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拉西瓦水电工程对区域生态影响分析

2017-05-22 02:25:47中国水电物资网

  拉西瓦水电工程对区域生态影响分析郭乔羽李春晖崔保山-,2,杨志峰-,2*北京师范大学环境科学研宄所,水环境模拟国家重点实验室,北京100875;北京师范大学水科学研宄所,水沙科学教育部重点实验室,北京100875)瓦水电站是西电东送“工程北部通道的重要组成部分,工程所在区域属生态环境较为敏感和脆弱的青藏高原。论文在阐述拉西瓦水电站区域生态现状的基础上,度量了其所在区域的植物生产力和生物量,并以工程的初步设计为依据,重点分析了工程可能对区域植物生产力和植物生物量、景观格局和生物多样性等产生的影响,并提出了相应的控制对策。分析结果表明,在采取一定管育措施后,拉西瓦水电工程建设对区域生态产生的影响是可接受的。

  水利水电工程大坝的修建常使原本完整的流域生态系统被分隔成上游、水库和下游三部分,促使局地气候、水文条件以及物质循环和能量流动等发生变化,可能产生诸多的生态问题,导致流域生态系统某些不可逆转的改变K14L,如改变水流的自然循环,改变河道和冲积平原的生物和物理特征K5:7L,破坏河流以及地下水的连续性K8,减弱河口的造陆过程从而减小可供使用的栖息地面积,切断鱼类的洄游路线等。

  随着水利水电工程的建设,工程环境影响的研究在国内外得到广泛开展。我国对水利水电工程环境影响的研究始于20世纪70年代末。目前大型水利工程环境影响评价制度已较为完备,针对工程环境影响的回顾性调查也得到了积极开展K13.通过前期预测和后期调查的多年实践,已逐步认识了工程建设可能对流域环境造成的影响,并建立了一些影响预测模型。但由于长期以来我国环境工作的重心是污染治理,在水利水电工程环境影响研究工作中表现为侧重于评价建成投产后区域大气、水、土壤等的污染状况和质量等级,而忽视了工程对生态系统造成的更为敏感和不可逆的影响。随着杯境影响评价技术导则非污染生态影响》15的颁布实施,生态影响评价已成为水利水电工程环境影响评价的重要组成部分。目前,非污染生态影响评价已在多项水利水电工程中开展,但由于这项工作开展的时间较短,技术方法尚未成熟,还需更多的实际工作来完善这一制度。拉西瓦水电站是西电东送“工程北部通道的重要组成部分,工程所在区域属生态环境较为敏感和脆弱的青藏高原,探讨工程对区域生态的影响对于推动水利水电工程生态影响评价的发展具有积极意义。本文以拉西瓦水电站为实例,分析讨论了工程可能对区域植物生产力和生物量、景观空间结构以及区域生物多样性等方面的影响,并提出了相应的保护措施。

  1拉西瓦水库区生态环境基本特征黄河拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界的龙羊峡峡谷出口石门处,是黄河基金项目:国家重点基础研究发展规划(1999043605)黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理“资助。

  第一:郭乔羽1977女,青海西宁人,博士研究生,主要从事环境影响评价规划方面的研究。

  上游25座梯级水电站中紧接龙羊峡电站的第二座,水库回水与龙羊峡电站的尾水衔接,工程初步设计装机容量5600MW,是整个黄河流域目前规划中装机容量最大的水电站,电站建成后将承担西电东送“北线和大电网骨干调峰的任务。

  以拉西瓦水电站下游的贵德水文站为代表站,该段多年平均流量666m3/.,多年平均含沙量0.062kg/m3;坝址以上流域面积占黄河全流域面积的17.8%,而水量占全流域的45%,是全流域大面积产流量最高、侵蚀模数最小的地区之一(15*.经上游已建的龙羊峡水库调节,径流年内分配较均匀,年际变化较小。

  工程所在区域地处大陆腹地,中纬度内陆高原,为典型的半干旱大陆性气候,冬长夏短,气候干燥,降水高度集中在5~9月;库区两岸山大沟深,气温、降雨量随海拔及地形的变化有很大差异*.随着海拔上升,区域内依次分布有温性草原、灌丛和高山草甸或草甸草原;区内森林已遭到大面积破坏,仅保留残存次生类型;河谷和低山地段大多被开辟为农田(21'22*.区域生态地理动物群属于高地森林草原动物群,陆生动物除能见到多种昆虫、鸟类外,哺乳类动物以鼠类、兔类为多;大型哺乳类动物已极为罕见。相邻贵德、贵南两县域内共有国家一级保护动物3种,二级保护动物18种(23.该段黄河内浮游植物以硅藻和绿藻为主,浮游动物在干支流中很少采到,河边浅缓水湾处有不少底栖动物,另有鱼类10几种(23.但随着上下游水电工程和围河造田工程的兴建,河道鱼类明显减少。

  2拉西瓦水库区植物生产力与生物量度量绿色植物的生产力是区域生态系统物流和能流的基础,也是生物与生态环境之间相互联系最本质的标志,对区域的植物生产力和生物量进行度量是认识区域生态环境现状和工程建设对其影响的基础。

  2.1区域植物生产力和生物量现状评价目前,通常利用净初级生产力来度量区域植物生产力。植物净初级生产力是指单位时间、单位面积内植被重量的增加量,可通过实际监测或模型计算的方法得到;而植被生物量是单位面积植物的总重量,多采用对地球各类生态系统生物量的估算值。常用于计算植物净初级生产力的是H.Lieth提出的植物气候生产力经验公式4'25!:2为依据年降水量P+m)估算的水分生产力;而植物净生产力取「1、「2两者中较小的一个。

  拉西瓦水库所在区多年平均气温7.2F,多年平均降水量254.0mm,代入式(1)、式2)可得,评价区的植物热量生产力为1 126.24g/(m2*a),植物水分生产力为465.6g/(m2*a)。从计算结果可以看出,水分是评价区影响植物净生产力的瓶颈因素,受其限制,区域实际植物净生产力应接近于465.6g/(m2*a)。

  罗天祥等在收集青藏高原160个森林区和35个草原区实际监测资料的基础上,建立了计算植物净生产力的气温一降水模型:7卫星ETM影像的解译,得到区域土地利用类型图),结合青藏高原不同利用类型土地净生产力和生物量的实测资料,可计算得到评价区的平均植被净生产力和生物量分别为779.89g/(m2,a)和2植物净初级生产力的估算很难得到准确数据,利用不同方法计算得到的结果有所差异,但基本可以认为区域的植物净初级生产力约为465.6~779.89g/(m2,a)。根据全球资料统计气世界温带草原平均第一性生产力为500g/(m2,a),草原净生产力的最低限值是182.5g/6m2*a)。同时,工程所在区的平均生物量2 040g/m2,高于全球温带禾草原生物量的平均值(1600g/m2)的草地生态系统属环境资源型拼块,在区域内广泛分布,占评价区面积的78.94%,其中高、中、低覆盖度草地的面积比例分别为5.49%、47.46%和26.00%,该拼块连通程度好。以青海云杉2ceacras./io1ia)、青林2ceawi1.()、冷杉+6ie.)、油松)、落叶松5ar6)以及灌丛林地为主的林地生态系统属于残留型拼块和人为引入型拼块,在区内分布少,仅占评价区面积的4.43%,连通程度差,但仍是对区内生态环境质量具有动态控制功能的拼块之一。以旱地为主的人工植被生态系统,属于引入型拼块,种植春小麦7rric'*)、油菜8rassicacampestris9%r.ole/*,%)等,占评价区面积的4.70%.城镇、村庄和工矿等建筑用地构成的人工生态系统是引入型拼块,占评价区面积的0.62%.以河流、滩地和水库为主的水库河流生态系统属于环境资源型拼块,主要为黄河及其支流、龙羊峡水库等,占评价区面积的3.91%.沙地、裸地等构成的未利用土地属资源型拼块,占评价区面积的7.39%.区域内主要环境资源拼块是草地拼块,其中又以中、低覆盖度草地为主。依据初步设计18%,工程建成运行后,水库淹没、工程永久建设占压等将使耕地、林地和草地的面积有所减少,而相应水域和建筑用地的面积将有所增加。

  区域景观由拼块、廊道和模地3个部分组成,模地是景观的背景区域,很大程度上决定着生态体系的性质,对生态体系的动态起主导作用。

  采用传统方法判定区域景观的模地,计算区域各拼块密度此)、频度钇)、景观比例*p)和优势度钇)的现状值和预测值(表2)。由表2可知,预计工程建成后耕地拼块的优势度值下降0.09%,林地下降0.14%,草地下降0.16%,未利用土地下降0.06%,而水域上升0.45%,建筑拼块上升0.03%.林地和草地面积的减少会对生态环境产生一定的负面影响,但其优势度值变化幅度较小,草地的模地地位并未改变。

  4拉西瓦水电站建设对生物多样性的影响4.1对植被的影响拉西瓦水库运行蓄水后,对淹没线以下的植被将造成重大破坏;水库淹没区域主要是黄河上游的龙羊峡峡谷,峡谷两岸山体陡峻,河谷狭窄,多为裸露岩体,植被较稀疏。淹没区域中没有林地,仅有耕地16.6hm2,草地1143.2hm218.工程的砂石料场开挖和堆存、道路建设和建筑物占地等活动都将破坏地表,造成植被的损失。工程移民安置过程中需开辟新的饲草饲料基地和种植业基地,可能使区域原有的植被组分、结构发生较大变化。

  水库蓄水产生的气候效应也可能影响区域的植被状况。龙羊峡水库建成后,局地气候有微小变化,但对植物的影响极小;而拉西瓦水库面积远小于龙羊峡水库,可能产生的气候效应更加微不足道,不会对区域植被产生明显影响,区域植被的演变仍将受大气候的控制。以龙羊峡水库为参照,就小范围而言,由于水面相对加宽,植被成分会发生一定的变化。在水库周边,一方面可能出现沉水植物和挺水植物,如:水毛茛!atrachiumtri-chophyllum(chaix)F.schulfz.)、目艮子菜fWamogeio:能升高,土壤的毛细管作用使地下土壤盐分积聚于土壤表面,可能形成盐渍层,使低地盐生植物在库周占优势。因此,水库淹没可能使原有的近岸草原植被类型向后迁移,加上水生植物的侵入,近库区域的植被成分、结构和种类配置可能发生一定变化,但随着海拔的升高,这种影响会逐渐减弱直至消失。

  4.2对陆生动物的影响工程建设对植被产生的影响,进而会对陆生动物的栖息环境造成影响。水库蓄水后,由于水面加宽,可能使岸边出现沼泽地或水生植物的草地,为鸟类,如黑颈鹤=rusni-gricollis)23等提供了有利的栖息环境,区域内生态喜水鸟类的数量可能有所增加。

  拉西瓦水电站地处青海东部农业区,农牧业生产比较发达,自然生态环境已受到人类活动的深刻影响。特别是在过去的几十年中,区域内的大型兽类已显着减少,甚至绝迹;而鼠类、鼠兔类等小型兽类却在人为干扰生态环境中大量繁殖。尽管水电站的建设会增加区域中人为干扰生态环境的比重,但由于工程的直接影响区域集中于原有的人类活动频繁区以及龙羊峡峡谷段,因此,由于栖息地面积减小而加剧陆生生物种间竞争的可能性较小,进而对野生兽类产生不利影响的可能性较小。

  4.3对水生生物的影响拉西瓦水库蓄水后,水体环境将发生较大变化,主要表现为流速减缓,泥沙下沉,透明度增加,加之营养盐的积累等原因将有利于水体中浮游生物和底栖生物的繁殖和发展,其种类和数量在蓄水之后可能有所上升。浮游植物中硅藻仍将占优势,蓝藻和绿藻的数量也会明显增加。而浮游动物中砂壳虫和多枝轮虫等数量会有所增加。底栖动物在水库曲湾一带的数量也会明显增加,但仍以摇蚊幼虫Chironomussp.)为主。

  水库蓄水使河流生态环境转变为水库生态环境,有利于适应静水水体的花斑裸鲤Gymnocyprisecloni)、黄河裸裂尻鱼chizopygopsispylzowi)和骨唇黄河鱼ChuanchialaBiosa)23的生存繁衍。而饵料条件的改善,可能使鱼类的增长速度有所加快。但是对于厚唇裸重唇鱼GymnCiptychuspachycheilus)等流水性鱼类,水库蓄水对其生存环境产生不利影响,数量可能减少。建坝阻隔对洄游性鱼类将带来巨大影响。拉西瓦水电站是黄河上游水电梯级开发的第二级,上游有龙羊峡水电站,下游有李家峡、刘家峡等水电站。这些水电站已经在黄河上游河段形成了重重障碍,因此,工程建设不会对洄游性鱼类造成新的影响。

  5结语拉西瓦水电站所在区域的生态体系有一定抵御内外干扰的能力和受到破坏后的恢复能力,但是区域的生态环境较为脆弱,在工程建设中应力求减少对自然生态环境的破坏,同时还必须加强生态管理与生态恢复。针对工程建设可能的生态影响,提出下列管育措施。

  ⑴工程所在区域植被覆盖较差,土壤中腐殖质含量低,地表植被和土壤一经破坏后恢复较为困难。故在工程建设过程中应尽可能减小地表开挖面积,施工公路尽量使用已有的道路,特别是施工区表层土壤应单独存放,以便工程建设期结束时回填覆盖、植树种草。

  *2+工程所在区域的生物量水平较低,对工程施工将永久性占用的草地和耕地,通过移民安置和异地抚育两种方式进行补偿。而对工程临时性占用的林地、草地和耕地也要在工1994-2011ChinaAcademicJournalElectronic程建设期结束时进行复垦和抚育,恢复其原有的景观类型。在对渣场的恢复中应特别注意的是,工程所在区域地处大陆腹地,干旱少雨,蒸发量大,木本和草本植物为汲取充足的水分,其根系都很发达,因此在恢复渣场地表植被时,堆渣层以上必须回填覆盖足够厚度的土层;或在废渣堆放过程中配合足够数量的土,废渣和土混合堆放;或者在设定点位深挖,回填土壤,保证植物生长。

  "3)建立工程项目生态管理区,编制相关条例。在工程建设过程中开展生态与环境监理,使环境保护措施以及水土保持措施能切实在工程建设过程中得到实施。制定施工占用土地异地抚育及恢复的详细计划,特别应加快对新增裸地的绿化速度。

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