摘要: 针对我国对生态系统适应性管理还缺乏统一的认识，以及缺乏在水库型水源地实地应用的情况，从生态系统适应性管理基本概念出发，分析了水库生态系统特征、生态胁迫因子，构建了水库型水源地生态系统适应性管理框架，提出了以饮水安全为目标的水库型水源地生态适应性管理方案。通过对水库型水源地生态系统适应性管理的探索，有助于加强我国水源地生态系统有效管理，对水源地管理和保护具有积极的理论与实践指导意义。

关键词: 饮水安全; 生态系统; 水动力条件变化; 适应性管理; 水库型水源地

中图法分类号: X52 文献标志码: A 文章编号: 1001-4179(2012) 09-0096-04

Study on ecosystem adaptive management of reservoir-type drinking water sources

CHEN Chunhao1，ZHAO Xianfu2，HU Juxiang2， JIN Keli1，LI Lianggeng1，LUAN Jianguo3

 

Abstract: In the light of the lack of unified understanding on ecosystem adaptive management and practical application in the reservoir-type water sources，based on basic concept of ecosystem adaptive management，an analysis on the ecological system characteristics and the ecological stress factors of reservoir is presented．An ecosystem adaptive management framework is established， and an ecosystem adaptive management program of reservoir-type drinking water sources aiming at drinking water safety s developed．The research on ecosystem adaptive management framework of reservoir-type drinking water sources will promote the effective ecological management of water sources area in China and has theoretical and practical guidance for water sources area management and protection．

 

Key words: drinking water safety; ecological system; water dynamics condition variation; adaptive management; reservoir-type water sources

1 概述

随着水环境污染加剧，为保障供水水质良好，有条件的城市纷纷转由水库供水。水库型水源地在沿海一些省份已占县以上城市集中式饮用水源地数量的70%以上，其他非水库供水城市也在积极创造条件转由水库供水[1]，水库型水源地的数量和供水人口正在不断增加。因此，做好水库型饮用水水源地的管理和保护，维系水源地生态系统健康，是实现持续提供安全饮用水的重要保障。

根据《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》(中发[2011]1 号) 提出的到2020 年“城镇供水水源地水质全面达标”的要求，全国许多重要水库型饮用水水源地正在实施水质达标建设工作以保障饮用水安全，不仅制定了相关规划和方案，还积极实施水源地生态修复、水质监测、藻类监测、生态系统健康评价、生物监测预警、污染事故防范预警等多项管理和保护措施，构建水源地安全保障体系[2]。但是，许多水库仍面临富营养化趋势加剧，面源污染尚未得到根本控制，内源污染日益突出，藻类异常增殖和水华暴发导致水库生态系统结构和功能受损等。

当前，生态系统适应性管理(Adaptive ecosystemmanagement) 作为一种新的理论与操作手段，在许多西方发达国家的水资源管理中得到运用并取得成功[3-7]。生态系统管理是基于对生态系统特征、结构和过程的理解，并从系统性的角度分析和制定管理策略。生态系统管理与传统管理的根本区别在于: 适应性管理是从试错角度出发，管理者随环境变化特别是不确定的影响，不断调整战略来适应管理需要; 而传统管理模式一般采用行政指令，对不确定问题考虑甚少，管理滞后现象突出[3]。生态系统适应性管理是一种全新的管理理念，它以长期的可持续发展为目标，通过有效的政策和技术手段来实现，将生态系统适应性管理理念和方法应用到水库型水源地管理，是水库型水源地管理理论与实际的迫切需要。由于水库型水源地生态系统具有复杂性、事件发生的不确定性和人类对生态系统认识的有限性，实施生态系统适应性管理就能不断调整现有的管理措施，通过实践和监测来检验和修正管理模式，从而达到一种非线性的适应性动态管理。

目前我国对生态系统适应性管理还缺乏统一的认识，对水库型水源地实施这种先进的管理模式也缺乏研究，有关理论方法也有待于进一步的发展完善。本文根据水库型水源地生态系统特征和生态胁迫背景，探讨水库型水源地实行生态系统适应性管理的可行性及方案。

2 基本特征与理论框架

适应性管理是指围绕系统管理的不确定性展开的一系列规划、设计、监测、资源管理等行动，确保系统整体性和协调性的动态调整过程，目的在于实现系统健康及资源管理的可持续性[3]。水库生态系统适应性管理是以水库生态系统可持续性，以及社会、经济、生态系统综合效用的最大化为目标，在不断探索、认识水库生态系统内在规律、干扰过程的基础上，采取的以提高实践与管理水平为目标的系统过程，其核心任务是对水库生态系统驱动因子的恢复力、适应性及生态系统适应循环的辨识，并在此基础上提出管理模式与对策。

水库生态系统适应性管理的基本特征包括以下3个方面:

(1) 恢复力。表示水库生态系统受干扰后回到原有系统状态的能力。

(2) 适应性。是水库生态系统外部驱动因子及内在过程恢复力基本特征的综合响应。

(3) 生态系统适应循环与跨尺度影响。即在两个干扰事件之间，生态系统将经历入侵、保持、破坏、调整4 个环节。

生态系统适应性管理概念框架一般包括:

(1) 明确需要解决的问题。

(2) 制定管理的目的和目标。

(3) 建立概念性模型，对主要生态胁迫因子和不确定因素进行识别。生态系统适应性管理过程中，由于生态系统演替方向变化或者系统功能调整的影响，需要根据水库生态系统的目标实时调整管理目标。因此，水库生态系统管理目标不是一成不变的，而是一个随生态系统不断调整适应的循环过程。

(4) 对不同适应性管理措施可能带来的影响进行模拟计算与分析。

(5) 根据优化决策，实施具体的适应性管理措施。

(6) 建立协同适应性管理平台，实现统一管理。

(7) 重新对问题、目标、概念性模型、措施和监测计划进行评价和调整，建立合理的监测网络与评价体系，包括评价指标、评价方法与标准，是决定评估管理成败的重要环节[7]。

生态系统适应性管理以生态系统各要素或整体恢复力为调控与管理的目标，使复杂的、难以预测的生态系统演替与发展有了新的理论与操作手段，通过分步实施、调整，达到保持水库生态系统可持续发展，或新的演替条件下社会、经济、生态效用最大化的目标。

3 生态系统特征及胁迫因素分析

3．1 特征分析

水库是一种介于河流和湖泊间的半人工半自然的水体，受防洪和调蓄的影响，水位波动较大，生物多样性远低于天然湖泊[8]。水库建成初期通常还具有河流特征，伴随蓄水过程，水位上升、流速下降、水流滞留时间延长、生物群落由流水性种类向静水性种类演替、生态系统结构与水动力条件发生明显变化。水库生态系统的演替主要分为3 个阶段: 营养物质上涌期、生态过程协调稳定期和水库富营养化及功能丧失期[8]。水库生态系统适应性管理的目标之一是使水库尽可能长时间维持在生态过程协调稳定期。

即使在稳定期，由于水库调度与利用，使库水位高频率波动，常常导致水生生物缺乏足够的时间完成生活史，种群数量难以维持。因此水库中生物以r －对策者为主，浮游生物成为最能反映水库生态状况的类群，在水库生态系统中起关键作用。分析水库型水源地生态系统特征应主要关注两个关键问题。

(1) 水库生态系统的结构与过程。结构与过程是生态系统研究的核心。在水库中，营养状况和食物网结构反映了物质在水库生态系统中的循环过程，是分析水库生态系统特征的基础。水库中存在着多种重要的生态过程，如: 初级生产(光合作用) 、生物捕食与被捕食、生源要素的生物地球化学循环等，均会对水库生态系统的组成和演替产生影响，水库生态系统特征分析主要是建立在这些过程的分析基础之上。

(2) 关键生态过程驱动因素。水库中的一些理化及水文因子，如: 水动力扰动、热分层、热混合以及水位变动等，大多会对水库关键生态过程产生影响。此外，外部环境，如水源地所在流域经济发展而引起的污染物输入、沿岸植被带破坏以及由于流域内土地利用格局调整而引起的水文和土壤侵蚀变化等，也会给水库生态系统的变化带来重大影响。

水库型水源地生态系统特征分析是制定管理决策的核心步骤，并可为实施水库生态修复、生物操纵等技术和管理措施提供直接依据。

3．2 生态胁迫因素分析

水库型水源地生态系统适应性管理需要对水源地区域生态系统各要素的驱动因子、限制性条件进行深入分析。从水源地区域生态特征、区域生态系统功能出发，可分析得出水源地流域主要生态胁迫因素如下。

(1) 水库型水源地一般存在降水季节分布不均、水量变化大、水滞留时间短的特点，而水源地基本功能，如供水、水量调节、灌溉、防洪等常常受到降水的影响，导致水库自净能力及抗干扰能力减弱。

(2) 如果流域的非点源、点源污染排放未得到有效控制，将对水库生态系统产生巨大压力，甚至导致水华暴发，严重影响水库生态系统健康。

(3) 水库生态系统演替方向或者系统功能往往受人类干扰活动影响，如在水库中大量放养鱼类，而放养鱼类比例和生态类型不合理，会导致水库部分生态位缺失。

(4) 水库消落带是水陆之间的过渡性连接带，具有水陆两种类型的生态系统结构、功能和独特的景观特征，生态系统十分脆弱。

(5) 流域人口密度过大，公路、铁路运输繁忙且与水库之间无隔离防护设施，旅游规模过大，都会产生水源地安全隐患。

4 生态系统适应性管理方案

4．1 管理框架

实施生态系统适应性管理需要建立一套完整的框架体系，本文参考国内外生态系统适应性管理的实践经验[9]，提出了水库型生态系统适应性管理框架。管理框架包括5 个部分: 数据收集(实地监测、历史资料) 、水库生态系统特征及生态问题识别、水库生态系统管理目标及概念性模型、生态系统适应性管理效果监测及评价、生态系统适应性管理对策，见图1。

(1) 根据历史资料与现场监测结果分析生态系统特征，一方面可辨析水库目前存在的生态问题，确定水库生态系统管理目标; 另一方面可建立生态系统概念模型。

(2) 适应性管理则系根据生态系统管理目标，结合概念性模型，简单模拟，探讨管理对策，并对实施效果进行监测与评价，依据评价结果修正管理目标与概念性模型，循环往复，不断完善。

(3) 监测是判断水库生态系统管理效果的基础，通常的水环境监测是采取物理、化学手段，而科学准确地认识水库生态系统还应考虑生态学信息。生态学信息来自生态监测，包括水库生态系统生物群落各组分的变动情况，人为干扰后的生物种群动态和群落演替过程等。

4．2 关键技术

(1) 概念模型建立。多数概念模型针对的是未被干扰的自然水体，少数考虑了人类活动因素。各种概念模型的尺度不同，采用的非生命变量侧重点也有所不同，主要包括水文学和水力学两大类参数。对于水库生态系统而言，现有模型从不同角度理解水库生态系统的概念框架，各自有其局限性，因此需要针对水库的具体情况构建概念模型。

(2) 监测与评价技术。生态系统管理策略可以看作是一种有待于通过研究和监测来检验和修正的假设。适应性管理在很大程度上有赖于生态系统状态的监测与评价，在监测项目、评价技术和管理对策的制定过程中，应开展深入的讨论[7]。监测项目应包括与水库系统管理决策密切相关的内容。随着生态系统状态的变化和认识水平的提高，对监测内容及评价技术进行必要的调整，这是适应性管理的特点之一。

4．3 管理目标

水库型水源地生态系统适应性管理将水源地所在区域的整个生态环境考虑在内，通过对系统内部组成、结构、过程和功能的研究，以及对输入和输出的调控来达到满足社会需求和管理目标。具体目标如下:

(1) 保持高质量的水源地自然环境;

(2) 保护水源地生物多样性;

(3) 养护水源地关键生境;

(4) 增强水源地关键生态过程;

(5) 确保水源地生态系统健康、供水安全等。

4．4 需要注意的问题

生态系统适应性管理是在多种矛盾影响的情形下处理和解决各种生态系统管理问题的，通过监测手段进行论证和检验各种理论、技术和措施的实施效果，并根据新的认识和反馈信息，结合最新技术，对原方案进行修改、完善和提高。但是对于水库型水源地这样复杂的大系统而言，还难以真实地把握生态系统的特征，可能导致生态系统管理的盲目性。生态系统管理只能依赖对生态系统现有的理解和生态系统机能的一些典型论证来进行，而这些了解和典型论证是临时的、不完整的，受各种影响而变化，存在不确定性。

5 结语

生态系统适应性管理于20 世纪90 年代由发达国家提出，经过近20 a的发展，已日趋完善并广泛应用，在国外已有不少成功的案例，如澳大利亚一些城市边缘带的水循环管理、美国西部俄勒冈州海岸带的管理、南佛罗里达州的湿地恢复、科罗拉多河上关于厄尔尼诺南方涛动等极端气候事件的管理等。这些成功的案例为解决水库型水源地生态系统管理问题提供很好的借鉴。

当今中国，由于社会经济的发展导致水资源日益匮乏，水源地保护面临严峻挑战。找出一条既适合水源地区域发展，又有利于生态环境改善，并能保障饮用水安全的途径，是水源地生态系统适应性管理的核心。本文在研究生态系统适应性管理的基本理论及概念框架的基础上，分析了水源地生态系统特征及胁迫因素，提出了水库型水源地生态系统适应性管理方案，并进行了简要的分析与说明。通过对水库型水源地生态系统适应性管理的探索，有助于我国在极端水旱灾害频发情形下，对水源地生态系统实施有效管理，对水源地管理和保护具有积极的理论与实践指导意义。

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作者简介: 陈春浩，男，工程师，主要从事水生态保护及水资源管理工作。