水能开发的生态效应

2022-09-21 15:08:42 来源:写作指导

 

0引言   对水能资源开发生态效应的研究长期以来,除了关注局部生态系统要素变化外,更多的是从流域的角度,将流域视为一个整体,综合分析水能资源开发可能对流域上下游或某一河段生态环境的影响。这些研究对于有效把握水能资源开发影响下生态系统发展变化的规律、特点起到了积极而有益的作用,研究结果的应用使水能资源开发的生态友好性不断得以提高。而在关注水能资源开发利用流域生态效应的同时,高山峡谷区的水能资源开发却面临着另一个更为突出的生态问题———由生态系统垂直地带性所导致的水能资源开发生态效应在海拔高层上差异,这种差异从局部来看,对水能资源开发的影响或制约更为直接、明显。因此,在综合分析水能资源开发生态效应的时候,除了应从流域纵向上考虑可能产生的效应外,还应对高梯度生态效应加以分析,进而更为全面、系统地对水能资源开发综合生态效应做出判断。   1高梯度生态效应概念的界定   所谓高梯度效应,又称作高度梯度效应,是指随着山地的海拔、相对高度以及坡度坡向变化而导致的自然—人文综合效应。不仅包括山地本身的自然—人文综合效应,也包括对与之相邻的洼地(河谷或盆地)或平地(高原面、平原等)的自然—人文的综合效应。这种效应是综合集成式的,形成了地球陆地表面独特的地—气—水—生—人的综合耦合系统[1]。参照此概念,可以对高梯度生态效应做出相应的界定,高梯度生态效应是指由于区域海拔、相对高度以及坡度坡向变化而导致的生态系统效应。相对于山地高梯度效应来说,高梯度生态效应重点强调的是山地自然—人文综合效应中的生态效应。重点强调的是随着海拔、相对高度变化而导致的生态系统构成要素、系统功能的变化。垂直分异、高度分层是山地特有的地域分异。山地有足够的海拔和相对高度是发生垂直分异、高度分层的两个基本前提。足够高的海拔使垂直性分异得以充分体现,足够大的相对高度则使垂直带性分异的产物———山地垂直带谱、生态高度分层更加完备。   2怒江水能开发中的高梯度生态效应分析   2.1水能开发中高梯度效应形成的基础   1)地质环境基础   怒江作为我国典型的高山峡谷区,所在区域在气候、土壤、植被等都体现出典型的高梯度差异,沿怒江三县沿线仅海拔在4000m以上的山峰就有四十多座,从河谷到山顶的最大海拔高差达到4390m。这种巨大海拔高差使怒江气候呈现出“一山有四季,十里不同天”的立体气候特征,进而使其生态系统垂直分异明显。同时,这一区域山体的岩石多呈破碎状,风化变质强烈,覆盖山体的土壤薄。坡度陡,重力地貌发育,在高山上部又都分布着较多的重力堆积物和一定数量的古冰碛物。由于这些堆积物的结构本来就比较松散,再加上半山以上地区每年冬春时节常为冰雪所覆盖,对松散的岩石土壤形成短时的坚固作用,而至夏季冰雪融化时又使之松动,这在一定程度上加重了地层结构的松散性,在多种因素的共同作用下,使得这一地区非常容易形成泥石流和山体滑坡之类的地质灾害[2]。怒江水能资源开发所面临的此种地质环境特点,是水能开发高梯度生态效应差异的基础所在。   2)生态环境基础   怒江州生境敏感区占了全州面积的85.84%,其中极度敏感区所占比例最大,占36.61%,其次为高度敏感区,占31.11%[3](表1),高度敏感区与极度敏感区所占比重超过全州土地面积的60%,说明整个怒江州面临的生物多样性保护责任重大,从空间分布来看,极度敏感区、高度敏感区大多集中于怒江沿岸人口密度高、人类活动频繁的地区,而这些区域也是水电站建设影响最为直接的区域。怒江水电开发将对怒江生态系统在垂直空间层面上的要素产生相应的影响,这种高梯度生态效应的显现是以生态系统要素、功能的特点为基础,由水能资源开发对生态系统不同海拔层所产生的扰动强度及生态系统的恢复能力所决定,重点强调生态系统的垂直地带性差异与水电开发关联时,所形成的生态效应差异及其综合效应。   2.2怒江水能资源开发主要高梯度生态效应分析   1)不同海拔层自然灾害工程诱发因素增加   怒江由于河流深切,造成一定临空面,加之怒江主要沿断裂带发育,易产生崩塌等现象,水电开发对区域地质、地貌及局地气候的影响存在高梯度差异,不同海拔层自然灾害的发生将因受水电开发影响程度的不同而出现不同;水库蓄水后,库区水体对岸体的侵蚀将加剧山地沟谷地段崩塌、滑坡以及泥石流等自然灾害的发生。由于不同梯级电站蓄水后库区水体对岸体的侵蚀存在高程差异,所产生的高梯度生态效应也存在差异。总体来说,怒江水能资源开发后,将对不同海拔层同类型或不同类型自然灾害发生的频率产生影响,由于工程本身所导致的自然灾害发生率在一定时间内将呈上升趋势。   2)生物生境空间发生垂直位移   从怒江水电开发对物种生境的影响来看,怒江流域过去由于人们认识的不足以及受资源开发手段的制约,森林资源作为一种获利较快的资源遭到大量破坏,海拔2500m以下的河谷地区由于人口集中、毁林开荒、陡坡垦殖等因素的影响,森林植被已遭受严重破坏,林地面积很少,2000m以下的低海拔河谷区森林则基本上被砍伐殆尽。怒江电站在蓄水后会淹没中山地带部分次生林,生活于该区域物种的生境造成影响,其中鹿马登电站、维西电站、泸水电站、六库电站所在区域分布有珍稀动植物,虽然珍稀动植物主要分布在自然保护区和海拔较高的人迹罕至地区,但水电工程对珍稀动植物的间接影响仍然存在。以规划中的马吉电站来看,马吉水电站正常蓄水位1570m时,将淹没林地面积28797亩,淹没陆地面积44.36km2,动物栖息地将受到影响,而大面积水域的形成,会为水域栖息种类创造更有利的条件,两栖爬行类的种类、数量有可能增加,一些原来没有的鸟类可能自动迁移到库区。整体来看,水电开发造成的河流连续性的中断,将对生物物种造成生境隔离效应。随着适宜某些物种生境的生境面积在景观中的减少,生境损失的重要性会逐渐增加。而新的生境的出现,将为新物种的迁入创造条件。#p#分页标题#e#   除对生物物种分布空间产生直接的影响外,水电建设所导致的水文过程的时间变化也将影响到相关物种生境的高程分布变化。怒江的鱼类、鸟类和植物的生长过程与水文过程具有密切的相关关系,怒江流域洪水期发生在6月初至11月中旬。洪水频次分布分两个时段。第一时段为6月下旬至9月上旬,其中7月下旬至8月上旬洪水频次占37.8%;第二时段是11月上、中旬。建设水库后经水库调节,原来洪水期的洪水峰值明显削弱,而枯水期的流量增加,当2座龙头水库建成后调节作用更明显,主要月份流量比天然情况减少约30%。水文情势的变化,将给流域的动植物带来不同程度的影响。如怒江云文鳗鲡,洄游距离能长达2000km,洄游产卵一般在丰水期,洪水期是其产卵旺盛期。卵和幼鱼的发育期都与水文状况有关,大坝建设后水文状况的变化,将直接或间接对其繁殖、发育产生影响。区内水流变缓有利于浮游及底栖生物的生长繁殖,喜缓流水生活和静水生活的鱼类的数量将在水库内增加,而一些适应怒江现河道生境的喜急流浅滩生境的鱼类,将会失去原有的栖息、繁殖场所及饵料来源[4]。某些植物其种子需要借助河流散布,特别是洪水期由于洪水的漫溢更增加了种子向河流两岸滩地传播的机会。建坝后,洪水期的洪水峰值的削弱,将使植物种子随水流散布的空间范围发生变化,从而影响其空间分布格局。对于河流廊道内的鸟类来说,其习性与气候因素有关,同时与河流廊道的植被、河流丰枯变化等生境因素都有密切的关系[5]。建坝前后,水文变化及其与动植物的生长关联见图1。   3)可利用土地空间缩减,生态压力增加   对于怒江来说,其大于25°的陡坡地占了全州土地总面积的60%以上,不宜作为耕地的面积比重较大,现有用地模式已对土地生态安全造成了巨大的压力。怒江州境内怒江、澜沧江流域11个梯级电站(其中苗尾电站不在怒江境内但影响、淹没涉及怒江)共淹没土地面积168.06km2,安置失地农民50699人,根据云南省大中型水电移民安置规划预测,怒江2020年水电移民安置用地需求量合计为3622.33hm2。其中,农用地3311.84hm2,占移民安置土地需求总量的91.42%;建设用地310.49hm2,占移民安置土地需求总量的8.58%。水电开发后,河谷区域耕地数量的减少,将迫使一些自发性的农业生产活动空间上移,包括陡坡耕地的开垦、放牧等农业活动。这种变化一方面改变了人类活动原来的影响区域,另一方面使整个区域可用于农业发展空间进一步压缩,作用强度进一步增加。与库区动植物为了适应新的环境而被迫改变其生境不同,人类生产生活空间的垂直位移,强度的增加,对生态环境的影响更为明显,将使怒江生态环境面临更高的压力。   4)景观空间格局重组   随着大坝蓄水后,生物生境的空间位移,农事生产活动空间范围的重组,将使怒江峡谷区域景观空间格局发生重组。这种重组最初表现为大坝建设及水库蓄水所导致的物理空间的变化。这种变化存在三种可能。第一种情形,原有生物生境空间及农事活动维持在水能开发之前海拔高程之内,景观空间变化仅表现为河谷区水域面积的增加,如图2中的类型A;第二种情形,原有生物生境空间及农事活动突破原来的海拔上限,向上位移,以弥补因水域边界上升所导致其原有活动空间的损失,如图2中的类型B。对于怒江来说,其中山带以上分布有世界级、部级及省级自然保护区,活动空间向上拓展的可能性较小,空间上限能否被突破,往往视需要保护区域的敏感性、重要性而定;第三种情形,上下空间边界的同时收缩,这种情形的发生往往是原来处于较高海拔区域保护区为了提高保护的有效性或生物生境自然变迁,使保护区空间范围向下延伸,使得人类生产生活空间区域进一步压缩,如图2中的类型C。以上三种情形空间变化示意见图2。   三种可能发生的情形中,空间变化类型C受到的压力最为明显,生态环境的承载量大大增加,水能资源开发可能导致的生态风险也随之增加;空间类型变化A所承受的生压力次之,空间变化类型B从空间范围来看,人类及生物相关活动的上移可弥补水能开发导致的空间损失,但人类活动影响区域的整体上移,势必也会增加怒江中山带以上区域保护与发展的矛盾。综合来看,无论怒江水能资源开发后,生物群落及人类活动空间如何变化,其生态景观格局都将发生重组,这种重组对于生物物种来说是一种新环境的形成,对于人类来说,虽然不像其它生物那样对这种空间变化敏感,但适应新的环境、新的发展政策将是一次重大的挑战。   3怒江水能开发高梯度生态效应的空间划分   根据不同的梯度,可以将水电开发的高梯度生态效应进行空间划分,如对某一重点生态保护区域,可将水电开发可能导致的影响分为重点影响区域、次级影响区及影响缓冲区等。而影响等级的确立则可根据不同的要素来确定,如处于生物多样性保护区,水电开发面临的生物多样性保护的约束较强,则可根据该区域生境敏感性或与生物多样性相关的因素来确定不同级别的影响区域。   结合怒江生态功能区的划分来看,怒江水电开发的高梯度生态关联可分为三个层次:2000m以下河谷地区是怒江人类活动的主要地区,也是水电工程建设的区域,水电开发带来的影响较直接,应重点关注水电开发对水体环境系统的影响;海拔2000~2500m之间,是土壤侵蚀敏感性较高区域分布较集中区,应加强水电开发过程对水土流失的防治及森林植被的保护;而2500m以上则是怒江重要的生态功能保护区,直接受水电开发的影响较小,但应重点考虑水电开发过程对自然灾害的潜在影响及自然保护区生物保护生境面积的需求(表2)。   4结语   区域地质空间类型的差异是生态系统垂直地带性差异产生的前提,生态系统空间构成的垂直地带性差异是水能资源开发高梯度生态效应差异产生的关键。水能资源开发生态效应的显现受多种因素影响,在关注水能开发中的流域纵向生态效应外,垂直空间上的效应也是综合评价水能开发生态效应的重点,特别对怒江此类高山峡谷区,其垂直空间上生态效应更为重要。在一定程度上,垂直空间上的生态效应的发挥对区域生态环境的变化起着决定性作用,对于怒江此类高山峡谷区域,高梯生态效应应作为其核心生态效应来加以考虑,以解决突出的生态问题。#p#分页标题#e#   高山峡谷区在提供有利的水电开发地质环境条件外,其地质环境特点也决定了水能开发生态效应的多样性,以怒江为例所讨论的水能资源开发高梯度生态效应,具有典型代表性。水能资源开发垂直空间上体现出的生态效应具有多层级性、立体性、交叉性的特点,对其生态效应的评价应在现有评价的基础上,进一步加强对高梯度生态效应特点的把握,以提高生态影响评价的科学性,全面性。调控措施方面则应根据不同高梯度生态效应的空间划分,采取分区调控的对策,建立合理有效的生态保护体系,协调水能资源开发与生态环境的关系。