月-5月,11月-12月需水量较少,主要需水量类型为生态基流和土壤生态需水量,汛期增加的主要是输沙需水量。从逐月生态需水量的最小值、适宜值及理想值的变化规律看,变化最大的指标为栖息地需水量及生态基流,最大值与最小值的平均倍数为10倍,且栖息地需水量及生态基流是影响非汛期生态需水量的主要因素,因此影响栖息地需水量及生态基流是造成生物多样性减少的主要因素。
图1 2005年各月适宜生态需水量
Fig.1 Monthly suitable ecological water demand in 2005
(3)以上采用经典的公式计算各类型湿地生态需水量,这种方法容易且适用范围较广,为湿地生态配水及湿地的保护提供了较为有用的参考价值,但实际上湿地的水资源是整个湿地生态系统共用的,用于哪种类型的需水却没有严格的界限,所以难免会重复计算[8]。同时针对多泥沙河流库区湿地而言,输沙需水量是确保湿地演替的重要因素,它与气候变化及人类活动密切相关,因此,输沙需水量的计算精度将是多泥沙河流湿地生态需水量的重要基础。
表6 三门峡库区多年平均降水量
Tab.6 Average annual precipitation in Sanmenxia reservoir
mm
表7 三门峡库区多年平均蒸发量
Tab.7 Average annual evapotranspiration in Sanmenxia reservoir
mm
表8 三门峡库区湿地生态需水总量
Tab.8 Total ecological water demand in Sanmenxia reservoir wetland
亿m3
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关键词: 生态流量;再利用;水电站;生态机组
所谓“生态流量”就是为保障河流环境生态功能,维持水资源可持续开发利用,而不至于发生生态环境恶化所必须保证下游河道的最小流量[1]。其主要作用是保证河流所需要的自净扩散能力,不因流量及水流形态发生巨大变化,造成水体污染;维持下游河道内水生生物的生存和水生态系统的固有平衡;保证下游沿岸居民生活取水、农业生产取水等基本需求。
1 生态流量执行中的问题
1.1 生态流量执行中的不良现象
目前相当一部分水电站在规划建设中,未考虑停机期间下泄必要的生态流量,或缺乏相应的泄水建筑和调度方案;一些开发者为了经济利益,减少投资,不建或少建应有的设施,或在水电站投入运行时未依法按照环评报告审批文件的要求下泄生态流量;在监督层面上,有关政府监督部门在电站专项方案审查及验收过程中不能严格按照规定执行,直接造成电站生态流量下泄设施漏项,即使很多电站在审批及实际工程建设中投入了生态水下泄设施,但由于水电站多处于偏远山区,交通条件差,而生态流量的下泄具有长期的、受人为影响因素大的特点,依靠突击检查等传统监管手段很难持续、长期奏效,但在全国绝大多数地方仍以该方法为主,电站运行单位受到的监管压力十分有限,其水电站生态流量下泄的监督管理效果可想而知,致使水电站环评报告审批中确定的生态流量,也是水电站运行中最主要的环境合法性控制指标在实际落实上存在监管盲区。
1.2 生态流量不落实的不良影响
由于生态流量得不到有效落实,在电站停机期间,大坝下游河道的流量减少或者断流成为常态,特别是下游无补水支流的河段,此问题更加突出,导致河流自净作用锐减,河水水质出现恶化,给当地的人畜健康和水生生物生存造成威胁。同时,沿河居民生活、农田灌溉用水无法得到保障,对当地的正常生产造成不良影响,制约当地社会经济的发展。
另一方面,从水电能源开发行业的健康发展角度来看,近年来在全国各地媒体上,甚至在央视等主流媒体上不断曝光的,因修建水电站造成下游河道断流、干涸的反面案例,其根本原因是生态流量没有得到认真落实,虽然其中不乏夸大、歪曲成份,但公众不经意间已在心目中埋下了抵触的种子,无形中降低了水电这种清洁能源在公众心目中的形象,如果其负面形象任由发展,在不久的将来,环境问题或许将成为阻碍水电行业正常可持续发展的主要因素。
1.3 生态流量执行遇阻的原因分析
目前在国内尚无统一的生态流量大小确定方法,但不论采取何种方式,最终都需要从水库下泄一定水量作为生态流量,造成开发者不愿执行生态流量政策的原因主要由以下几方面:1)下泄生态流量等同弃水,减少发电量,势必减少其收益;2)建设生态水下泄控制设施及建筑物,将增加工程投资费用;3)在电站的运行期将因生态流量设施的日常管理、维护增加相应费用;4)国家职能部门监管力度不一,部分开发者心存侥幸,利用国家职能部门的监管漏洞,规避自身义务。除以上因素外,我国大部分河流的枯汛期与季节密切相关,枯水期的水量往往较多年平均流量相差较大,而中小型电站在环评过程中多以多年平均流量的10%作为生态流量的控制指标,也就意味着枯水期大多数电站在下泄完生态流量后,几乎面临无水发电的窘境,依贵州牛都水电站为例,多年平均流量为34.2m3/s,其生态流量为3.4m3/s,而枯水期来水最低月份的多年平均流量仅为8.04m3/s,下泄生态流量后,入库水量约为4.64m3/s,加之库区沿岸居民生产、生活用水,在枯水季节电站几乎无水发电,这在侧面也反映了全国很多中小电站在面临下泄生态流量时的内生阻力。
2 生态流量再利用的探讨
随着政府及社会民众对环境保护的日益重视,自动化监测手段的发展,以及各种传媒媒介的越发自由和便利,不久的将来水电站严格执行国家生态流量政策将是一种必然趋势,因此,在生态流量的再利用方面的探索,或将成为弥补电站电量损失,以及促进经济与环境协调发展的一条出路,以下结合牛都水电站在生态流量再利用方面的一些策划,对生态流量再利用的途径进行粗浅探讨。
2.1 生态流量情况
牛都水电站为日调节水库,调节能力十分有限,因此除在丰水期可连续发电外,枯水期的大多数时间内都处于停机状态,按来水量不小于单机设计流量的45%计算,平均每年停机时间约4300h,根据环保相关规定,在此期间应向下游下泄生态流量,依环评报告审批的3.4m3/s生态流量下泄标准计算,每年下泄的生态水总量约为5263万m3,若不采取利用措施,该部分水能资源,将作为弃水下泄。
2.2 生态流量的利用方案
牛都电站大坝施工过程中在左岸非溢流坝段的死水位以下预埋一根内径Φ800mm钢管,作为生态流量的下泄控制工程。为充分利用生态流量的水能资源,电站在建设期间经多方研究,计划在生态水管末端安装一座生态机组。该机组额定引用流量3.4m3/s,水头为16~28m,根据水轮机型谱比选,可安装一座800kw的小型发电机组,为避免泄洪时对生态机组的影响,该机组厂房设置在溢流表孔左边墙外侧,厂房采用封闭闷罐式结构,不影响大坝溢流表孔行洪安全。
2.3 生态机组经济分析
增建生态机组确保牛都电站在运行期间满足国家环保要求的同时,促成另外两方面的收益:其一,可充分利用生态流量发电,避免出现弃水;其二,电站仅具有日调节能力,水能调节能力十分有限,汛期丰水时段,主机发电引用水量外超出大坝拦蓄能力水量同样可以利用生态机组进行最大限度的利用。
综合考虑,预计生态机组的年利用小时数为5500小时,每年将产生电量约440万KW.h。
按照当地同规模电站0.207元/kw.h的上网电价计算,每年发电产生的经济价值约91.08万元,而在目前生态水管基础上增建生态机组,需增设水机、电器、闷罐式厂房、出线等设备设施,总费用约500万元,其中水机、电气约250万元,土建约150万元,出线及其他投资100万元。折算后,其单位千瓦投资6250元/千瓦,单位电能投资1.14元/Kw.h,远低于牛都电站主机14000元/千瓦的单位千瓦投资指标,可见其在经济层面是可行的。
通过分析,不难发现,生态机组投资指标明显优于电站主机的原因主要有以下几个方面,① 日调节电站不具备跨时段调度水能资源的能力,因此主机年利用小时数较低,造成生态流量下泄时段较长,相应生态机组的年利用小时数较高;② 生态机组是在电站枢纽基础上增加,无需挡水、引水、征地移民、库区复建专项等项目投入,仅需增加发电厂房系统,因此生态机组投资指标明显优于电站主机指标绝不是个例,应具有一定普遍性。
3 结语
生态流量概念自上世纪90年代末引入我国水电建设后,在工程建设的实际应用中执行力度始终不够,特别在一些中小水电站中根本未设置生态水下泄设施,纠其原因,不外乎是监督方的“职责不落实”和投资方追求“利益最大化”等因素所致。笔者认为,首先作为政策的监督者,应恪守职责,在目前的技术能力和制度框架下,将这项较易控制的定量环保指标落到实处,通过监督手段创新,监督管理的深入,促进投资单位的自律;此外,作为当代水电建设者要有一个清醒的认识,生态流量事关生态环境的健康,关系子孙后代的生存环境,关系水电事业能否可持续健康发展,因此,在电站开发过程中应主动加强自律,通过对生态流量的再利用,如建设生态机组等途径,以实现水资源充分利用,在满足企业经济效益的同时,也保证了与生态环境的和谐发展。
关键词:步行系统;城市交通;景观生态学;“源、汇、流”理论;可持续发展
中图分类号:TU984.191
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2012)06-0100-03
1 绪论
随着我国城市化进程的日益加快, 中国的城市正在快步进入机动化时代,小汽车的发展给城市带来了前所未有的压力。实践证明,这种基于单纯满足小汽车发展的理念和行动损害了城市的整体效率,在加重环境污染的同时,城市交通状况更加恶化,城市中心区的综合可达性和环境舒适度下降,丧失了应有的功能和活力。人们在获得城市集聚便利服务的同时,也越来越远离自然,依赖于汽车。在城市里急切需要创造接近自然,享受自然的空间,即步行空间。
而城市街道是城市的框架和肌理,是联系城市空间的纽带。步行系统的建设必然提高人的通行速度,提高道路通行效率,缓解交通拥堵,提高城市服务容量和服务水平,满足更多企业和企业雇员的交通需求。因此,构建生态的步行系统,对城市可持续发展有着重要意义。
2 相关概念及理论阐述
2.1城市步行系统的生态意义
城市步行系统是实现各种客运交通的基础条件,是城市中所有对公众免费开放的步行空间的总和。步行空间作为城市中心区最主要的廊道形式,具有屏障和通道双重生态功能。而步行廊道的宽度、曲度,以及断口同样也具有生态学意义。宽度与曲度的不同、廊道断口的多少可以改变步行廊道其通道或者屏障功能的强弱。另外,步行系统的密度反映了步行系统的连通性。密度越大,通达性越强,越利于流的运动;但密度过大,道路占地增多,景观破碎度就增加。
2.2 “源、汇”理论
“源”,是指一个过程的源头,“汇”是指一个过程消失的地方。在景观生态学中,“源”景观是指在格局与过程研究中,那些能促进生态过程发展的景观类型;“汇”景观是那些能阻止延缓生态过程发展的景观类型。
2.3 概念借引及延伸
为了能有效的对城市步行系统进行探讨,本文尝试借引景观生态学中的“源”、“汇”理论,同时引入“流”的概念。在步行系统的构建中,“源”指步行活动的发生点,包括进入步行区域的交通入口节点和人车活动转换的交通转换节点;“汇”指步行活动的吸引点,包括一些能够引起活动并获得关注以及人流聚集的区域;“流”是由多个“源”通向多个“汇”的廊道网络,也是人们在步行区域中的活动轨迹。步行系统构建的是在对已有“源”和“汇”的分析基础上,进行改造并考虑增加,重点在于合理组织“源”和“汇”之间的“流”。
3 步行系统实例研究与设计
我们将以“源汇流”理论为核心指导,通过介绍江岸区江汉路步行街及周边区域现状步行状况,整合步行现状中存在的断裂点,并根据现状问题,提出行步系统的改进意见。
3.1 研究范围及现状
汉口江岸区位于武汉核心位置,是武汉市的商业和文化中心,具有悠久的历史,极具代表性,因此选取江岸区为步行系统研究区。
1)现状交通量调查
地块内的主要交通格局为“两步三横四纵”,“两步”为江汉路和沿江大道两条步行道;“三横”为三阳路、大智路和中山大道;“三纵”为京汉大道、中山大道和沿江大道。
我们选取地块内胜利街和中山大道两条道路做交通量调查,所有路段的车流量统计均以工作日高峰期测量为准,即对路段车流量取最大值。统计结果如表1所示。
根据不同交通工具的折算系数,将各种交通工具折算成小汽车,并计算车流量,来比较三条道路的交通量。通过对比可以看出,胜利街的车流量远小于中山大道和沿江大道。调查可知,中山大道和胜利街均为两车道,宽度都为8m左右,相比而言,中山大道承载的交通量较大,对步行干扰也较大,不适合开展步行道,而胜利街的车流量较小,对步行的干扰也较小,发展成步行体系中的“流”有明显优势。
2)公交站点与出租站点分布----“源”的分布
通过对市民到本研究区域的出行方式的选择进行统计,可以得出,有54%的人选择乘坐公交车到此,选择出租车和步行的也不在少数,由此可见,步行街与周边公交站点的组织十分重要,要处理好两者之间的联系。
如图1、2所示,地块内公交站点主要分布在沿江大道和中山大道上,江汉四路和大智路也分布较多,其服务半径都比较适合来此出行的人群乘坐,但有些公交站点集中分布在胜利街上,造成交通压力,给市民的步行出行带来干扰。
出租车站点则没有统一规划,基本处于招手即停的状态,出租车穿行于各条道路之间,给步行者带来不安全因素,亟需进一步解决。
3) 行为场所——“流”的节点
①街道尺度
对于道路尺度的调查,胜利街属于“一块板”两车道,大多路段宽度为8m,机动车与非机动车混行。两侧人行道有宽有窄,窄的1-2m,宽的达到4-5m,但大多路段过于狭窄,不能满足市民出行需求,即使如此,人行道被占用的现象也较为普遍,更加加剧了出行难度。据我们调查统计,人行道被占用类型主要为商业门面侵占、机动车侵占和不合理的市政设施侵占(见表2)。
而对于江汉路步行街,街道宽度为10-12m,与两侧建筑高度比值约等于小于1,尺度适宜,能够观察建筑细部,既不会感觉压抑,又不会感到空旷,心理感觉较好,加上由于没有车辆干扰,大多市民对此反应较好。
②公共活动场所
调查统计中,市民一致反应较缺乏公共活动场所的,胜利街尤为明显,基本上没有驻足的地点。江汉路步行街相对较好,在购物的过程中会看到休息的座椅,活动的广场等,但相对于过大的人流量而言,稍显不足。
同时,市民对胜利街餐饮和休闲广场的需求比重较高;而对步行街,则集中反映需求茶室、咖啡厅、广场休闲等,对娱乐场所的需求相对都比较低。
4)街道家具——“流”的美化
①休憩设施
调查显示,整条胜利街属于严重匮乏路段,江汉路步行街由于步行街承载巨大的人流量,原有的休憩设施和休闲场地仍显不足。
②环卫设施
在调查过程中,发现垃圾随处堆放的现象在胜利街到处可见,超过60%的市民对此不满意。
③景观绿化
据统计,胜利街大多路段两侧的行道树种植较好,44%的市民的对此反映较为满意,只是缺少层次性,也有部分路段的行道树不够完善,需要整治。而江汉路步行街中,市民认为景观绿化严重不足,不能够满足在购物中赏心悦目以及夏日遮阴功能,需要丰富。
④文化活动
胜利街一侧为国家历史文化保护区——元片区,因此胜利街的文化价值大大提高,但目前的文化氛围远远不够。而步行街虽有一定的文化活动,但大多都带有浓重的商业色彩,不能体现江城特色。
调查反映出市民认为最需要改善的地方是休憩设施、环卫设施和绿化设施,其次是文化氛围的营造和道路状况的改善。
3.2步行系统规划建议
1)制定保障步行街区健康发展的政策法规和管理措施
对于各种非功能性、妨害空间环境与功能合理发挥、阻碍步行街发展的不良现象,要从政策层面制定专门的法规管理措施加以管理和规范。
2)交通量的改善
严禁在胜利街上停车,建议把临时车辆停在兰陵路、蔡锷路上,同时应该逐步完善公共停车场与大型公建附属停车场的建设。
对交通量进行分流,建议把公交站点外迁到沿江大道上,来降低交通量。
3)对步行系统内外交通进行合理的布局组织
如图3、4,建议公交站点与出租车停靠点即“源”的分布统一规划和合理布局,各站点的具体布置应方便与步行街的步行系统相衔接以及考虑人流空间分布的均衡,同时基地内形成网状步行系统,如图4所示。
4) 空间构成要素的完善
如图5,建议步行街空间要素的完善,从分析人的心理“兴奋曲线”和“疲劳曲线”来进行配置。
建议在步行街道空间的适当位置设计一些有意思的节点空间,增长人们的兴奋度,诱导人们的活动行为。
同时,根据疲劳曲线进行有效的空间形态组织,在人们达到疲劳点的时候设置合理的休息空间从而燃起下一轮的“步行行为”。
4 结语
当代城市生活不可能倒退回传统步行时代,但是在不排除汽车的条件下,对城市空间步行化的研究是必要和客观的。特别是在当前我国城市机动化快速发展的情况下,对城市步行问题进行系统深入的研究具有很强的理论和现实意义。
步行系统的的建立与完善,重点在于以下三个方面:
(1)“源”的合理分布,组织好人流的聚集于分散。
(2)“汇”的内容丰富,对人流产生巨大的吸引力。
(3)“流”的紧密衔接,使步行系统成为一个有机的整体。
本文对步行系统的研究仅限于空间布局上,在人文关怀层面及气候层面上还有待进一步的研究,以达到真正完善的城市步行系统。
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【关键词】海绵城市 源头做起 综合规划设计
1、从小做起,从源头做起
随着国家发展战略的推进,城市建设用地快速增加,硬质不透水性的地面随之不断扩大,降雨时地面入渗量大为减少,汇流时间缩短,径流峰值流量增大,给城市下游雨水集中排出带来很大的压力。并且,引发城市洪涝积水、河流水系生态恶化、水质污染加剧等问题。
近十几年,欧美一些国家在对雨水处理问题上也都实践着自己的做法,如,美国的低影响开发管理,英国的可持续发展水系统,澳大利亚的水敏感性设计等规划设计理念,其核心都是基于源头控制和延缓径流量消减峰值流量,建立比较完善的城市排水系统,使区域开发建设后尽量接近于开发建设前的自然地表径流及水文化状态。
雨水源头管控的价值远大于后期治理,源头减排水体包括了水质控制体积、地下水回补体积和源头滞蓄体积,低影响开发一般是在进入市政管道之前,在一定的地块面积内建立源头分散式小型设施,如,凹型绿地、雨水花园、绿化屋顶、透水铺装、植草沟、雨水桶等,这对中小型降雨进行径流总量和污染物的控制起到重要作用。以年径流总量控制率及降雨量设计作为重要的控制目标和设计依据。当然,这些分散式的小型低影响开发设施对于应对大流域、特大暴雨时作用显然是不足,一般的城市都有面临着排水防涝、防洪、水资源缺乏等问题的困扰,要解决上述问题,必须将自然的蓄水塘、湿地、滞洪区等绿色基础设施一同作为低影响开发工程的内容。
建设海绵城市重要的是顺应自然,低影响的建设模式,最大限度地保护好原有的自然,保护好土地,保护好水生态环境等,总之,保护好大自然的生态体系。对传统粗放城市建设模式下已受到破坏原有的自然生态环境加以修复,使城市生态多样性并存。控制城市开发强度,城市开发一定要留足生态用地,增加水域面积,城市建设从规划设计开始,全面采取屋顶绿化,渗透型路面,凹型绿地,人工集蓄池,人工湿地等,使得雨水积存净化。采取种种低影响开发系统措施,有效减少地表径流量,通过绿色基础设施与灰色基础设施相结合的雨水系统,达到暴雨时,能够减轻雨水对城市运行的影响。
2、改变传统认识 改变传统单一建设
针对城市的快速发展,引发的城市病,提出了需要建设海绵城市,改变我国目前传统的雨水排的越多、越快、越通畅越好,管收集、渠汇集、河道排放的三级体系。这种快排式,集中末端排除的单一做法。建设海绵城市依照“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针,将雨水渗透、滞留、集蓄、净化、循环、使用及排除密切结合起来,使城市的雨水径流量得到有效的控制。
城市每一块建设用地都作为城市源头建设用地,进行低影响开发源头控制。新建、改扩建城市道路绿化隔离带不能单一只考虑绿化的需求,要与城市雨水收集相结合,在用地条件可行时建设为下凹式绿地,下凹式绿地除渗透、滞留雨水外还可控制面源污染。改变传统的绿地集中建设模式,在小区中、道路旁随处建设下凹式接纳雨水的街头绿地。另,凸型绿地不仅不能起到调蓄、渗透、吸纳、净化等功能,还产生高耗水量和水土流失等问题。城市下凹式能够接纳雨水的绿地,应占城市整个绿地的60%以上。但要注意,由于路面径流水质较差,道路绿化带及直接接纳道路雨水的绿地,景观植物需选择耐污染、耐浸泡的植物。人行道、自行车道、步行街、停车场等轻型荷载路面有条件的都应铺装成强透水性结构地砖,铺装率应在70%以上,对中小型降雨基本不产生地表径流。在城市公园、文化广场、休闲娱乐广场都应建设收集雨水并且可以循环利用的蓄水池,同时,作为周边居民的应急水源地。据中国 城市科学研究会水技术中心推出的一些先进技术,如,通过在蓄水池底铺设表面经过处理的砂层,沙地雨水处理池和含氧量比普通雨水处理池提高了3倍,可使水长时间保持新鲜度。
3、建立城市绿色道路雨水系统
城市道路雨水径流面源带来的污染很严重的,污染负荷很高,因此,城市道路雨水控制与利用对保护城市水生态环境意义重大。一些道路雨水系统做的比较先进的国家早先年就已建设了道路雨水系统,如,英国排水系统中主要的植被过滤带、雨水花园、雨水塘、湿地等都结合了道路建设系统实施,已成了城市道路排水设计的重要组成部分。法国在水法中规定,必须在道路周围修建雨水塘以保护水源免受交通污染,同时,对路面径流进行控制。在其他国家,如,德国、加拿大、新西兰和澳大利亚等道路周边通常都设置各类雨水湿地、雨水集蓄塘等滞留设施,不仅有效调蓄峰流量、消减道路径流中的污染物,同时对生物多样性的营造和景观改善也有着显著的效果。
在我国,今后的路规划设计中也不能单一只考虑道路的行车线型、交通流量等,雨水规划设计也不能单一只考察管道径流量,排的越快、多越、越通畅越好,小管径收集,大管径汇集,河道排出的灰色雨水排放系统。道路系统规划设计与雨水系统规划设计一定要科学实效的紧密结合起来,充分利用道路周边或更大范围的自然条件及人工工程将雨水留滞净化,建立起城市绿色道路雨水控制目标的排放系统。
4、发展中的海绵城市理念
海绵城市的建设是在不断发展、不断发现、不断的创新过程。联合国提出建设弹性城市,应对自然灾害,城市必须在控制低碳可持续发展的同时,采取措施提高其弹性应对的能力,将多重灾害降到最低点。所谓弹性就是要有一定的宽容度,能放能收。从城市水资源来说,把水循环的利用起来,每利用一次就是水资源增加了一倍,利用了二次就是增加了二倍,以此,就做到了水资源弹性城市。海绵城市的理念也就是这种发展创新的延伸。
建筑物的设计,要以降雨和建筑物的垂直绿化结合起来,将绿化植物长在建筑物的屋顶和墙壁上,建成垂直园林建筑物,不但使每一栋建筑物变成漂亮的园林建筑物,还会成为整个城市美丽的景观,并将建筑物排下的雨水充分利用。
当一幢幢的建筑物都能成为园林式的建筑物,那每一幢建筑物就是一座微型低影响开发的海绵体,每一个海绵体组合起来的城市,这个城市就是这个海绵城市的载体。
参考文献:
1.赵杨 李俊奇 王文亮 王建龙 王思思 宫永伟.海绵城市建设指南解读之基本概念与综合目标,中国给水排水2015,(04)