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關鍵詞:森林生態系統;水源涵養;功能表現
【分類號】:X32
隨著水資源需求量的不斷增加以及水環境的急劇惡化,水資源緊缺已成為世人所共同關注的全球性問題。由于森林生態系統是清潔水源的發祥地,因而其涵養水源的功能尤其受到人們的重視。自20世紀初森林與水的關系研究開始以來,森林的水源涵養功能一直是生態學與水文學研究的重點內容,而且發表了大量研究成果。為了客觀認識與正確評價森林生態系統的水源涵養功能,本文探討了森林水源涵養功能的概念,并分析了其主要表現形式,旨在為我國的森林水源涵養功能評價研究提供參考。
1 森林水源涵養功能的概念
森林的水源涵養功能是一個動態發展中的概念,其內涵隨著人們對森林與水關系認識的不斷深入而變化。19世紀末 20世紀初,森林水文學的研究主要集中在以流域 (或集水區 )為單元研究森林對河川徑流的影響上),到了20世紀60、70年代,森林的生態水文過程研究開始受到重視,林冠截留、枯枝落葉層截持、土壤水分入滲與貯存以及林地蒸發散等水文過程逐漸為人們所認識。因此,在研究的早期,水源涵養功能主要是指森林對河水流量 (增或減)的影響;后來,森林的攔蓄降水功能逐漸受到重視,而目前的森林水源涵養功能研究包括多項內容,比如森林對降水的影響、森林蒸發散、森林對徑流的影響和森林對水質的影響等。當前的水源涵養功能概念更加綜合化,它不僅關注森林生態系統內的水文過程,同時也關注于多個水文過程所產生的綜合效應。因此,可以用水源涵養功能的狹義概念和廣義概念進行區分,即狹義的水源涵養功能是指“森林攔蓄降水或調節河川徑流量的功能”,而廣義的水源涵養功能是指“森林生態系統內多個水文過程及其水文效應的綜合表現”。
2 森林水源涵養功能的主要表現形式
水源涵養功能主要表現形式為:截留降水、涵蓄土壤水分、補充地下水、抑制蒸發、凋節河川流量、緩和地表徑流、改善水質和調節水溫變化等。
2.1蓄水功能
由于森林生態系統的特殊性質,森林土壤像海綿體一樣,吸收林內降水并很好地加以蓄存,在陸地生態系
統中具有最大的水源涵養能力,被譽為“綠色水庫”。森林通過截留、吸收和下滲對降水進行時空再分配,減少無效水,增加有效水。研究表明,森林土壤根系空間達lm深時,l hm2森林可貯存水 200~2000m3,比無林地能多蓄水300m3。
2.2調節徑流
森林對河川徑流的形成起著重要的影響作用,它能降低地表融雪水和雨水的徑流量,并使其滲入地下,變為地下徑流,從而可降低洪峰高度,提高平水期的水位,防止水庫被土壤水蝕產物淤塞。
2.3削洪抗旱功能
森林在洪水季節通過降水截留,森林的蒸騰、蒸發,森林土壤的水分滲透,延長融雪時間,減少地表徑流等起到蓄水防澇的作用。在干旱季節則可以供水抗旱。
2.4凈化水質的作用
森林對水質有良好的凈化作用。我國熱帶森林尖峰嶺實驗站長期觀測結果表明,熱帶原始森林流域集水徑流水質檢出均值為最優質的源水,其次為天然更新山地杉木幼林流域、天然更新山地雨林流域,森林對水質凈化能力非常強。
水源涵養功能通常可以通過以下指標的測定而獲得:
(1)林冠截留量。通過林內穿透雨測定裝置測定并計算林冠截留量。
(2)樹干徑流量:,通過樹干徑流測定裝置測定并計算樹干徑流量。
(3)林下植物層持水量。采用浸泡法測定林下植物層最大持水量。
(4)枯枝落葉層持水量。采用浸泡法測定枯枝落 葉層最大持水量。
(5)土壤持水量。采用土壤水分測定儀(TDR)測定土壤持水量。
森林對水質的凈化則可根據徑流小區的泥沙數據進行推算,森林的水源調節效能的經濟評價主要取決于兩個因素:①集水地區徑流的增長狀況(與無林地相比);②水源的經濟價值。
3 結論
森林是自然界中重要的可再生資源,它能調節氣候、 涵養水源、 凈化空氣等,有效地改善生態環境。隨著當前水資源缺乏以及各種污染引起的水質下降,解決水資源問題已成為人類面臨的重要任務,森林與水之間的關系也成為當今社會關注的熱點。
為此,以8億用戶占據移動互聯網流量入口的社交平臺微信,被視為是顛覆淘寶電商生態的最大威脅者,結盟京東、開放微信公眾平臺、發力微信支付,大有一番血洗拍拍電商前恥的火藥味。以至于,穩坐電商頭把交椅的阿里巴巴也不淡定了,以5.86億美元入股新浪微博、在數據接口封殺微信來源、布局移動社交產品來往、微淘等。縱觀電子商務局勢,二馬終將在社交電商領域掀起一場鏖戰。
然而,一年多來,社交電商的概念很少提及了,反倒是朋友圈電商、人人電商、微店等依托微信社交生態產生的“微商”引起了社交震蕩。在朋友圈賣面膜、賣眼睫毛、賣女裝、賣佛珠還有一些做海外代購的生意越來越多,單月流水竟可達到數十萬乃至上百萬的水準,制造了一個個創富神話不說,更是釋放了大眾對于微商美好未來的全部想象。
微商陷入“傳銷化”困境
但,好景不長,最近微商陷入了“傳銷化”的輿論炮口之下。其實稱之為“傳銷”并不合適,有點輿論情緒上的排斥反感,因為傳銷是直接以發展“人頭”下限來非法獲利的,微商的內核畢竟還是商品本身,只不過是在商業模式上有所偏離,沾染了“傳銷”的味道。
如果按照人人電商的概念,微商借助社交化平臺是可以大有作為的,為何如今落到被“傳銷化”的境地了,原因是微商病態化了,生存環境越來越艱難,甚至有點病入膏肓了。
一、在微信社交平臺成長初期,嘗試做微商的人比較少,貼近商業本質,整個微商生態較為良性,確實有不少微商主賺到了錢,但隨著微商創業者的魚龍混雜洶涌而入,競爭者多了,賣同一品類的微商面臨著殘酷的競爭,有不少微商主急功近利,弄虛作假,把這個微商生態搞混了。
二、一開始,社交軟件還是個比較新鮮的產物,朋友圈里出現個別做生意的個人,只要不是嚴重刷屏,大家還是有一定接受度的,而現在,微信生態成熟了,熟人圈關系基本確立了,大眾對朋友圈充斥的太多刷屏賣賣比較反感,遇到了就會自動屏蔽,很多微商主前期積累下的社交關系鏈中有效用戶占比越來越小。
三、很長一段時間,借助微信平臺做生意,微信官方的態度是睜一只眼閉一只眼,但隨著微商生態的惡化,微信迫于壓力,不得不實施一系列平臺政策進行壓制。比如:限制微信公眾賬號引導式分享,限制微信好友5000人上限,加強舉報處理等等。
種種困境之下,很多做微商做生意的邏輯發生了改變,過去還是以商品買賣為根本,現在都以擴大層級為盈利點,一個總代如果有10個一級,每個一級下面又有50到100個二級,以這樣模式來出貨,到最后,總代都不需要擔心貨有沒有真正賣到消費者手里,反正只要分發給商錢就到手了。而產品怎么樣,消費者用的怎么樣,反倒不怎么關心了,如此這般,命運真得堪憂啊。
微商離社交電商有多遠?
從形勢上來看,微商處境并不樂觀,是否意味著“社交電商”走向窮途末路了?要搞清楚這個問題,需要闡明微商跟社交電商的關系,其實微商正是借助社交紅利自然衍生出來的社交電商初級模式。成熟的社交電商生態應該是這樣的。
一、流量問題:社交平臺本身是個龐大的流量入口,用戶黏性比較高,用戶大部分碎片化的時間都消耗在社交軟件上,如果把這些流量轉化成電商流量,其商業價值不可預計,而且這些流量都是自然成圈層小生態的,一個賣面膜的,只要有1000個女性潛在客戶群體,生意就會持續做下去,相比之下傳統的電商生態本質上還是地產出租的概念,過于中心化,店家過多依賴平臺的廣告位推薦,搜索優化推薦等,流量分發存在天花板。
二、信任問題:傳統的電商生態需要依托第三方平臺做信任中介支撐,需要長時間的積累和習慣培養。而社交平臺天然具有熟人關系的基因,用戶之間容易建立信任,能夠降低交易門檻。很多微商到現在都是先付款后發貨,完全沒有第三方平臺保障,用戶的信任起主導作用。
三、傳播問題:傳統的電商生態口碑和品牌的參考標準都是消費者口碑評價,這種硬參考有效,但是可能會存在刷單和刷好評的弄虛作假行為,況且這些口碑信息還是被隱藏的,需要自主去搜索。而全新的社交電商生態口碑是在熟人間傳播,分享傳播會直接通過朋友圈平臺迅速傳開,一個好評的傳播影響是呈梯級的,很容易通過二次傳播被無限放大。
微商作為社交電商的初級模式,能享受到流量、信任、傳播上的一切紅利,在發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,很容易造成負面效應。從微商到社交電商的全面爆發,需要的是只是時間積累和沉淀,不斷有新問題爆發,然后出現新的解決辦法,趨勢是擋也擋不住的,是這樣么?
社交電商面臨的挑戰
此次微商爆發的脫離商業本質的病態化問題,算是微商向社交電商模式探索的一個比較大的障礙,跳過這個坎前景很美好,跳不過生死未卜。不過,過早的問題暴露,倒是能讓我們認識到社交電商模式可能存在的嚴峻挑戰。
一、互聯網巨頭放慢腳步:近一年來,社交電商并沒有一年前那么火熱,原因在于阿里、騰訊貌似在這方面的探索節奏都慢了下來,除了前段時間微博和微信的平臺大戰能隱隱約約看到電商布局的影子,社交電商的廝殺從氣勢和實質動作上都放緩了。阿里今年的宣傳重點也在淘寶無線端,而來往、微淘等社交化產品,網上還有多少聲音?騰訊更是,對微信的戰略布局眉毛胡子一把抓,搞社交游戲靠一款打飛機的游戲弄的滿城風雨;做本地O2O布局,戰略入股58同城;做微視頻布局,試圖靠一個小視頻掀起一個全新的視頻時代;微信到底要做啥?與京東合作的電商入口似乎并沒有太大起色,何況現在的微信購物入口,還是淘寶式的電商生態,跟社交電商并沒太大關聯。目前的互聯網環境,概念性的方向,如果沒有巨頭的掐架和布局,想發展起來勢必會慢半拍。
關鍵詞:生態用水 生態需水
研究河流或流域的生態需(用)水是當前水利科研的熱點,“人類用水應當考慮其它生物的用水需求”的理念已經被河流管理者廣泛接受并逐漸應用于實踐。但目前的研究基本概念較為混亂,研究成果難免會引起誤導。
1、生物群是生態需(用)水的主體
生態學最早起源于生物學,主要研究 “生物及其環境的相互關系”,即它是一門研究生物的生存條件、生物及其群體與環境相互作用的過程及其規律的學科。生態學進一步發展提出了“生態系統”概念,它的涵義是“由生物與環境相互作用構成的整體”。在一定時空范圍內,生物成分和非生物成分通過彼此間不斷的物質循環、能量流動和信息傳遞,相互聯系,相互影響,這樣共同形成的一個生態學功能單位,叫做生態系統。生態系統包括4大組分:生產者(主要是綠色植物)、消費者(包括食草動物、食肉動物、雜食動物、寄生動物、腐食動物等)、分解者(主要是細菌和真菌)、非生物環境(是生物賴以生存的物質和能量的源泉及活動的場所,即生物的棲息地、繁殖地和遷徙地)。生態系統的核心組分是包括生產者、消費者和分解者在內的生物群落。
從上述的基本概念看出,“生態系統”至少反映兩層涵義:(1)特別強調生物是系統的主體,而研究生態系統的目的是希望生態系統中生物群落之食物鏈能夠正常運行、生物群落能夠正常演替。(2)人是生態系統中生物群落的一員。因此,所謂生態需(用)水,用戶主體是包括人在內的生物。
這樣看來,目前在進行流域生態需(用)水研究時,把人類需(用)水排除在外顯然存在一定問題。所謂流域生態用水,應該指全流域范圍內所有生物(包括人類、植物和其它動物)繁衍生息所使用的水,其中,人類用水占相當大部分。按此推論,顯然違背了人們提出生態需(用)水概念的初衷。所謂流域生態需水,是指整個流域生態系統正常運行所需要的水。它同樣包括人類生產生活需水和其它生物需水兩部分。但研究后者顯然沒有實際意義,因為在流域那么大的區域,人們不會為了實現生態價值而經常到山上或荒野去澆灌林草。無論是林草用水,還是林草需水,都只是個被動接受問題。因此,在流域層面如何研究生態需(用)水值得進一步思考。不過,如果能分別把流域生態系統中農地、草地和林地的實際耗水量及其對河川徑流的影響研究清楚,顯然對流域水資源評價和分配具有重要的意義。
僅研究河流生態系統的需水則可以避免以上困難。因為,河流生態系統是指河道的水流區域和與此水域有直接水體交換的生態單元(如濕地生態系統和河岸生態系統)。對于絕大部分河流而言,河流生態系統中不會包括人類。由于人類從河川大規模引水,使得河流生態系統中生物群的繁殖地、棲息地和遷徙地受到很大影響,進而影響生物群的繁衍生息,這樣的情況在世界各國的很多河流都不同程度在存在,因此,人們提出了河流生態需水概念,目的是想通過約束人類對河川徑流的索取量,使河流生態系統中的生物群能正常繁衍生息。
總之,利用生態學的基本理論解決水問題,要考慮其適用范圍,否則容易讓人誤解。
2、明確生態恢復目標是確定生態需水的前提
漫談生態需水是沒有意義的。談生態需水必須要明確生態恢復的目標,即生態健康的指標。
這些年,國內外有不少人作這樣的研究,最廣泛接受的觀點為:所謂生態系統健康的主要指標包括活力、彈性力和組織等三方面,其中活力指系統中物質和能量的交換量,彈性力指系統抵御壓力和在壓力減小時從干擾中恢復的能力,組織指系統的復雜性,一般認為系統越復雜越健康(但未看到資料說明,為什么系統越復雜越健康)。定性的概念好像很科學,但關鍵是量化的、具體的指標是多少?
由于研究生態健康指標的復雜性,人們更希望用一些指示性物種來代表生態系統的健康程度,即生態系統保護,應該是保護系統中關鍵種群的繁殖地、棲息地和遷徙地。所謂“關鍵種”,是指生態系統或生物群落中那些相對其多度而言對其它物種具有非常不成比例影響,并在維護生態系統的生物多樣性及其結構、功能及穩定性方面起關鍵性作用,一旦消失或削弱,整個生態系統或生物群落就可能發生根本性變化的物種。
為恢復河流生態系統的健康,人們需要深入調研河流生態系統中生物群落的組成,從生物多樣性和社會角度,提出最需要保護的關鍵生物種群和對生物繁衍生息至關重要的濕地或湖泊規模。需要指出的是,確定河流生態系統保護的目標不僅僅是一個科學問題,也是一個社會問題,它很大程度上取決于當時人們的價值取向。
3、生物繁衍生息與水流條件的響應關系是計算河流生態需水的基礎
必須明確,水流條件不是決定生態系統健康的唯一因素。根據生態學研究成果,影響生態系統健康的因素包括:
(1)水流條件,包括河流的水循環狀態或降水、流速和流態、水體質量等,它是生態系統中生命的基礎元素。那么,為了某生態系統在某水平下運行所需要的水就叫做生態需水;該生態系統實際運行用掉的水叫做生態用水。生態系統運行所需要的水來自降水、河川徑流、土壤水和地下水等水源。
(2)碳、氮、磷等重要營養物質條件,它們分別是生態系統的骨架元素、代謝元素和信息元素;
(3)土地利用方式。特別是濕地附近的土地利用方式直接影響濕地的規模和結構;
(4)空氣質量,它對生物的生存環境具有重要影響;
(5)氣候變化;
(6)外來生物物種入侵等。
由此可見,沒有水,生態系統中的生物群落沒法生存和演替;但僅僅有水,遠遠還不能滿足生態系統健康的要求。
要計算河流的生態需水,需利用多年河川徑流變化資料和同期保護物種或保護物種的棲息地等變化資料,建立兩者之間的相關關系。那么,在已知的河流生態系統保護目標基礎上,就可以計算出河流生態需水量。在過去的幾十年中,人們并沒有有意識地對以上數據進行系統觀測,因此,要建立該響應關系可能是一個非常困難的工作。
正是由于這么多的困難,近20多年來,國際上發展了數十種河流生態需水計算方法,包括標準流量法(如7Q10,Tennant和 Q95等)、水力學法(如R@CROSS, 濕周法和Richter法等),并因計算簡單而被廣泛采納,計算結果大多在河川天然流量的60~80%之間。但問題是:(1)天然徑流系列的選擇缺乏科學論證;(2)由于方法本身缺乏物理意義,因此缺乏科學數據來證明,如果滿足這樣的徑流條件,河流生態系統處于什么樣的健康水平。
4、黃河生態需水范疇芻議
黃河的情況與其它江河不同,其下游灘區居住著181萬人,他們理所當然的成為河流生態系統生物群的重要組成部分,其生產生活需水也應是河流生態系統需水的重要組成部分。但在目前全流域缺水的特殊背景下,考慮到目前河流生態保護的重點和熱點,可以在有說明的前提下,按照目前流行的河流生態需水概念,下游灘區生產、生活需水暫不納入黃河生態需水范疇。這樣,黃河的河流生態系統需水應包括:(1)維持河流水體一定規模生物群的繁衍生息所需要的河川徑流條件,包括流量、流速、水深等。(2)維持一定規模淡水濕地所需要的水量。(3)維持河岸生態單元良性運行所需要的水流條件,不過該問題的難度在于難分清多少來自降水,多少應該依賴河川和地下水。
由于黃河的特殊性和復雜性,河道輸沙需水以及自凈需水等是否納入黃河生態需水還有待進一步商榷:
論文關鍵詞:水資源;水環境;規劃;可利用量;承載力;短缺;合理配置
2002年,水利部和國家發展與改革委員會頒發了<關于開展全國水資源綜合規劃編制工作的通知>,隨后又陸續了指導水資源綜合規劃的若干技術文件。這些文件對于指導水資源綜合規劃的順利開展具有重要意義。由于新時期國家治水思路和理念的改變,文件中出現了部分新名詞術語,部分原有名詞術語(或計算方法)也賦予了新的內涵。在水資源綜合規劃的技術文件中,有一部分名詞術語比較模糊。本文根據國內專家、學者的最新研究成果和水資源綜合規劃技術文件的規定,對他們的內涵進行分析,對現行的確定方法提出個人看法,對需要深入研究的問題提出建議。
1水資源
到目前為止,什么是水資源還沒有一個公認的非常嚴謹的文字描述。<大不列顛百科全書>中水資源定義為:自然界一切形態(液態固態和氣態)的水都算水資源。直到1963年英國國會通過的<水資源法>中,改寫為“具有足夠數量的可用資源”。即自然界中水的特定部分。1988年聯合國教科文組織(IINEScO)和世界氣象組織(WMO)定義水資源是“作為資源的水應當是可供利用或可能被利用。具有足夠數量和可用質量,并且可適合對某地為水資源需求而能長期供應的水源”。
在我國,對水資源的理解也不盡相同。1991年<水科學進展>編輯部組織了一次筆談,就水資源的定義和內涵進行了討論。最后認為:水資源是水體中的特有部分,即由大氣降水補給,具有一定數量和可供人類生產、生活直接利用,且年復一年的循環再生的淡水。
從上述文字表述可以看出水資源具有如下特征:水資源包含在水體之中,并且是水體的一部分;而水體中的其他部分,在特定的條件下還可以轉化為水資源;水資源如果保護不好也可能轉化為無法利用的水體,而危及社會的安全。根據自然資源的定義及綜合以上各家的觀點,水資源是能夠被人類開發利用并給人類帶來福利、舒適或價值的各種形態的天然水體。
因此,不是所有降水都是水資源,只有其中能夠被人類開發利用的部分才稱之為水資源。對于特定區域而言,降水總量是可以獲得的,但是這些天然降水中到底有多少是人類可以利用的——即該地區到底有多少水資源值得深入探討和研究。
2水資源可利用量
關于水資源可利用量有很多種定義和解釋,下面介紹幾種:
<全國水資源綜合規劃技術細則>中規定水資源可利用量l2是指在可以預見的時期內,在統籌考慮生活、生產和生態環境用水的基礎上,通過經濟合理、技術可行的措施在當地水資源中可資一次性利用的最大水量。雷志棟等認為,水資源可利用量是指經濟合理,技術可行和生態環境允許的前提下。通過各種措施所能控制引用的不重復的一次性水量。胡振鵬等認為,水資源可利用量是指針對不同設計水平年,在一定的來水頻率下,考慮對水量、水質的需求,天然儲水體和水利工程設施可以為人類生活、社會經濟活動提供的水量。翁文斌等認為],水資源可利用量是指在流域水循環過程中的水文條件不發生明顯改變的前提下,從流域地表或地下允許開發的一次性水資源量。夏自強等認為,水資源可利用量是從可持續發展的原則出發,在扣除維持生態環境用水和水資源總量中部分不能或難以控制的水資源量后,人類可以利用的最大水量。
分析上述定義,理論上比較清晰完善,但實際分析計算時很難操作。水資源可利用量確定要考慮的條件有生態與環境需水量、技術上論證可行、經濟上分析可行。從這3個方面來分析,內涵和外延都很大,很難具體操作。
同時,水資源可利用量的影響因素有經濟社會發展水平、科學技術進步情況、水污染狀況、生態與環境狀況、天然來水狀況、以及技術經濟因素等。由于這些因素是動態的,隨時間變化的,導致水資源可利用量也是動態的;同時這些因素如何影響水資源的可利用量,尤其是水與生態環境系統的關系,受認識水平限制,現階段較難量化。
3水資源和水環境承載力
承載力是一個起源于古希臘時代的古老概念,在生態學中一般被定義為“某一生境所能支持的某一物種的最大數量”,它包含著極限思想,并有2個層次的含義:第一是所承受的力來自于某一生境以外的某一物種;第二是某一生境自身不遭受破壞,因為生境一旦破壞,再重新修復是不可能的。
關于水資源承載力和水環境承載力研究成果較多,目前普遍接受的定義如下:
水資源承載能力是指在一定的時期和技術水平下,當水管理和社會經濟達到優化時,區域水生態系統自身所能承載的最大可持續人均綜合效用水平或最大可持續發展水平。水環境承載力是指某一區域、某一時期、某種狀態下的水環境條件對該區域經濟發展和生活需求的支持閾值。
從上述概念出發,水資源承載能力、水環境承載能力的承載體可以是人口總量,生物總量,也可以是經濟總量。這個概念有4個層次的內涵。一是生態內涵,它表現為這些承載力具有極限含義,它所承載的綜合效用具有生態上的極限,對其開發利用應以不超過這個極限為前提。二是技術內涵,這些承載力并非一個純粹客觀的概念,而是與人類作用有關,具有主觀性的一面。它與特定的技術水平有關,隨著不同時期總體技術與生產力水平的提高,這些承載力具有跳躍性,表現為時間上的技術動態性。三是社會經濟內涵,通過社會經濟系統結構的優化,社會經濟容量或規模會有所不同,從而提高水資源和水環境的承載力。四是時空內涵,表現為水資源承載的綜合效用及其約束因素具有區域性;不同的時空尺度,相同水資源和環境條件的承載力是不同的。
水資源綜合規劃技術細則中提到了水資源承載力和水環境承載力這2個專業術語,但是關于這2個參數如何確定沒有提出相應的方法,因此該參數的確定方法值得研究探討。
4生活和生產需水的預測方法
目前用于需水預測方法較多,如定額法、趨勢法、彈性系數法、人均綜合用水量法等。分析這些方法,各有特點。
定額法需要確定每一行業不同水平年的用水定額、發展規模、以及水的利用系數。要在需水預測之前先要預測這些參數,由于這些變量較多,其影響因素更多,這些參數的預測比需水的預測更復雜,從而導致預測結果誤差較大。我國以前若干個五年計劃的需水預測成果已經證明了這一點。趨勢法、彈性系數法需要較多的歷史資料,受歷史資料的可收集性限制,這些方法應用起來有一定難度。另外發達國家用水的經驗表明:用水量與人口、發展規模之間的關系不是單一的遞增或遞減關系,不同國家或地區之間有所差別,不同發展階段有所差別,不同產業結構有所差別。因此利用這些方法進行需水預測也有一定困難。
人均綜合用水量法主要應用于城市需水量的預測。由于城市的產業結構十分復雜,要想弄清楚每一個行業的用水定額及其發展規模難度較大,因此為簡化計算,采用人均綜合用水量法來進行需水預測。但是這一方法也有其局限性,因為人口不是區域消耗水資源的唯一指標,尤其是現在隨著現代化程度的提高,經濟社會發展對水資源的需求越來越多,而對人力資源的需求越來越少。因此到底用哪一種方法進行需水預測能夠得出一個可以接受、誤差較小的成果是一個值得研究和探索的問題。
5生態環境需水量
生態環境需水是指為維持生態和環境功能和進行生態環境建設所需要的最小需水量。實際上,生態需水與環境需水兩者之間存在著交叉和重合的部分,生態需水主要側重在生物維持其自身發展及保護生物多樣性方面,環境需水則主要體現在環境改善方面。
楊愛民、鄭紅星、王浩、劉昌明等認為“:生態需水應該包括環境需水,所以也稱為生態環境需水。生態需水是指在一定的生態保護、恢復或建設目標下,在特定的時空范圍內,其生態系統維持良好的穩定狀態時所需要的水量(包括:地表水、地下水和土壤水)。鑒于現在對生態環境認識的不斷深入,前述界定中的“在一定的生態保護、恢復或建設目標下”的“建設”二字應該去掉。生態環境需水量是目前國內外研究的重點,基本理論和方法也較多,其中大多建立在多學科交叉研究的基礎上,現階段可操作方法主要是基于水文學基礎的幾個方法,如最枯10月法、Tennant法等。最枯10月法:我國在《制定地方水污染排放標準的技術原則和方法》(GB3839--83)中規定:一般河流采用近10a最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量作為設計水文條件。該方法原來用于計算污染物允許排放量,而現階段把它作為生態環境需水量。實際操作上該方法有其局限性,主要表現為部分季節性河流、現階段斷流河道的生態與環境需水量為零,其允許污染物排放量為零(設計水文條件為零)。
Tennant法似:是以預先確定的年平均流量的百分數作為生態環境需水量。Tennant提出,以年平均流量的10%作為水生生物生長低限,以年平均流量的30%作為水生生物生長的滿意流量。Montana以年平均流量的10%作為最小生態需水量,最佳范圍為年平均流量的60%一100%。該方法適合于大江大河等較大流域,而沒有考慮河流流量的年內變化和年際變化,因而有其局限性。此外還有日均流量法、Texas法、N6PRP法、Basiclfow法、月年保證率法、最小月年徑流法、ABF法、FDCA法、40%準則等。這些方法計算方便,基本上是經驗值,各有其實用性。
因此,分析總結前人的成果,提出適應不同對象的水文、生態、環境等條件的生態環境需水量估算方法具有重要意義。
6水資源短缺
水資源短缺是一個貌似簡單但又存在許多異議的概念。目前國際上通用的判別標準是以人均水資源量進行缺水程度劃分,見表1。
但是這個劃分標準下面隱藏著許多問題。首先人口不是區域消耗水資源的唯一指標,尤其是現在隨著現代化程度的提高,經濟社會發展對水資源的需求越來越多,而對人力資源的需求越來越少。其次生態需水與人口沒有直接關系,用人口作為評價標準也不合適。因此,對于水資源短缺的辨識采用單一的標準或指標是很難概括的。
實際上,水資源短缺是一個相對的概念,具體對于一定區域來說,它所描述的是一定經濟技術條件下,區域可供水資源量和水質的時空分布不能滿足現實標準下的區域人口、社會經濟、生態與環境等系統對水資源需求時的狀態。因此對缺水的界定應當拓展到水資源系統承載的主客體兩個方面同時考察。
在水資源系統承載主體方面,人類社會已經從最早的逐水而居,發展到現在的資源水利、可持續水利等理性思索,水資源系統的外延不斷被拓展,內涵不斷被豐富。同時人們對水資源開發利用的范圍應由最初單一的地表水系統拓展到地下水、大氣水、海水、劣質水(包括污水、微咸水和咸水)等多個系統,水資源系統承載主體多元化特征日益突出。
水資源系統承載的客體是隨著社會的發展而更替改變,在無人類活動干擾作用下,天然水資源系統在其循環過程中滋養了豐富多樣的天然生態系統。自從人類社會行為作用于水資源系統伊始,水資源系統承載客體的純自然屬性便開始發生改變,水循環系統的社會驅動力持續加大,農業和工業經濟系統的需水量和取水量不斷上升,水資源系統承載的客體逐漸演繹成生態環境系統和社會經濟系統
其社會經濟功能得到充分體現。由于水資源系統承載客的多元化,水資源利用過程中就存在著競爭與分配的問題從水資源系統承載的主體和客體的關系來分析,不簡單地將水資源供需平衡的認為不缺水、不平衡的認為水。且不說水資源系統與生態環境系統的關系目前尚未清楚,就是科學合理地確定一定社會經濟系統需水量及其節水潛力也存在一定的難度,更有社會經濟系統的產結構問題。
因此,對于特定的區域和范圍,如何科學合理地界定其水資源是否短缺值得研究和探討。
7水資源合理配置
配置是指配備、安排。資源配置是指生產性資產在不同用途之間的分配;資源分配之所以成為問題,一方面是由于社會的資源供應有限,而人類欲望通常又無限,另方面是由于既定資源具有多種不同可供選擇的用途。
水資源合理配置是指在流域或特定的區域范圍內遵循高效、公平和可持續性原則,通過各種工程與非工程措施,考慮市場經濟規律和資源配置準則,通過合理抑制需求、有效增加供水、積極保護生態環境等手段和措施對多種可利用的水源在區域間和各用水部門間進行的調配。
通過以上概念界定可以看出,水資源配置問題提出的前提是水資源有限性而導致的供需不平衡矛盾以及不同用途之間的分配矛盾,關注的重點是多種水源在區域間和各用水部門間的分配。實際上,水資源區別于其他自然資源的重要特征之一是它的時程上分布的不均勻性,因此水資源合理配置不僅體現在空間上,同時也體現在時間上;不僅體現在某一水源上,同時也以現在多種水資源的聯合配置上。
因此,研究和探討水資源合理配置的技術和方法,對于緩解水資源供需矛盾、科學高效地利用水資源具有重要意義。
8水資源配置的一般原則
前面已經敘及水資源配置問題提出的前提是水資源的相對短缺,即資源有限而需求持續增加導致的供需失衡。當水資源有限,不能滿足所有用戶的用水需求時就存在著分配水量的優先順序問題。
從水資源方面分析,它具有流動性、隨機性、易污染型、利害兩重性等不同于其他自然資源的特有屬性。在用水戶屬性上分析,從平面位置上,它們分布在河流的上下游、左右岸甚至跨流域;從用水時間上,他們可以是現在的用水戶,也可以是將來的用水戶;從用水戶的性質上,他們可以是人口、工業、農業、生態環境等;從用水的主體上,它們可以是自然人、社會法人、社會組織、社會公眾(如生態環境用水)等。這些屬性決定了水資源分配方式較其他自然資源的分配方式更復雜。
上世紀九十年代,美國環境保護署(USEPA)曾經主持了一項大型綜合性環境會計研究項目。這個項目的主要成果包括一整套適合環境管理會計的企業環境成本概念框架,以及相應當環境成本核算方法。這套成本核算方法由三部分組成,即生命周期分析(Life Cycle Assessment)、全成本分析(Total Cost Assessment)與作業成本法(Activity-based Costing)。它們相互結合,構成的一個綜合體系。它可以統稱為全成本分析法(Total Cost Assessment Methodology)或簡稱為全成本法(Total Cost Accounting)。在那之后,許多相關組織都以這套方法體系為基礎,開發了適應各自需要的具體方法。其中,由美國化學工程師協會(AIChE)所開發的方法最具體詳細,最具有可操作性,因而也具有較大的影響力與推廣應用價值。由于這些方法都能從傳統的管理會計方法體系中找到根源,所以很容易為會計實務界所掌握與應用。我國學者在引進介紹國外環境管理會計時一般都以介紹USEPA的研究成果為主。
進入二十余本世紀以來,德國等歐洲國家的環境管理會計理論研究與實務領域中,又出現了一種新的環境成本核算方法――流量成本法(Flow Cost Accounting)。它有時也被稱為物流成本法(Material Flow Cost Accounting)或物能流成本法(Material and Energy Flow Cost Accounting)等。這種方法現已被應用于歐美和日本的一些大企業到環境管理系統中。學術界出版了許多專著對其加以研究與介紹。德國政府更頒布了應用流量成本法的企業指南等。然而目前對于流量成本法,我國環境管理會計界的有關研究還很少,為此本文擬對其加以概要的介紹與分析。
企業在實施環境管理過程中,設置與應用什么樣的環境成本法與環境成本核算的目標有關。USEPA主導的研究的成果顯示,環境成本發應用的目的在于將企業生產經營的環境影響用會計的方法加以確認、計量與報告,使它們能夠被納入到企業決策過程中(USEPA 1995)。由于環境影響被核算成為主要以貨幣計量的環境成本與收益,所以它們可以同其他各項成本與收益一同被納入會計報告中,影響到企業所報告的盈利情況(即形成所謂的關于“綠色純利”的信息)。這樣就可以引起有關的會計信息使用者,在制定決策時對環境因素給予必要的關注與考慮。為了做到這一點,需要對于環境成本的概念、定義、范圍及相應當核算方法等進行專門的設計。由于上述的全成本法基本可以滿足這種需要,因而它得以為各國企業環境管理者與會計師的重視與仿效。然而,最近幾年,學術界對于企業環境管理的目標又有了新的闡述,提出了所謂的“生態效率”(Eco-efficiency)的概念。它的含義是指生態資源被用于滿足各種經濟目時的使用效率(Schaltegger and Burritt 2000)。這一概念來源于這樣一種視角:企業的生產經營過程實際是一個系統的運動過程。外部生態環境中的各種資源從一端輸入,經過在生產經營過程中的吸收、轉換和演變,在另一端輸出或排放出各種生成物質(transformed substances)。它們生成后又重新進入外部生態環境中。所謂生成物質包括產品與非產品兩類,后者主要指排放的各種污染物。生態效率可以用生產一定的產品所消耗的資源的數量來衡量。為了實現高生態效率,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這種認識而產生的。
流量成本法是一種使物料(及能源)流及其成本細致透明化的新成本法。其目的在于提高有關物料(及能源)使用數據的質量,從而達到使物料流信息透明化,識別低效率的生產線和生產過程,從而有助于減少浪費。應用這種方法可以使生產系統減少使用物料與能源,從而降低成本,同時減少非產品產出(污染物的排放)對于環境的威脅。只有當企業生產經營過程內部物流信息達到高度透明與精確化時,才有可能實現使其數量減少。然而,包括全成本法在內的各種既有的成本法,對于物料(及能源)等在企業內部的流動與轉換過程的具體詳細反映是力有不逮的。而流量成本法正可以彌補這種不足。它是以物流(及能源)的流動為導向的。具體講,它主要包括6個成本元素(或曰6大類成本),參見圖1:圖1 流量成本法中的成本分類構成
物料(及能源)流量成本被劃分成兩個部分:實際上進入產品(包括其包裝)的流量成本,稱成本元素1;另一部分是實際上包含在物料損失里的,稱成本元素2。 所有在內部處理物料流所發生的成本稱為系統成本(如人員成本,機器折舊等)。本元素3指那些為制造產品而發生的系統成本。成本元素4指那些在物料損失產生前用于處理物料損失的系統成本。成本元素5指那些由于處理物料損失所產生的系統成本。最后一個,成本元素6,指廢料處理成本。到目前為止,流量成本法是唯一將這六項制造成本要素都加以盡可能囊括對環境成本法。
由于可以明晰地反映物料(能源)流在企業內部生產經營過程中的流動、盤存、轉換、損失等的情況,所以有關的管理者能夠更精確地掌握物料與能源損失(如形成有害排放物等)或浪費(如消耗超過標準成本指標等),并針對其產生的原因設計與實施相應當改正措施。這樣就可以減少物料與能源使用量,從而實現生態效率的提高。從財務角度看,它有利于材料成本的降低;而從環境角度看,減少林有害物質的產出量與排放量,也有利于資源消耗的節約與環境影響的減輕或消除。
同任何其他的成本系統一樣,設置和實施流量成本法也要遵循使其所帶來的新增效益高于其所導致的新增成本的原則。這一點可以解釋為什么流量成本法會誕生于德國而不是在美國。德國的經濟中,制造業的比重相對于美國很高,而當今德國的制造業的成本結構中,材料(包括能源)成本的比重又是比較大的。據德國聯邦環境部和聯邦環境署(2003)提供的數據,2000年,德國企業整體的成本構成中,材料成本的比重為56%。毫無疑問,抓好材料成本的管理,就是抓住了控制成本的主要矛盾。反觀美國,目前正處于向后工業化社會轉型過程中,經濟中高附加值的服務業的地位日益提高。制造業,尤其是一般低附加值造業的比重不斷下降。即便是在現有的制造業中,由于高科技的普遍應用,材料、人工的消耗水平也在不斷降低。相應地,美國企業的成本構成中,制造費用(Overhead)等非材料成本據了主要的地位。難怪美國的會計理論界與實務界對于成本管理與控制的研究,多年來一直圍繞著制造費用這一重點進行。上世紀末迄今的變動成本法、作業成本法、標準成本法以及彈性預算等方法的推廣普及就是典型的例子。
轉貼于
我國經濟目前正處于工業化的提高階段。今后一個相當長的時期內,中低端制造業仍將是我國的重點產業,仍將有很大發展的空間,仍將在整個經濟中處于重要地位。目前我國企業的原材料與能源利用效率還比較低,單位產出的材料與能源消耗水平較發達國家還有較大的差距。相應地,有害物的排放量還比較大。有鑒于此,學習、借鑒、吸收和應用德國等國的流量成本法,是適合現階段我國企業強化成本管理,降低材料能源消耗,節約成本,優化生態與經濟效益的需要的。基于這一認識,了解掌握流量成本法的主要內容,以便依據企業的實際加以應用普及是十分重要的。值得欣慰的是,德國的有關部門,為了滿足企業建立實施流量成本法的需要,已經編輯出版了有關的指南(German Federal Environmental Ministry and Federal Environmental Agency 2003)。
為了實現詳細具體地描繪企業內外部的物料(能源)流的結構、規模、流經關節點,將各種相關成本分配給所確定的各種物料(能源)的流量與存量,向有關的決策制定者提供相關的物料(能源)流動的實物量與價值量成本信息,流量成本法除了提出上述6類成本概念外,還提出了其他各種有關的概念。其中包括內外部物料(能源)流的“量位”(quantity locations)的概念。它是指企業內部所有涉及物料與能源的儲存、加工或其他形式的形態轉變的空間性和功能性的單位,例如原材料到貨驗收、倉儲、產品加工以及完工入庫與對外發貨等環節等。外部量位則是指物料與能源流進入企業前和流出企業后流經的環節如供應商、運輸商、客戶、污染物消納場等。與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種非產品性產出流經的環節,如廢水處理系統與排放裝置等。物料(能源)流按照一定的路線流經所有的量位,在每一量位會形成暫時的停留。這時,物料(能源)流就暫時轉換成為物料(能源)存貨(stock),即從運動狀態轉化為靜止狀態。從生產有用產品的角度看,在各個量位停留、轉化、又重新流向流程下游量位的過程中,物料(能源)流會發生損失――某些部分的物料與能源轉而流向與非產品性產出相關的量位,如加工中形成的下腳料或排放出的各種形態的污染物等等。在現有的技術條件下,幾乎每一批進入流程的物料或能源都會在流動過程中出現這樣的損失。如果可以對各個量位上的物料(能源)的流量、存量、損失量等加以詳細、精確定描述,對于各個量位上的物料與能源損失加以準確定計量,并找到其損失原因。企業就可以相應采取針對措施,對其加以減輕或消除,從而實現對成本的有效控制。圖2為一個簡化了的企業內部量位與物料(能源)流動的結構的示意圖
圖2 量位與物料(能源)流結構示意
流量成本法在此基礎上,將物料(能源)流作為成本分配的對象,這既不同于吸收成本法中以產品作為分配對象,也不同于作業成本法中以作業中心作為對象。另一個重大不同點是,流量成本法僅僅涉及物料與能源成本的分配,而不涉及與物料與能源流不直接相關的成本。而在其他成本法中統統作為期間費用處理的非生產成本中,凡可以被確定為與物能流有關的成本,也都被分配給有關的物能流。表1顯示了流量成本法中的相關成本以及分配對象
表1 簡化的流量成本矩陣
成本($)
物料成本
系統成本
(人事管理、折舊費等)
運送與清理成本
合
計
產品
包裝
物流損失
合
計
實際設置運行一個流量成本核算系統的前,是有關(以實物量度計量的)物料(能源)流信息有可靠的來源。這是一項十分艱巨的任務。德國的企業一般都有較為完善的ERP系統,其中有有關物料(能源)流的信息的內容。但這種信息并不一定完全符合流量成本法的需要。為此德國政府在指南(German Federal Environmental Ministry and Federal Environmental Agency 2003)中建議可以先盡可能利用現有的ERP提供的信息,如果不能滿足需要,再采取其他措施加以取得。從長遠考慮,可以在未來對現有的ERP系統加以改進,使之適應滿足向流量成本法提供所需信息的需要。在此基礎上,繪制企業物能流結構圖,詳細表明各個量位以及各項物能流在各個量位間的流動情況及其原因等。企業實際的物能流結構圖一般要比上述示意性的圖2復雜得多,且需要由專門的技術專家參與繪制。會計人員在這一階段只能從事輔的工作。這同管理會計的多功能綜合性的特點是相一致的。在會計人員對于技術問題不甚精通的現實狀況下,設計、建立和運行流量成本法系統仍然需要通過建立由各種專業人員組成的綜合班子的辦法加以解決。
企業生產經營過程所投入的原材料與能源等一般有多種,因此流量成本法也需要對每一種具體的材料或能源項目都要分別繪制流量結構圖,并分別核算其流量與存量。對于任何一項具體的物料(能源)流,在每個量位上等都依據一定會計時期的有關數據,按照下列平衡公式確定本期的流量、存量與損失量:
期初存量+本期增加(流入)-本期減少(流出)-期末存量=物能損失+登記差錯
上式中的流出指流向與產品性產出相關的下游量位,而損失則指流向與非產品性產出相關的下游量位。
在所有物能流都大流量、存量都確定之后,就要以適當的價值指標對其加以計價。除了使用必要的采購單價外,生產經營過程中的各種相關的系統成本在物料(能源)的流量與存量間的分配,也是一個重要的問題。這其中如同在其他成本法中一樣,有一個如何選擇最恰當地分配基礎的問題。其原理與所應遵循的原則也與在其他成本法下大致相同。在這個步驟完成之后,就可以提供相關的成本流量成本報告給有關的成本管理部門或環境管理部了。這兩類管理部門及其人員是流量成本信息的主要的使用者。
由于流量會計僅僅核算報告與材料成本的有關信息,對于許多其他類成本都不涉及,所以它難以取代其他成本法。這樣就產生出一個實際應用的問題,流量成本核算系統必須與其他成本系統如ABC等同時并存。這必然會加大設置應用其的成本系統的負擔。它對于企業應用這種有效的兼顧經濟與生態效益的成本法是一個重大的抑制因素。在企業管理水平不高,盈利能力普遍較弱的我國,尤其嚴重。有鑒于此,流量成本法的設計者們,設計出了它的一種簡化版――剩余成本法(Residual Cost Accounting 簡稱 RCA)。其原理與流量成本法大致相同。所不同的是,剩余成本法僅僅對于物料(能源)流結構圖中與非產品性產出相關的量位與物料(能源)流進行描繪、計量、核算與報告。其理由是,只有與產品性產出無關的物料(能源)流,才是成本管理與環境管理部門關注的重點。對它們的報告,可以向這些部門指明進一步強化管理的努力方向,從而有利于制定與實施有針對性改進措施。至于與產品性產出相關的物料(能源)流的,則是正常合理的物料(能源)流設計A此。關于它們的信息,對于節約與環保措施的制定與實施幫助不大。此外,由于存在著并行的其他成本法,所以產品性產出的成本核算信息也無需依賴流量成本法提供。
關鍵詞:三門峽庫區;濕地;生態需水量;遙感
中圖分類號:P426 文獻標志碼:A 文章編號: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
濕地是介于水陸過渡帶的獨特生態系統,其在調蓄洪水、涵養水源及美化環境等方面發揮著重要的作用。水、土壤和生物是濕地生態系統的三大要素,其中水要素是建立和維持濕地及其演變過程最重要的決定因子。近些年,由于人類活動的干擾,濕地遭到了不同程度破壞,濕地生態系統健康不容樂觀。威脅濕地生態系統健康的主要因素有:水文情勢改變、水質惡化、對生物資源的掠奪性開發以及對土地利用或土地覆蓋的改變。人類活動對原有水文情勢的改變,表現為水量的急劇減少以及流量或水位年內顯著的變化。濕地生物群落通常來不及適應短期內水文情勢的急劇改變,必然造成濕地生態系統的退化。因此,就需要在開發利用水資源的同時,必須維持一定的生態需水過程以保障濕地生態系統健康[1]。生態需水研究始于20世紀40年代,興起于70年代大壩建設高峰期(WCD,2000)。國外Spoor等[2]利用總超過數法計算了草原濕地需水量。Keddy[3]在濕地恢復中考慮了植物和動物需水的問題。Mayer等[4]研究了克拉馬斯低地國家野生動物保護區內季節性濕地的秋季生態需水量的計算方法和模擬估算值。Eamus等[5]分析了植被和土壤需水量的具體計算方法。濕地植物需水量在總需水量中占有較大比重,對于濕地植物需水量的研究也在不斷的深入。Roberts等[6] 詳細論述并估算了植物需水量。總體來說,國外濕地生態需水的研究比較系統全面,詳細論述了各類型濕地生態需水量的計算方法,強調水資源的重要性,并注重生態與水關系的綜合研究,特別是生物多樣性的研究。而國內的起步較晚,崔保山等[7]首先提出了濕地分級的概念,將濕地生態需水量分為最小、中等、優、最優和最大生態需水量。之后一些學者又提出根據濕地不同功能劃分濕地生態需水類型的概念[89]。趙東升等[10]利用此法將洪河國家級自然保護區濕地生態需水量分為4種類型(植物、土壤、生物棲息地和補給地下水需水量),并通過劃分的3種級別(最小、最適、最大)計算了保護區濕地生態需水量。同樣,郭躍東[11]將扎龍濕地生態需水分為4種類型(植物、土壤、生物棲息地和凈化污染物需水量)和5個級別,估算了扎龍濕地生態環境需水量。總體來說,國內是以分級分類型為基礎,運用經典公式計算濕地生態需水量。但由于各類型需水量存在重復計算的缺陷,重復量的不確定性降低了此方法的計算精度。
目前,關于濕地生態需水研究的成果主要集中在河流生態需水上,其中關于河流生態需水評估方法占有較大的比重;研究內容主要集中在濕地生態需水機理、模型及配置上。然而針對多泥沙河流庫區濕地生態需水量的研究還相對較少。因此本文基于RS技術、濕地生態需水量的概念及多泥沙河流庫區濕地的特點,計算三門峽庫區濕地生態需水量,旨在為三門峽庫區乃至黃河流域的可持續發展及社會、經濟、生態需水配置提供科學依據。
1 研究區概況
1960年9月,黃河上第一座綜合性水利樞紐―三門峽水庫建成,三門峽庫區位于黃河中游,黃河中游是指從山西省和陜西省交界的禹門口到河南省的桃花峪這段呈“L”形河道及其沿河灘涂濕地,黃河中游以其河床寬、面積大、河道游蕩不定、濕地類型多樣、生物多樣性豐富最具特色,成為濕地鳥類重要的覓食和棲息地。區域濕地位于我國候鳥遷徙三大通道中線的中心位置,是候鳥的重要停歇地、覓食地和越冬地,對于維持河流生態健康具有重要作用。黃河中游濕地具有河流濕地的特征,還具有庫塘濕地和沼澤濕地的特征,包括河道水域生態系統、河灘生態系統、沼澤生態系統、林地生態系統、農田生態系統等,處于平原向山地丘陵的過渡地帶,濕地中既有峽谷地貌,也有寬闊的灘涂,地理位置十分重要,是我國2004年啟動的全國濕地保護工程規劃中劃定的重點區域之一。三門峽庫區濕地與三門峽水庫工程修建關系密切,濕地形成主要依賴于水庫運用。周邊屬干旱丘陵區,庫區濕地主要包括河流濕地、灘地、水塘、湖泊濕地等。三門峽庫區濕地植被類型較多,是一個完整的濕地植被生態系統,其主要物種為蘆葦、香蒲、莎草、節節草等11種類型,區內鳥類資源十分豐富,已知175種鳥類中,其中天鵝是保護區的主要保護物種之一[12]。
因此本文選擇三門峽庫區濕地為研究對象,針對多泥沙河流,基于河流基本環境功能、生物生存環境、生態恢復等需求,根據濕地生態需水量的定義,在濕地分類的基礎上,通過對三門峽庫區濕地的遙感解譯,分析三門峽庫區濕地面積年內變化規律,并綜合運用Tennant法及關鍵物種水力學等方法,計算三門峽庫區植被生態需水、土壤生態需水、棲息地生態需水、輸沙生態需水、生態基流、降水量及蒸發量的年內變化規律,并探討影響庫區生態需水年內變化的主要因素。
2 研究方法
2.1 三門峽濕地類型及數據處理
濕地分類一直以來是濕地科學研究的前沿問題,較為準確全面的濕地分類,能為濕地其他理論研究奠定基礎。目前,國際上較為重要的有歐洲分類系統、美國分類系統及《濕地公約》分類系統等。國內,在全國濕地資源調查中主要采用《全國濕地資源調查與監測技術規程》(GB/T 24708-2009)中的濕地分類標準。本文根據研究區域的特點,主要結合《濕地公約》、《全國濕地資源調查與監測技術規程》中的濕地分類,將研究區域分為水體(包括河流和湖泊的水體)、灘涂濕地以及沼澤濕地,其中水體集合了區域河流濕地,湖泊濕地以及庫塘濕地等包含較大水面面積區域。
根據2005年2、6、8、11月四個不同時期的TM衛星影像解譯結果,利用Arcgis 10.1統計了2005年四個時期不同類型濕地的面積(表1)。由于每個季節面積波動不大,則采用2、6、8、11月的數據分別代表1月-3月、4月-6月、7月-9月、10月-11月庫區濕地面積。
表1 2005年三門峽庫區濕地面積
Tab.1 Area of Sanmenxia reservoir wetland in 2005
km2
從2005年濕地總體面積年內變化來看,庫區濕地總面積年內變化不大,但是年內水體面積與灘地間存在明顯轉變特征,其中水體面積最大月份出現在2月份,與期間水庫蓄水形成較大水面有關,水域面積年內由大到小依次出現在6月份及11月份,最小為8月份,均與水庫年內不同運行方式有關;與此相反灘涂面積最大出現在8月份,其次為6月份及11月份,最小為2月份;相較水體面積最大的2月份,8月份水體面積減少約4818 km2,僅占2005年水體最大面積5557%,而年內濕地總體面積變化不大。
2.2 各類型生態需水量的估算
2.2.1 植被需水量
三門峽庫區濕地植被類型較多,是一個完整的濕地植被生態系統。主要有灌叢沼澤、草叢沼澤、淺水濕地植物群落以及鹽沼等。在各類濕地中,蘆葦是占絕對優勢和對環境擾動比較敏感的生物物種,在維系濕地生態系統發育、演替以及生態完整性方面具有重要作用。因此,本文選擇蘆葦作為庫區關鍵物種進行濕地植被需水量計算。
(1)計算方法。
植被需水量利用公式(1)計算[13]
Wml=Ai?ETc
(1)
式中:Wml為植被需水量(m3);Ai為植被面積(m2);ETc為蒸散發量(m)。
濕地蘆葦蒸散量ETc的計算采用傳統的參考作物蒸散量―單作物系數法進行計算,即:
ETc=KcET0
(2)
式中:ETc為實際蒸散量(mm/d);ET0為參考作物蒸散量(mm/d),Kc為作物系數。ET0反映了氣象條件對作物需水量的影響,Kc則反映了不同作物的差別[14]。由于無實測資料,濕地蘆葦作物系數Kc采用FAO56的推薦值并經調整得出。
本文采用FAO PenmanMonteith公式計算庫區濕地蒸散量,該公式較全面的考慮了影響蒸散發的各種因素,并在氣候條件差異較大的不同地區的應用中都取得了較好的結果,具有較高的精度和良好的可比性[15],公式形式為:
ET0=0.408(Rn-G)+γ900T+273u2(es-ea)Δ+γ(1+0.34u2)
(3)
式中:Rn為作物表層凈輻射量(MJ/(m2?d));G為土壤熱通量(MJ/(m2?d));系數Δ是飽和水汽壓對溫度的曲線斜率(kPa/℃),是溫度的函數;γ是干濕球常數(kPa/℃),是氣壓的函數;T為平均氣溫(℃);u2為2 m高處的風速(m/s);ea為實際水汽壓(kPa);es為飽和水汽壓(kPa)。式中各參數的確定可以參考文獻[16]。
(2)計算結果。
根據上述計算方法,計算出蘆葦蒸散量ETc,結果見表2。蘆葦主要生長在沼澤濕地和灘地中,設定沼澤面積和灘地面積之和為植被面積。至于需水量級別根據植被生長狀況劃分,分別按照蒸散發量的0.6、0.8、0.9比例進行計算。植被需水量計算結果見表8。
表2 三門峽庫區蘆葦蒸散量
Tab.2 Reed evapotranspiration in Sanmenxia reservoir
mm
2.2.2 土壤需水量
濕地土壤需水量是濕地生態系統水資源儲量。草甸土、沼澤土和鹽土是典型濕地土壤類型。三門峽庫區屬沼澤土類型,由于濕地土壤的特殊性,在計算中,涉及兩個水分常數:一是田間持水量(指在地下水水位比較深時土層能保持的最大含水量);二是飽和持水量(指土壤孔隙能容納的最大水量);計算土壤需水量采用公式[17](5)。
Wsml=αAsHs
(5)
式中:Wsml為濕地土壤需水量(m3);α為田間持水量或飽和持水量百分比,根據研究的土壤類型而定;As為濕地土壤面積(m2);Hs為土壤厚度(m)。
選取田間持水量和飽和持水量劃分生態需水量級別,指標及結果見表8。
2.2.3 棲息地需水量
三門峽庫區濕地主要保護目標是遷徙性珍稀鳥類,遷徙鳥類棲息環境應作為主要生態研究對象。區內鳥類資源十分豐富,根據鳥類保護級別,充分考慮物種代表性,選擇大天鵝等作為指示物種。
大天鵝是國家二級保護鳥類,為庫區重要越冬鳥類之一。每年11月中旬至4月中旬在庫區居留達5個月之久。主要棲息于黃河灘地及水域等地。
(1)計算方法[18]。
Whml=βAjhl
(6)
式中:Whml為棲息地需水量(m3);β為水面面積百分比;Aj 為濕地面積(m2);hl為平均水深(m)。
(2)計算結果。
根據指示鳥類生境類型及水分條件要求,參考相關研究成果,明確庫區濕地指示鳥類需水規律,見表3。
水面面積和水深決定了天鵝的棲息地環境,以上述兩種要素根據上表劃定需水量級別,計算結果見表7。
表3 黃河濕地指示鳥類需水規律
Tab.3 Laws of bird water demand in the Yellow River wetland
2.2.4 輸沙需水量
河道輸沙需水量是從中國河流特殊的生態系統考慮而提出的概念。以往對輸沙需水量的研究中,特定輸沙情況下的凈水量(徑流量除去泥沙體積所剩的凈水體積)往往被稱為輸沙需水量,但是實際情況下,凈水量并不總是全部用來輸沙的,只有在平衡狀態或淤積情況下,凈水量才全部用于輸沙。因此,可將輸沙需水量定義為:在一定水沙條件和河床邊界條件下,將一定量泥沙輸移至下一河段所需要的水量。它特指凈水量中用于泥沙輸移的水量,視水沙條件和輸沙效率的不同,輸沙需水量是凈水量的部分或全部[18]。
計算輸沙需水量的方法歸納起來有含沙量法、輸沙總水量法以及資料分析法,但它們計算的實際是單位凈水量,根據以上輸沙需水量的定義,輸沙需水量可以由下式計算[19]:
W′=ηαWω
(7)
Wω=W-Ws/γs
(8)
η=Ws進Ws出=∑[Q進i?S進i?tiQ出i?S出i?ti]
(9)
式中:W′為輸沙水量(m3);Wω為凈水量(m3);W為徑流量(m3);Ws為輸沙量(億t);η為輸沙效率;α為指數;γs為泥沙容重(通常取265 t/m3)。
本文選取表征三門峽庫區進出庫的潼關站和三門峽站的徑流和輸沙率資料。采用上述計算方法,計算出了2005年各月的輸沙需水量(見表4)。
表4 2005年各月輸沙需水量
Tab.4 Monthly water demand for sediment transport in 2005
億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 生態基流
生態基流是維持河流生態系統基本流量,是保證全河段具有連續徑流的條件。本文運用Tennant法對庫區生態基流量進行估算,Tennant法也叫Montana,目前在國內外應用較為廣泛,Tennant法將年平均流量的百分比作為基流量,具有宏觀定性指導意義,Tennant通過分析美國11條河流的斷面數據,建立了水生生物、河流景觀、娛樂和河流流量之間的關系(表5)。研究表明:多年平均徑流量的10%是保持河流生態系統健康的最小流量,多年平均徑流量的30%能為大多數水生生物提供較好的棲息條件[20]。以三門峽站多年平均徑流量為基礎,生態基流計算結果見表8。
表5 Tennant法推薦流量標準
Tab.5 Recommend flow standard based on Tennant method
2.3 降水量和蒸發量
2.3.1 降水量
根據1957年-2003年潼關、三門峽站的降水量資料,計算庫區多年平均降水量,見表6。2.3.2 蒸發量
根據1957年-2001年三門峽站的蒸發量資料,計算庫區多年平均蒸發量,見表7。
2.4 生態需水總量
以上各項生態需水量存在交叉重復,簡單的相加并不能解決這個問題。因此,本文采取如下減少重復計算的耦合方法:將生態需水量劃分為消耗性生態需水和非消耗性生態需水,那么生態需水總量就等于消耗性生態需水的和加上非消耗生態需水的最大值[13]。針對三門峽庫區濕地生態需水量為
庫區生態需水總量=
max{棲息地需水量,生態基流,輸沙需水量}+植被需水量+土壤需水量+水面蒸發量降水量
因此,三門峽庫區濕地生態需水總量見表8。
3 結論與分析
(1)通過計算2005年年內最適宜生態需水量變化范圍為8364~30450億m3,其中最大值出現在8月份為4358億m3,其最大為輸沙需水量2527億m3,其次為生態基流2078億m3;最小值出現在1月份為1266億m3,其中所占比例最大為生態基流量;最大值是最小值的4倍,其中造成差異的主要因子為降雨量及徑流的時空變化,這說明對三門峽庫區濕地影響最大的因素為輸沙需水量及生態基流。造成這一現象出現的原因是水庫不同的運行方式和小浪底水庫建成后調水調沙的結果。
(2)從圖1和表8可以知道2005年濕地適宜生態需水量的年內變化,其中1月-5月,11月-12月需水量較少,主要需水量類型為生態基流和土壤生態需水量,汛期增加的主要是輸沙需水量。從逐月生態需水量的最小值、適宜值及理想值的變化規律看,變化最大的指標為棲息地需水量及生態基流,最大值與最小值的平均倍數為10倍,且棲息地需水量及生態基流是影響非汛期生態需水量的主要因素,因此影響棲息地需水量及生態基流是造成生物多樣性減少的主要因素。
圖1 2005年各月適宜生態需水量
Fig.1 Monthly suitable ecological water demand in 2005
(3)以上采用經典的公式計算各類型濕地生態需水量,這種方法容易且適用范圍較廣,為濕地生態配水及濕地的保護提供了較為有用的參考價值,但實際上濕地的水資源是整個濕地生態系統共用的,用于哪種類型的需水卻沒有嚴格的界限,所以難免會重復計算[8]。同時針對多泥沙河流庫區濕地而言,輸沙需水量是確保濕地演替的重要因素,它與氣候變化及人類活動密切相關,因此,輸沙需水量的計算精度將是多泥沙河流濕地生態需水量的重要基礎。
表6 三門峽庫區多年平均降水量
Tab.6 Average annual precipitation in Sanmenxia reservoir
mm
表7 三門峽庫區多年平均蒸發量
Tab.7 Average annual evapotranspiration in Sanmenxia reservoir
mm
表8 三門峽庫區濕地生態需水總量
Tab.8 Total ecological water demand in Sanmenxia reservoir wetland
億m3
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關鍵詞: 生態流量;再利用;水電站;生態機組
所謂“生態流量”就是為保障河流環境生態功能,維持水資源可持續開發利用,而不至于發生生態環境惡化所必須保證下游河道的最小流量[1]。其主要作用是保證河流所需要的自凈擴散能力,不因流量及水流形態發生巨大變化,造成水體污染;維持下游河道內水生生物的生存和水生態系統的固有平衡;保證下游沿岸居民生活取水、農業生產取水等基本需求。
1 生態流量執行中的問題
1.1 生態流量執行中的不良現象
目前相當一部分水電站在規劃建設中,未考慮停機期間下泄必要的生態流量,或缺乏相應的泄水建筑和調度方案;一些開發者為了經濟利益,減少投資,不建或少建應有的設施,或在水電站投入運行時未依法按照環評報告審批文件的要求下泄生態流量;在監督層面上,有關政府監督部門在電站專項方案審查及驗收過程中不能嚴格按照規定執行,直接造成電站生態流量下泄設施漏項,即使很多電站在審批及實際工程建設中投入了生態水下泄設施,但由于水電站多處于偏遠山區,交通條件差,而生態流量的下泄具有長期的、受人為影響因素大的特點,依靠突擊檢查等傳統監管手段很難持續、長期奏效,但在全國絕大多數地方仍以該方法為主,電站運行單位受到的監管壓力十分有限,其水電站生態流量下泄的監督管理效果可想而知,致使水電站環評報告審批中確定的生態流量,也是水電站運行中最主要的環境合法性控制指標在實際落實上存在監管盲區。
1.2 生態流量不落實的不良影響
由于生態流量得不到有效落實,在電站停機期間,大壩下游河道的流量減少或者斷流成為常態,特別是下游無補水支流的河段,此問題更加突出,導致河流自凈作用銳減,河水水質出現惡化,給當地的人畜健康和水生生物生存造成威脅。同時,沿河居民生活、農田灌溉用水無法得到保障,對當地的正常生產造成不良影響,制約當地社會經濟的發展。
另一方面,從水電能源開發行業的健康發展角度來看,近年來在全國各地媒體上,甚至在央視等主流媒體上不斷曝光的,因修建水電站造成下游河道斷流、干涸的反面案例,其根本原因是生態流量沒有得到認真落實,雖然其中不乏夸大、歪曲成份,但公眾不經意間已在心目中埋下了抵觸的種子,無形中降低了水電這種清潔能源在公眾心目中的形象,如果其負面形象任由發展,在不久的將來,環境問題或許將成為阻礙水電行業正常可持續發展的主要因素。
1.3 生態流量執行遇阻的原因分析
目前在國內尚無統一的生態流量大小確定方法,但不論采取何種方式,最終都需要從水庫下泄一定水量作為生態流量,造成開發者不愿執行生態流量政策的原因主要由以下幾方面:1)下泄生態流量等同棄水,減少發電量,勢必減少其收益;2)建設生態水下泄控制設施及建筑物,將增加工程投資費用;3)在電站的運行期將因生態流量設施的日常管理、維護增加相應費用;4)國家職能部門監管力度不一,部分開發者心存僥幸,利用國家職能部門的監管漏洞,規避自身義務。除以上因素外,我國大部分河流的枯汛期與季節密切相關,枯水期的水量往往較多年平均流量相差較大,而中小型電站在環評過程中多以多年平均流量的10%作為生態流量的控制指標,也就意味著枯水期大多數電站在下泄完生態流量后,幾乎面臨無水發電的窘境,依貴州牛都水電站為例,多年平均流量為34.2m3/s,其生態流量為3.4m3/s,而枯水期來水最低月份的多年平均流量僅為8.04m3/s,下泄生態流量后,入庫水量約為4.64m3/s,加之庫區沿岸居民生產、生活用水,在枯水季節電站幾乎無水發電,這在側面也反映了全國很多中小電站在面臨下泄生態流量時的內生阻力。
2 生態流量再利用的探討
隨著政府及社會民眾對環境保護的日益重視,自動化監測手段的發展,以及各種傳媒媒介的越發自由和便利,不久的將來水電站嚴格執行國家生態流量政策將是一種必然趨勢,因此,在生態流量的再利用方面的探索,或將成為彌補電站電量損失,以及促進經濟與環境協調發展的一條出路,以下結合牛都水電站在生態流量再利用方面的一些策劃,對生態流量再利用的途徑進行粗淺探討。
2.1 生態流量情況
牛都水電站為日調節水庫,調節能力十分有限,因此除在豐水期可連續發電外,枯水期的大多數時間內都處于停機狀態,按來水量不小于單機設計流量的45%計算,平均每年停機時間約4300h,根據環保相關規定,在此期間應向下游下泄生態流量,依環評報告審批的3.4m3/s生態流量下泄標準計算,每年下泄的生態水總量約為5263萬m3,若不采取利用措施,該部分水能資源,將作為棄水下泄。
2.2 生態流量的利用方案
牛都電站大壩施工過程中在左岸非溢流壩段的死水位以下預埋一根內徑Φ800mm鋼管,作為生態流量的下泄控制工程。為充分利用生態流量的水能資源,電站在建設期間經多方研究,計劃在生態水管末端安裝一座生態機組。該機組額定引用流量3.4m3/s,水頭為16~28m,根據水輪機型譜比選,可安裝一座800kw的小型發電機組,為避免泄洪時對生態機組的影響,該機組廠房設置在溢流表孔左邊墻外側,廠房采用封閉悶罐式結構,不影響大壩溢流表孔行洪安全。
2.3 生態機組經濟分析
增建生態機組確保牛都電站在運行期間滿足國家環保要求的同時,促成另外兩方面的收益:其一,可充分利用生態流量發電,避免出現棄水;其二,電站僅具有日調節能力,水能調節能力十分有限,汛期豐水時段,主機發電引用水量外超出大壩攔蓄能力水量同樣可以利用生態機組進行最大限度的利用。
綜合考慮,預計生態機組的年利用小時數為5500小時,每年將產生電量約440萬KW.h。
按照當地同規模電站0.207元/kw.h的上網電價計算,每年發電產生的經濟價值約91.08萬元,而在目前生態水管基礎上增建生態機組,需增設水機、電器、悶罐式廠房、出線等設備設施,總費用約500萬元,其中水機、電氣約250萬元,土建約150萬元,出線及其他投資100萬元。折算后,其單位千瓦投資6250元/千瓦,單位電能投資1.14元/Kw.h,遠低于牛都電站主機14000元/千瓦的單位千瓦投資指標,可見其在經濟層面是可行的。
通過分析,不難發現,生態機組投資指標明顯優于電站主機的原因主要有以下幾個方面,① 日調節電站不具備跨時段調度水能資源的能力,因此主機年利用小時數較低,造成生態流量下泄時段較長,相應生態機組的年利用小時數較高;② 生態機組是在電站樞紐基礎上增加,無需擋水、引水、征地移民、庫區復建專項等項目投入,僅需增加發電廠房系統,因此生態機組投資指標明顯優于電站主機指標絕不是個例,應具有一定普遍性。
3 結語
生態流量概念自上世紀90年代末引入我國水電建設后,在工程建設的實際應用中執行力度始終不夠,特別在一些中小水電站中根本未設置生態水下泄設施,糾其原因,不外乎是監督方的“職責不落實”和投資方追求“利益最大化”等因素所致。筆者認為,首先作為政策的監督者,應恪守職責,在目前的技術能力和制度框架下,將這項較易控制的定量環保指標落到實處,通過監督手段創新,監督管理的深入,促進投資單位的自律;此外,作為當代水電建設者要有一個清醒的認識,生態流量事關生態環境的健康,關系子孫后代的生存環境,關系水電事業能否可持續健康發展,因此,在電站開發過程中應主動加強自律,通過對生態流量的再利用,如建設生態機組等途徑,以實現水資源充分利用,在滿足企業經濟效益的同時,也保證了與生態環境的和諧發展。
關鍵詞:步行系統;城市交通;景觀生態學;“源、匯、流”理論;可持續發展
中圖分類號:TU984.191
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2012)06-0100-03
1 緒論
隨著我國城市化進程的日益加快, 中國的城市正在快步進入機動化時代,小汽車的發展給城市帶來了前所未有的壓力。實踐證明,這種基于單純滿足小汽車發展的理念和行動損害了城市的整體效率,在加重環境污染的同時,城市交通狀況更加惡化,城市中心區的綜合可達性和環境舒適度下降,喪失了應有的功能和活力。人們在獲得城市集聚便利服務的同時,也越來越遠離自然,依賴于汽車。在城市里急切需要創造接近自然,享受自然的空間,即步行空間。
而城市街道是城市的框架和肌理,是聯系城市空間的紐帶。步行系統的建設必然提高人的通行速度,提高道路通行效率,緩解交通擁堵,提高城市服務容量和服務水平,滿足更多企業和企業雇員的交通需求。因此,構建生態的步行系統,對城市可持續發展有著重要意義。
2 相關概念及理論闡述
2.1城市步行系統的生態意義
城市步行系統是實現各種客運交通的基礎條件,是城市中所有對公眾免費開放的步行空間的總和。步行空間作為城市中心區最主要的廊道形式,具有屏障和通道雙重生態功能。而步行廊道的寬度、曲度,以及斷口同樣也具有生態學意義。寬度與曲度的不同、廊道斷口的多少可以改變步行廊道其通道或者屏障功能的強弱。另外,步行系統的密度反映了步行系統的連通性。密度越大,通達性越強,越利于流的運動;但密度過大,道路占地增多,景觀破碎度就增加。
2.2 “源、匯”理論
“源”,是指一個過程的源頭,“匯”是指一個過程消失的地方。在景觀生態學中,“源”景觀是指在格局與過程研究中,那些能促進生態過程發展的景觀類型;“匯”景觀是那些能阻止延緩生態過程發展的景觀類型。
2.3 概念借引及延伸
為了能有效的對城市步行系統進行探討,本文嘗試借引景觀生態學中的“源”、“匯”理論,同時引入“流”的概念。在步行系統的構建中,“源”指步行活動的發生點,包括進入步行區域的交通入口節點和人車活動轉換的交通轉換節點;“匯”指步行活動的吸引點,包括一些能夠引起活動并獲得關注以及人流聚集的區域;“流”是由多個“源”通向多個“匯”的廊道網絡,也是人們在步行區域中的活動軌跡。步行系統構建的是在對已有“源”和“匯”的分析基礎上,進行改造并考慮增加,重點在于合理組織“源”和“匯”之間的“流”。
3 步行系統實例研究與設計
我們將以“源匯流”理論為核心指導,通過介紹江岸區江漢路步行街及周邊區域現狀步行狀況,整合步行現狀中存在的斷裂點,并根據現狀問題,提出行步系統的改進意見。
3.1 研究范圍及現狀
漢口江岸區位于武漢核心位置,是武漢市的商業和文化中心,具有悠久的歷史,極具代表性,因此選取江岸區為步行系統研究區。
1)現狀交通量調查
地塊內的主要交通格局為“兩步三橫四縱”,“兩步”為江漢路和沿江大道兩條步行道;“三橫”為三陽路、大智路和中山大道;“三縱”為京漢大道、中山大道和沿江大道。
我們選取地塊內勝利街和中山大道兩條道路做交通量調查,所有路段的車流量統計均以工作日高峰期測量為準,即對路段車流量取最大值。統計結果如表1所示。
根據不同交通工具的折算系數,將各種交通工具折算成小汽車,并計算車流量,來比較三條道路的交通量。通過對比可以看出,勝利街的車流量遠小于中山大道和沿江大道。調查可知,中山大道和勝利街均為兩車道,寬度都為8m左右,相比而言,中山大道承載的交通量較大,對步行干擾也較大,不適合開展步行道,而勝利街的車流量較小,對步行的干擾也較小,發展成步行體系中的“流”有明顯優勢。
2)公交站點與出租站點分布----“源”的分布
通過對市民到本研究區域的出行方式的選擇進行統計,可以得出,有54%的人選擇乘坐公交車到此,選擇出租車和步行的也不在少數,由此可見,步行街與周邊公交站點的組織十分重要,要處理好兩者之間的聯系。
如圖1、2所示,地塊內公交站點主要分布在沿江大道和中山大道上,江漢四路和大智路也分布較多,其服務半徑都比較適合來此出行的人群乘坐,但有些公交站點集中分布在勝利街上,造成交通壓力,給市民的步行出行帶來干擾。
出租車站點則沒有統一規劃,基本處于招手即停的狀態,出租車穿行于各條道路之間,給步行者帶來不安全因素,亟需進一步解決。
3) 行為場所——“流”的節點
①街道尺度
對于道路尺度的調查,勝利街屬于“一塊板”兩車道,大多路段寬度為8m,機動車與非機動車混行。兩側人行道有寬有窄,窄的1-2m,寬的達到4-5m,但大多路段過于狹窄,不能滿足市民出行需求,即使如此,人行道被占用的現象也較為普遍,更加加劇了出行難度。據我們調查統計,人行道被占用類型主要為商業門面侵占、機動車侵占和不合理的市政設施侵占(見表2)。
而對于江漢路步行街,街道寬度為10-12m,與兩側建筑高度比值約等于小于1,尺度適宜,能夠觀察建筑細部,既不會感覺壓抑,又不會感到空曠,心理感覺較好,加上由于沒有車輛干擾,大多市民對此反應較好。
②公共活動場所
調查統計中,市民一致反應較缺乏公共活動場所的,勝利街尤為明顯,基本上沒有駐足的地點。江漢路步行街相對較好,在購物的過程中會看到休息的座椅,活動的廣場等,但相對于過大的人流量而言,稍顯不足。
同時,市民對勝利街餐飲和休閑廣場的需求比重較高;而對步行街,則集中反映需求茶室、咖啡廳、廣場休閑等,對娛樂場所的需求相對都比較低。
4)街道家具——“流”的美化
①休憩設施
調查顯示,整條勝利街屬于嚴重匱乏路段,江漢路步行街由于步行街承載巨大的人流量,原有的休憩設施和休閑場地仍顯不足。
②環衛設施
在調查過程中,發現垃圾隨處堆放的現象在勝利街到處可見,超過60%的市民對此不滿意。
③景觀綠化
據統計,勝利街大多路段兩側的行道樹種植較好,44%的市民的對此反映較為滿意,只是缺少層次性,也有部分路段的行道樹不夠完善,需要整治。而江漢路步行街中,市民認為景觀綠化嚴重不足,不能夠滿足在購物中賞心悅目以及夏日遮陰功能,需要豐富。
④文化活動
勝利街一側為國家歷史文化保護區——元片區,因此勝利街的文化價值大大提高,但目前的文化氛圍遠遠不夠。而步行街雖有一定的文化活動,但大多都帶有濃重的商業色彩,不能體現江城特色。
調查反映出市民認為最需要改善的地方是休憩設施、環衛設施和綠化設施,其次是文化氛圍的營造和道路狀況的改善。
3.2步行系統規劃建議
1)制定保障步行街區健康發展的政策法規和管理措施
對于各種非功能性、妨害空間環境與功能合理發揮、阻礙步行街發展的不良現象,要從政策層面制定專門的法規管理措施加以管理和規范。
2)交通量的改善
嚴禁在勝利街上停車,建議把臨時車輛停在蘭陵路、蔡鍔路上,同時應該逐步完善公共停車場與大型公建附屬停車場的建設。
對交通量進行分流,建議把公交站點外遷到沿江大道上,來降低交通量。
3)對步行系統內外交通進行合理的布局組織
如圖3、4,建議公交站點與出租車停靠點即“源”的分布統一規劃和合理布局,各站點的具體布置應方便與步行街的步行系統相銜接以及考慮人流空間分布的均衡,同時基地內形成網狀步行系統,如圖4所示。
4) 空間構成要素的完善
如圖5,建議步行街空間要素的完善,從分析人的心理“興奮曲線”和“疲勞曲線”來進行配置。
建議在步行街道空間的適當位置設計一些有意思的節點空間,增長人們的興奮度,誘導人們的活動行為。
同時,根據疲勞曲線進行有效的空間形態組織,在人們達到疲勞點的時候設置合理的休息空間從而燃起下一輪的“步行行為”。
4 結語
當代城市生活不可能倒退回傳統步行時代,但是在不排除汽車的條件下,對城市空間步行化的研究是必要和客觀的。特別是在當前我國城市機動化快速發展的情況下,對城市步行問題進行系統深入的研究具有很強的理論和現實意義。
步行系統的的建立與完善,重點在于以下三個方面:
(1)“源”的合理分布,組織好人流的聚集于分散。
(2)“匯”的內容豐富,對人流產生巨大的吸引力。
(3)“流”的緊密銜接,使步行系統成為一個有機的整體。
本文對步行系統的研究僅限于空間布局上,在人文關懷層面及氣候層面上還有待進一步的研究,以達到真正完善的城市步行系統。
參考文獻:
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【關鍵詞】海綿城市 源頭做起 綜合規劃設計
1、從小做起,從源頭做起
隨著國家發展戰略的推進,城市建設用地快速增加,硬質不透水性的地面隨之不斷擴大,降雨時地面入滲量大為減少,匯流時間縮短,徑流峰值流量增大,給城市下游雨水集中排出帶來很大的壓力。并且,引發城市洪澇積水、河流水系生態惡化、水質污染加劇等問題。
近十幾年,歐美一些國家在對雨水處理問題上也都實踐著自己的做法,如,美國的低影響開發管理,英國的可持續發展水系統,澳大利亞的水敏感性設計等規劃設計理念,其核心都是基于源頭控制和延緩徑流量消減峰值流量,建立比較完善的城市排水系統,使區域開發建設后盡量接近于開發建設前的自然地表徑流及水文化狀態。
雨水源頭管控的價值遠大于后期治理,源頭減排水體包括了水質控制體積、地下水回補體積和源頭滯蓄體積,低影響開發一般是在進入市政管道之前,在一定的地塊面積內建立源頭分散式小型設施,如,凹型綠地、雨水花園、綠化屋頂、透水鋪裝、植草溝、雨水桶等,這對中小型降雨進行徑流總量和污染物的控制起到重要作用。以年徑流總量控制率及降雨量設計作為重要的控制目標和設計依據。當然,這些分散式的小型低影響開發設施對于應對大流域、特大暴雨時作用顯然是不足,一般的城市都有面臨著排水防澇、防洪、水資源缺乏等問題的困擾,要解決上述問題,必須將自然的蓄水塘、濕地、滯洪區等綠色基礎設施一同作為低影響開發工程的內容。
建設海綿城市重要的是順應自然,低影響的建設模式,最大限度地保護好原有的自然,保護好土地,保護好水生態環境等,總之,保護好大自然的生態體系。對傳統粗放城市建設模式下已受到破壞原有的自然生態環境加以修復,使城市生態多樣性并存。控制城市開發強度,城市開發一定要留足生態用地,增加水域面積,城市建設從規劃設計開始,全面采取屋頂綠化,滲透型路面,凹型綠地,人工集蓄池,人工濕地等,使得雨水積存凈化。采取種種低影響開發系統措施,有效減少地表徑流量,通過綠色基礎設施與灰色基礎設施相結合的雨水系統,達到暴雨時,能夠減輕雨水對城市運行的影響。
2、改變傳統認識 改變傳統單一建設
針對城市的快速發展,引發的城市病,提出了需要建設海綿城市,改變我國目前傳統的雨水排的越多、越快、越通暢越好,管收集、渠匯集、河道排放的三級體系。這種快排式,集中末端排除的單一做法。建設海綿城市依照“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針,將雨水滲透、滯留、集蓄、凈化、循環、使用及排除密切結合起來,使城市的雨水徑流量得到有效的控制。
城市每一塊建設用地都作為城市源頭建設用地,進行低影響開發源頭控制。新建、改擴建城市道路綠化隔離帶不能單一只考慮綠化的需求,要與城市雨水收集相結合,在用地條件可行時建設為下凹式綠地,下凹式綠地除滲透、滯留雨水外還可控制面源污染。改變傳統的綠地集中建設模式,在小區中、道路旁隨處建設下凹式接納雨水的街頭綠地。另,凸型綠地不僅不能起到調蓄、滲透、吸納、凈化等功能,還產生高耗水量和水土流失等問題。城市下凹式能夠接納雨水的綠地,應占城市整個綠地的60%以上。但要注意,由于路面徑流水質較差,道路綠化帶及直接接納道路雨水的綠地,景觀植物需選擇耐污染、耐浸泡的植物。人行道、自行車道、步行街、停車場等輕型荷載路面有條件的都應鋪裝成強透水性結構地磚,鋪裝率應在70%以上,對中小型降雨基本不產生地表徑流。在城市公園、文化廣場、休閑娛樂廣場都應建設收集雨水并且可以循環利用的蓄水池,同時,作為周邊居民的應急水源地。據中國 城市科學研究會水技術中心推出的一些先進技術,如,通過在蓄水池底鋪設表面經過處理的砂層,沙地雨水處理池和含氧量比普通雨水處理池提高了3倍,可使水長時間保持新鮮度。
3、建立城市綠色道路雨水系統
城市道路雨水徑流面源帶來的污染很嚴重的,污染負荷很高,因此,城市道路雨水控制與利用對保護城市水生態環境意義重大。一些道路雨水系統做的比較先進的國家早先年就已建設了道路雨水系統,如,英國排水系統中主要的植被過濾帶、雨水花園、雨水塘、濕地等都結合了道路建設系統實施,已成了城市道路排水設計的重要組成部分。法國在水法中規定,必須在道路周圍修建雨水塘以保護水源免受交通污染,同時,對路面徑流進行控制。在其他國家,如,德國、加拿大、新西蘭和澳大利亞等道路周邊通常都設置各類雨水濕地、雨水集蓄塘等滯留設施,不僅有效調蓄峰流量、消減道路徑流中的污染物,同時對生物多樣性的營造和景觀改善也有著顯著的效果。
在我國,今后的路規劃設計中也不能單一只考慮道路的行車線型、交通流量等,雨水規劃設計也不能單一只考察管道徑流量,排的越快、多越、越通暢越好,小管徑收集,大管徑匯集,河道排出的灰色雨水排放系統。道路系統規劃設計與雨水系統規劃設計一定要科學實效的緊密結合起來,充分利用道路周邊或更大范圍的自然條件及人工工程將雨水留滯凈化,建立起城市綠色道路雨水控制目標的排放系統。
4、發展中的海綿城市理念
海綿城市的建設是在不斷發展、不斷發現、不斷的創新過程。聯合國提出建設彈性城市,應對自然災害,城市必須在控制低碳可持續發展的同時,采取措施提高其彈性應對的能力,將多重災害降到最低點。所謂彈性就是要有一定的寬容度,能放能收。從城市水資源來說,把水循環的利用起來,每利用一次就是水資源增加了一倍,利用了二次就是增加了二倍,以此,就做到了水資源彈性城市。海綿城市的理念也就是這種發展創新的延伸。
建筑物的設計,要以降雨和建筑物的垂直綠化結合起來,將綠化植物長在建筑物的屋頂和墻壁上,建成垂直園林建筑物,不但使每一棟建筑物變成漂亮的園林建筑物,還會成為整個城市美麗的景觀,并將建筑物排下的雨水充分利用。
當一幢幢的建筑物都能成為園林式的建筑物,那每一幢建筑物就是一座微型低影響開發的海綿體,每一個海綿體組合起來的城市,這個城市就是這個海綿城市的載體。
參考文獻:
1.趙楊 李俊奇 王文亮 王建龍 王思思 宮永偉.海綿城市建設指南解讀之基本概念與綜合目標,中國給水排水2015,(04)