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流域水生态修复工程优先排序方法(下)

北极星环境修复网  来源:生态水利工程学  作者:董哲仁  2020/5/18 13:36:08  我要投稿  

北极星环境修复网讯:5.4.3多准则优先排序法

1.排序准则

按照相关法律法规和技术标准,结合规划流域的具体情况,参照5.2.4节内容,从中选择若干优先排序准则。作为示例,表5-4-2显示在流域范围内河道内栖息地修复与加强工程项目优先排序准则。共选择了4项准则:栖息地预期质量综合评价(见3.2.5节);深潭-浅滩序列数量(见3-1-1节);预期物种多样性评价(见1.2.4节);预期恢复历史栖息地比例。

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2.等级计分法

把每项准则的评价结果,划分成若干等级,按照不同等级计分。计分制可以选取1-4,1-5等。但是要求各项准则都选用相同的计分制。每个修复项目计分累计相加得到总分,也称优先排序指数PI(prioritization index)。

PI=∑i=1((PI)i) (5-4-1)

式中,PI-优先排序指数;(PI)i-等级计分值;n-准则数目。

实际上,各项计分代表各项准则的权重。在等级计分法中,对于权重有两种处理方法。一种是权重相同,另一种为突出重要的准则,预设较大的权重。

把计算结果PI值分为若干等级(如5级),分别代表排序最高、很高、高、中等和低。把排序分级标注在流域地图上,就得到流域生态修复工程项目优先排序分布图。最后,在优先排序的基础上,依靠专家判断和专业知识完成修复项目优先排序规划。

作为算例,表5-4-2中各项准则评价采用5级,计分制为1~5。各计分累计相加得到总分,即优先排序指数PI,最大可能PI值为20。假设算例4项准则计分分别为(PI)1=4、(PI)2=3、(PI)3=2、(PI)4=4,则PI=13。在该算例中,为突出栖息地预期质量准则,可以把(PI)1扩大2倍处理,(PI)1×2=8,则PI=17。这样就可以把预期栖息地质量较高的项目排到较为优先的位置。最后把排序等级划分为:最高(PI>14),很高(PI=9-14),高(PI=7-9),中等(PI=3-7),低(1-3)。

5-4-1链接

多瑙河鱼类洄游连通性恢复规划

多瑙河是欧洲第二大河。它发源于德国西南部,自西向东流经10个国家,最后注入黑海。多瑙河全长2850千米,流域面积约817,000km2,河口年平均流量6430m3/s,多年平均径流量2030亿m3。多瑙河支流众多,形成了密集的水网,成为众多鱼类种群的栖息地。60多年来,干流已建和在建水电站共38座,总装机容量5023MW,水能开发利用率为65%。加上船闸等通航建筑物,多瑙河干流共有56座鱼类洄游障碍物。在多瑙河的600多条支流上也建设了大批水电站和其他建筑物,具统计,分布在多瑙河干流以及主要支流上(流域面积>4000km2)的鱼类障碍物和栖息地连通障碍物共900多座。

多瑙河干支流上的障碍物对于长距离洄游鱼类如鲟鱼、西鲱鱼造成十分不利的影响。这些鱼类从黑海溯流而上,洄游数千公里到达多瑙河及其支流的上游地区产卵,但是中途遇到阻隔,特别是位于中游-下游交界处的铁门水电站影响甚大。对于中等距离洄游鱼类(>200km)如鲷鱼、乌鲂、小体鲟、赤梢鱼属、马鲅、软口鱼属、哲罗鱼和鳕鱼,由于障碍物阻隔,洄游也受到相当程度的影响。

多瑙河生态状况不能满足欧盟水框架指令(WFD)的环境要求,拆除鱼类洄游障碍物和设施是改善河流鱼类种群生态健康的关键,恢复流域连通性成为最主要的生态修复行动。多瑙河国际合作委员会(ICDDR)与流域各国合作,完成了多瑙河流域管理规划(DRBMP)。由于河道洄游障碍物数量大,而资金、土地、技术等资源有限,这就需要对于大量的障碍物进行优先排序,按照轻重缓急进行遴选,以此为基础制定连通性恢复行动计划,成为DRBMP的一个组成部分。优先排序采取改良的多准则多权重分级计分系统,用优先排序指数PI表示(Schmuts & Trautweis 2009)。

为保证连通性恢复工程的生态效果,建立了5种准则,反映洄游鱼类的特殊需求(表5-4-3)。这5项准则分别是:①洄游鱼类栖息地准则。恢复河流连通性首先要满足长距离洄游鱼类在干流洄游,其次满足长距离洄游鱼类在支流洄游,然后满足中等距离洄游鱼类洄游需求,至于短距离洄游鱼类则排序最后。②第一障碍物准则。鱼类从黑海溯源向多瑙河干流及其支流上游洄游产卵,多瑙河干流是长距离洄游鱼类的主要通道。所以位于多瑙河干流的河道障碍物,应给予较高排序。如果河道有多座障碍物,则处于靠下游位置的障碍物应获得比靠上游障碍物相对较高的排序。显然,最高级别的排序给予多瑙河干流最下游的障碍物,这是因为只有最下游的障碍物清除了,对于其上游的栖息地,无论对于长距离洄游还是中等距离洄游鱼类才能有效。③距河口距离准则。障碍物距离河口越近排序越高,反之排序等级越低。④重新连通栖息地长度准则。恢复连通后较长的河流栖息地赋予较高计分,具体按照河段尺度划分等级。⑤保护区准则。如果障碍物位于欧洲保护自然2000网范围内(European Natura 2000 network),就会赋予较高的权重。每项准则都划分为若干计分等级。按照改良的多准则多权重分级计分方法,每个障碍物的优先排序指数PI按照下式计算:

PI =M×(1+ F + D + L+ P) (5-4-2)

式中:M-洄游鱼类栖息地计分;F-第一障碍物计分;D-距河口距离计分;L-重新连通栖息地长度计分;P-保护区计分。

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式(5-4-3)体现了改良的多准则多权重分级计分系统的设计原则。首先,为恢复连通性遴选出5项准则,但是5项准则并非是并列的,其中洄游鱼类栖息地准则是最重要的准则,高于其他4项。反映在公式中,洄游栖息地计分M是基础值,其他4项表示为权重。这种算法能够保证在干流阻隔长距离洄游鱼类的障碍物PI值高于支流,也高于妨碍中等距离洄游鱼类障碍物的PI值。其次,在各项准则中计分分级不同,使不同准则的权重有所区别。即M=0~4;F=0~2;D=0~3;L=0~2;P=0~1。按照式(5-4-2)计算,PI的最大可能值是36,最小值为0(位于河源)。把PI值分为5级,即最高(PI>13),很高(PI=10-12),高(PI=7-9),中等(PI=4-6),低(1-3)。在流域地图上标出每个障碍物的PI值,就可以清楚了解多瑙河连通性恢复项目的优先排序(图5-4-1)。从图中可以发现,处于多瑙河下游的障碍物获得最高排序,PI>20,其次,妨碍长距离洄游鱼类的障碍物排序也较高(PI=8-10)。在长距离洄游鱼类障碍物中,位于德国巴伐利亚州河段障碍物较奥地利PI较高,这是因为前者的重新连通栖息地长度较长(L值),而且位于欧洲自然保护2000网内(P值)。支流障碍物距河口较近的PI值明显高于靠上游的障碍物。总体上,流域内671处参与排序障碍物中,有29处为最优先排序,99处获得中等排序,543处获得低等级排序。另外还有超过1/4障碍物目前没有参与恢复连通性排序(PI=0),这些障碍物或位于河源或位于人工渠道。流域内关键问题是位于多瑙河干流中游-下游间的铁门水电站Ⅰ、Ⅱ级(Ⅰ级水电站坝高60.6m,库容27.7亿m3,装机容量205万千瓦;Ⅱ级水电站水头8米,装机容量43.2万千瓦),因其阻隔作用使多瑙河最重要的鲟鱼沦为濒危物种,成为流域内最严重的生态胁迫,直接影响了区域的渔业生产。多瑙河流域管理规划(DRBMP)要求下一步开展铁门水电站大坝改建可行性规划,目标是允许洄游鱼类特别是鲟鱼能够自由洄游。

优先排序提供了一种指导性意见,至于在什么位置以及什么时候开展连通性恢复工程,那将取决于建设鱼道或者拆除障碍物的技术可能性;也涉及投资和国家生态修复规划。2015年多瑙河流域国家确定的108项帮助洄游鱼类项目开工建设。在欧盟水框架指令WFD 第二期(2021年)和三期(2027年)期间,将对600余项目进行权衡,其中一些洄游障碍物由于技术问题和不成比例的造价问题将不被拆除。

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原标题:流域水生态修复工程优先排序方法(下)

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