中國工程院院士鄧銘江:生態水利與大尺度調度研究與實踐
(國際環保在線訊)6月26日,由中國科學技術協會和青島市人民政府共同舉辦的(第十四屆)“2019青島國際水大會”在青島東方影都萬達星光島會議中心順利召開,來自全球50多個國家和地區的2500多名水業領域的專家學者、企業、政府和組織機構代表齊聚青島,共襄盛會,圍繞“水——生命之源,發展之基”的主題,展示技術、交流經驗、分享成果、凝聚共識、推動合作。國際環保在線作為本次大會的支持媒體,對大會進行專題報道。 26日上午的大會開幕式上,中國工程院院士鄧銘江發表了以“生態水利與大尺度生態調度研究與實踐”為主題的演講。(以下內容根據現場速記整理,未經演講人審核) 中國工程院院士鄧銘江 鄧銘江:尊敬的各位專家,各位業內的同仁,我報告的題目是生態水利與大尺度生態調度研究與實踐。什么叫大尺度呢?就是大時間尺度,大空間尺度。報告分四個部分。 首先講一講我們水利發展的沿革和生態水利的提出。水利這個詞在我們國家已經有兩千多年的歷史了,2009年中國大百科全書對水利的定義,重新進行了修正,在發展的前提下,增加了可持續性,刻意地弱化了人對自然強有力的控制,這樣一個指導思想增加了人與自然和諧共處,維護生態環境等一些前提的限制條件。水利的發展,主要經歷了從工程水利、資源水利、生態水利這樣的歷程。水利工程,主要強調的是依靠工程手段解決水問題,以強化對自然的控制為指導思想,這是我們過去的工程水利的思想。水利工程改變了河流的連通性和整個流域的配置格局,使我們賴以生存的生態環境受到了嚴重的威脅。1997年劉昌明院士提出了生態水利的概念,提出在水資源供給平衡中,把生態水利和環境水利結合在一起統籌考慮。這也是我們國家最早提出生態水利的概念。98洪水后,汪恕城提出了資源水利的概念,包括了開發、利用、治理、配置、節約、保護六個方面,優化配置、科學管理,使水資源在最大效果上發揮經濟和社會效益。 進入到本世紀初,我們通過水電科學院的董哲仁生態水工程學這一概念,他認為“生態工程學作為水利工程學的一個新的分支,是研究水利工程在滿足社會需求的同時,兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學”,指出工程學要吸收融合生態學等交叉學科的相關知識。 當前學術界,對生態環境保護目標,主要有以下四個表達方式,主要是對已經受損的生態環境的保護目標,一是完全恢復,第二個進行適當的修復,第三是創造,第四是自然化。完全恢復不可能,這四種對生態環境保護的目標不同,表示了對自然不同的態度,就目前的情況看,歐洲一些日本先進的國家,對修復和自然化,還是比較傾向的。 當前按照十八大生態文明建設的要求,我認為中國水利事業的發展,應該升級到廣義生態水利的階段。什么是生態水利?就是以尊重維護生態環境為主旨,開發利用、發展經濟,為人類的社會可持續發展提供服務。首先是以生態服務為主,生態的維護為宗旨。 所謂廣義的生態水利,首先它是基于生態系統的全視角,水是生態系統的重要指示部分,而不是獨立在生態系統之外的,而是把水利放在生態系統當中。這對生態的影響,要從規劃設計、開發利用、生態調度的全過程,第一個概念是全視角,第二個概念是全過程。以前我們比較注重中間過程,建設過程中對生態環境的影響,現在廣義生態學的概念是全視角全過程的。 因此,我給出了生態水利廣義的定義是,著眼于生態系統全視角,規劃—建設—運行全過程,服務于“三生空間”優化布局,研究水—生態—經濟主控要素交互耦合調控理論,探索生態調度、生態修復、生態安全的技術方法的一個多學科交叉的新型學科。 在此我們也引進了六個主要的研究方向,基于以上方向,我們過去的生態水利,多注重于工程建設對生態環境的影響,而廣義的生態水利,我們向前把它拓展到了規劃階段的“三生空間優化,三生用水合理配置”,同時我們把它又向后拓展到了后壩工時代的水利工程建設群,以及后工業化時代建設產生的水污染和對環境的影響,同時對生態調度和生態修復的理論方法開展研究。 下面我向大家介紹,我們團隊多年以來,在額爾齊斯河和塔里木河開展的生態調度的一些實踐成果。 塔里木河景觀 首先我們河流的位置在什么地方,大家知道新疆是我們國家最干旱的地區,166萬平方公里的土地面積,水資源只有全國的3%不到,降水稀少蒸發量大。在166萬平方公里的土地面積上有三座大山,三大盆地和三大河流,今天我要給大家介紹的是最北邊的河流一,是額爾齊斯河,還有塔里木河,首先看看塔里木河流域生態修復情況,103萬平方公里流域,人工力度擴大,河道斷流,生態環境嚴重惡化,特別是1972年大西海子水庫建成,造成下游河道斷流37年,左邊的塔克拉瑪干沙漠已呈現合攏的態勢。2001年國家投入107億對塔里木河進行綜合治理,其中重要的目標就是通過源流節水增加向干流送水,使得斷流的河道恢復到之前的3.5億立方米,這是一個最重要的治理目標。 我們的生態輸水是分了兩個階段,第一個向孔雀河向塔里木河下游輸水,第二個階段綜合治理初步見到成效以后,塔里木下游進入了常態化的輸水階段。目前已經連續19年,開展生態輸水。 這是輸水前,這是斷流30年以后,下流河道斷流的生態景觀(圖片)。這是生態輸水15年以后,就是目前的狀況,下游的生態景觀得到了明顯的改善。為此我們建立了橫向縱向豎向三維的監測評價體系,包括了地表水、地下水、土壤水,獲取了大量的一手資料。一是圍繞生態系統,研究動態水量分段的消化情況。二是實時掌握地下水和水位的動態響應情況。三是持續監測生態多樣性的變化情況。四是重點關注胡楊林的長勢和結構,以及胡楊林的生物量的變化情況。五是運用空間一體化的監測手段,持續監測植被覆蓋度覆蓋情況。六是高度關注準確掌握臺特瑪湖和生態修復情況。 研究發現,如果是僅僅只采取河道的線狀輸水,地下水的影響范圍十分有限,只有一公里,下線的河道將大量注入湖泊,形成水面無效蒸發。因此我們提出改變輸水方式,提出單河道輸水,雙河道和跨河道輸水,利用河叉和洼地進行面狀輸水這樣一個綜合的輸水方式。 同時還發現干旱地區的天然植被主要是依靠地表水形成地下水進行省長的,地下水埋深對生態修復有非常重要的作用:當地下水埋深2—4米時植被恢復等級是優,4—6米恢復等級良,6—8沒有恢復性,大于8米植被無法生長。因此我們呼吁地下水對胡楊林生產的結構特征和關鍵因素我們提出了基于地下水位調控的生態調度方案,通過各種輸水方式相結合,快速補給地下水,同時轉化為包氣帶水分,有效恢復兩河流域間的生態環境,在兩條河間形成穩定的地下水修復平臺,有了這樣的平臺,兩到三年不輸水,大型的喬灌木植被不會枯萎。 額爾齊斯河景觀 現在介紹額爾齊斯河的情況,這是最北邊的流入北冰洋的幾條河。額爾齊斯河是大西洋水系進入新疆北部的重要通道,是我們國家西部環流的重要水系通道,兩岸有200多萬畝的河谷林草,河道有23種北冰洋額爾齊斯河水系的土著魚類。近二十年來,額爾齊斯河干流和支流上相繼開發了許多的水電站和大壩工程,實施了跨流域調水,生態環境面臨著嚴峻的威脅。為了保護河谷生態系統,2001年水庫建成開始,就開展了一庫的生態調度和兩庫連調的生態調度。 這個反映出來我們19年來水庫調度和生態灌溉的實際情況,我們開展了50多次的生態調度,這是歷年水庫的自然入庫的洪峰流量,經過水庫調節基本上實現了每年下限流量達到800立方米/秒,這樣一個生態流量的要求,也就是漫灘洪水的要求。 通過研究生態的蓄水節率,建立監測評價體系,揭示生態—水文過程耦合規律,我們提出了七庫一干聯合調度,三次脈沖,漓漫灌溉,多尺度耦合生態調度方案。 什么叫七庫一干聯合調度,這是我們通過對這條河流支流和干流上七大水庫和西氣東輸主干線進行聯合調度,解決水文過程如何滿足生態蓄水,適時、適量、適溫的問題。 什么叫三次脈沖,同時滿足陸生生態和水生生態的要求,制定了三次脈沖的方案,4月底5月初,魚類產卵的時候進行一次調度,6月初初汛期進行調度,6月中旬再進行一次主訊期的調度。 什么叫漓漫灌溉,為了構建漓漫灌溉系統,水稻、小麥都有灌溉系統,生態也有灌溉系統。為了構建這樣一個河谷生態林草的漓漫灌溉系統,我們修建生態渠道、牧業大渠、疏通河岔、建立灌溉渠道,形成水網通達漓漫灌溉系統,目的就是要使七庫一干下線的水量,如何做到項八項灌溉,八區灌溉,應灌盡灌,使下線的生態水得到充分的利用。 這是25座生態閘的情況,這是牧業大渠的分布情況。 這幾個片子反映的是2017年河谷核心區,科克蘇濕地的情況,這是我見到最美麗的草原了。這是2018年實地調查的情況,在采訪牧民的過程中,牧民對我們的漓漫灌溉的效果,給予了一致好評。 今年這個月的6月7號,我們舉行了2019年的生態調度會議和開閘放水儀式,這是2019年的情況。 從衛星遙感資料顯示的情況看,額爾齊斯河核心地帶基本實現了漓漫灌溉全覆蓋,目前研究的成果看漓漫灌溉的效果得到了有效的保證,額爾齊斯河河谷草量提高了25%,核心區的植被已經恢復到了2001年的水平。 我們建設的生態魚道開始投入使用,收集了上萬的過魚視頻,監測到了大量的過魚信息。今年建設了世界最大的升魚機,開始投入運行了,視頻中發現很多珍貴魚類的身影,這個升魚機很先進。我們在正增放流、禁漁修養和生態調度的三重作用下,漁獲量逐年增生,生態調度和生態修復取得了卓有成效的業績。 最后兩句話結束今天的報告,第一句話,我們認為,生態調度與生態監測必須持之以恒,為此我們已經堅持了二十年。第二句話,生態調度和生態旅游是生產經營管理的未來方向。人間仙境,大美草原,大漠長河,金色胡楊,期待著大家的光臨,謝謝大家。
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