小孤山水電工程對(duì)祁連山自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)影響及對(duì)策

霍玉俠,吳官勝,仝紀(jì)龍,袁九毅,王 穎

(1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,甘肅蘭州 730000;2.蘭州大學(xué)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究中心,甘肅蘭州 730000)

小孤山水電工程對(duì)祁連山自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)影響及對(duì)策

霍玉俠1,吳官勝1,仝紀(jì)龍2,袁九毅2,王 穎2

(1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,甘肅蘭州 730000;2.蘭州大學(xué)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究中心,甘肅蘭州 730000)

水電工程;自然保護(hù)區(qū);生態(tài)影響;對(duì)策;小孤山水電站;黑河

針對(duì)黑河小孤山水電站涉及祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)這一環(huán)境敏感區(qū)域,通過對(duì)工程建設(shè)的生態(tài)影響因素進(jìn)行識(shí)別,客觀分析了工程建設(shè)對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)影響的范圍與程度。結(jié)果表明,工程建設(shè)會(huì)對(duì)減水河段的自然生態(tài)體系產(chǎn)生較大影響;植被破壞會(huì)增大區(qū)域地表徑流,影響原有草地涵養(yǎng)水源的功效;工程的施工與運(yùn)行會(huì)縮小野生動(dòng)物的棲息空間,對(duì)巖羊及祁連山裸鯉的生存產(chǎn)生負(fù)面影響。為最大限度地減緩工程建設(shè)對(duì)保護(hù)區(qū)的影響,提出了保證下泄流量、做好水土保持、進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償?shù)冉ㄗh和對(duì)策。

水電資源作為一種清潔的可再生能源,對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少溫室氣體排放具有重要意義[1],但水電開發(fā)也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定影響[2-3]。近年來,隨著水電開發(fā)力度的加大,生態(tài)問題已成為水電事業(yè)發(fā)展的瓶頸[4]。黑河作為我國(guó)第二大內(nèi)陸河,水力資源豐富[5],目前已在其干流上開發(fā)建設(shè)了多個(gè)水電項(xiàng)目。小孤山水電站是黑河干流黃藏寺至鶯落峽河段水能八級(jí)梯級(jí)規(guī)劃的第六級(jí)水電站,工程位于祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),同時(shí)又處于河西走廊干旱綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)的上游,生態(tài)環(huán)境非常敏感。探討工程建設(shè)對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響及對(duì)策,對(duì)于保護(hù)自然資源、促進(jìn)水資源合理利用、保障區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

1 工程概況

小孤山水電站位于祁連山自然保護(hù)區(qū)西水保護(hù)站所轄的試驗(yàn)區(qū),是甘肅省第一個(gè)利用亞洲開發(fā)銀行貸款的清潔能源項(xiàng)目。電站為引水式水電站,由首部樞紐、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及升壓站等建筑物組成,屬中型三等工程,主要建筑物為 3級(jí),次要建筑物為 4級(jí),臨時(shí)性建筑物為 5級(jí)。電站總裝機(jī)容量 102 MW,保證出力 14.1 MW,多年平均發(fā)電量 3.91億 k W· h。樞紐工程正常蓄水位 2 060 m,相對(duì)高差約 20 m,總庫容 140萬m3。工程的主要任務(wù)是發(fā)電,同時(shí)可承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)。

施工區(qū)位于黑河干流上游大峽谷的下段、大孤山石臘板溝至小孤山之間,河段長(zhǎng)度約12 km,左右兩岸山地植被以禾本科亞高山草甸植物為主。

2 工程建設(shè)對(duì)保護(hù)區(qū)的生態(tài)影響識(shí)別

工程建設(shè)的內(nèi)容主要有樞紐工程、引水隧洞、廠房及生活管理用房,臨時(shí)工程主要有施工道路、土石料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)、施工場(chǎng)地及營(yíng)地等。工程對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響的范圍主要為庫區(qū)、壩址區(qū)、壩下游地區(qū)(重點(diǎn)為減水河段)、施工區(qū)(包括施工現(xiàn)場(chǎng)、土石料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)、施工營(yíng)地及施工道路等)及防護(hù)工程(包括庫區(qū)、壩區(qū)及廠區(qū))、土地整治工程、綠化工程及排水工程等的實(shí)施區(qū),以及運(yùn)行期的生活管理區(qū)和運(yùn)輸?shù)缆穬蓚?cè)區(qū)域。影響區(qū)域總面積約 18km2。

根據(jù)保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及水電站工程的性質(zhì)、規(guī)模與內(nèi)容,結(jié)合區(qū)域環(huán)境特征和主要敏感保護(hù)目標(biāo),對(duì)工程建設(shè)的生態(tài)影響對(duì)象進(jìn)行識(shí)別,見圖 1。

3 工程建設(shè)對(duì)保護(hù)區(qū)的生態(tài)影響

3.1 對(duì)區(qū)域自然體系生態(tài)完整性的影響

小孤山水電站在空間上的分布影響到 18 km2的區(qū)域,對(duì)保護(hù)區(qū)自然體系生態(tài)完整性的影響主要源于工程占地及水庫淹沒。該工程永久性占地 68.40 hm2,臨時(shí)性占地 30.83 hm2,直接占地總計(jì) 99.23 hm2,占影響區(qū)面積的 5.5%。

(1)區(qū)內(nèi)自然體系生產(chǎn)能力變化情況。工程建設(shè)使影響區(qū)生物量發(fā)生了變化,工程施工和運(yùn)行后區(qū)內(nèi)自然體系的平均生產(chǎn)能力由 193.5 g/(m2·a)降低至 188.6g/(m2·a),平均凈減少 4.9 g/(m2·a),減少幅度較小,因此工程對(duì)自然體系生產(chǎn)能力的影響是區(qū)內(nèi)自然體系可以承受的。

(2)區(qū)內(nèi)自然體系的穩(wěn)定狀況。對(duì)自然體系穩(wěn)定狀況的度量從恢復(fù)穩(wěn)定性和阻抗穩(wěn)定性兩個(gè)角度考慮。工程的實(shí)施使區(qū)域自然體系的生物量減少了 90.72 t,生產(chǎn)能力減少 4.9 g/(m2·a),對(duì)自然體系恢復(fù)穩(wěn)定性的影響不大,是區(qū)內(nèi)自然體系可以承受的。自然體系阻抗穩(wěn)定性是通過對(duì)植被異質(zhì)性程度的改變程度來度量的。項(xiàng)目建成后永久性占地 68.40 hm2,占影響區(qū)面積的 3.8%,其余 96.2%面積上的植被變化很小,仍可以維持現(xiàn)狀,這 96.2%面積上的植被是該區(qū)域具有動(dòng)態(tài)控制能力的部分,因此工程實(shí)施與運(yùn)行對(duì)區(qū)域自然體系中模地組分自身的異質(zhì)化程度影響不大。

圖 1 工程建設(shè)對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)影響對(duì)象識(shí)別示意圖

(3)工程減水河段水量變化影響分析。施工期主要是導(dǎo)流河段水流干涸,河灘草地生態(tài)系統(tǒng)受損,河道兩岸地表、地下水補(bǔ)給轉(zhuǎn)換發(fā)生變化,束窄河床平均流速增大,引起了導(dǎo)流河道兩側(cè)沖淤情勢(shì)的變化。工程運(yùn)行期樞紐工程壩體圍堰增高,黑河水流被引至引水隧洞,從而引起壩址至廠房間黑河干流河段水量大幅減少或斷流,造成區(qū)域生態(tài)體系水資源分配的變化和重新調(diào)整。工程位于祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),同時(shí)又處于河西走廊干旱綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)的上游,該區(qū)對(duì)水資源的變化非常敏感。因此,減水河段的形成會(huì)對(duì)區(qū)域生態(tài)體系產(chǎn)生較大影響,不利于天然河道兩側(cè)自然生態(tài)體系的穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 對(duì)植被及涵養(yǎng)水源的影響

(1)對(duì)植被的影響。工程區(qū)河流深切,基巖裸露,河段兩側(cè)山地植被以禾本科亞高山草甸植物為主,零星分布,基本上沒有喬木和灌木,覆蓋度在 15%左右。按工程占地及施工作業(yè)面限定范圍計(jì),破壞草地植被面積約為 45.8 hm2,影響物種以禾本科和菊種草本植物為主。若施工期管理不善,人為活動(dòng)超越作業(yè)區(qū),影響面積還會(huì)增大。

(2)對(duì)涵養(yǎng)水源的影響。祁連山自然保護(hù)區(qū)森林資源具有涵養(yǎng)水源的功能,其水文生態(tài)效益主要體現(xiàn)在 3個(gè)方面:一是林冠層對(duì)降水的截留與減弱徑流作用;二是枯落葉苔蘚層的蓄水作用;三是根系層的防止侵蝕與水文調(diào)節(jié)作用。以云杉林為例,冠層對(duì)降水的截留量占到降水總量的 28.4%;地表積累的枯枝落葉等地表物蓄積量為 97.3 t/hm2時(shí),容水量為 362.78t/hm2;根系容水量 58.3 t/hm2。就云杉林根系而言,其蓄水量為草地根系的 16.2倍,說明草地在保護(hù)區(qū)涵養(yǎng)水源作用方面并非起著關(guān)鍵作用。盡管如此,工程破壞草地 45.8 hm2,預(yù)計(jì)蓄水效果比破壞前少了一半,每年因草地被破壞而減少蓄水約1 000m3/hm2,因此工程占地會(huì)增大區(qū)域地表徑流,影響原有草地涵養(yǎng)水源的功效。

3.3 對(duì)生物資源及野生動(dòng)物棲息地的影響

(1)對(duì)保護(hù)物種及生物多樣性的影響。從工程布局看,電站壩址、渣場(chǎng)所在地屬保護(hù)區(qū)的未利用地;電站廠址及土石料場(chǎng)所在地屬保護(hù)區(qū)的牧地草場(chǎng),局部區(qū)域有灌叢生長(zhǎng);從保護(hù)區(qū)保護(hù)物種的生境分布看,大多生長(zhǎng)在陰坡、半陰坡的云杉林下,與鬼箭錦雞兒、甘青瑞香等物種伴生,而工程用地及施工區(qū)兩側(cè) 2.0km范圍內(nèi)不存在喬木林地,所以工程建設(shè)不會(huì)使保護(hù)區(qū)保護(hù)物種受到影響。同時(shí),受破壞草地草種均為常見物種,在保護(hù)區(qū)其他地域廣有分布,因此工程建設(shè)不會(huì)影響到物種的多樣性。

(2)對(duì)野生動(dòng)物的影響。工程區(qū)雖不屬野生動(dòng)物的主要棲息地,但國(guó)家 2級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物巖羊時(shí)有出沒,此外還棲息有部分鳥類、兩棲類和爬行類動(dòng)物。工程建設(shè)對(duì)野生動(dòng)物的影響既表現(xiàn)在工程占地方面,又表現(xiàn)在施工隊(duì)伍的活動(dòng)方面,兩種影響方式均縮小了野生動(dòng)物的棲息空間。在施工期如不文明施工,可能會(huì)對(duì)工程區(qū)內(nèi)棲息的野生動(dòng)物尤其是保護(hù)動(dòng)物造成一定的影響和傷害。工程運(yùn)行后,隨著交通條件的改善,來往車輛增多以及職工留宿,野生動(dòng)物的活動(dòng)空間、棲息區(qū)域會(huì)減少,尤其是獸類動(dòng)物的活動(dòng)可能會(huì)受到明顯影響。

(3)對(duì)水生生物的影響。工程影響河段分布有 4種土著魚類,即祁連山裸鯉、梭形高原鰍、酒泉高原鰍、新疆高原鰍,其中祁連山裸鯉為省級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物。大壩的建成不利于魚類的遷徙與基因交流,對(duì)魚類種群的繁衍產(chǎn)生一定影響;工程減水河段長(zhǎng)達(dá) 12km,如下泄流量不滿足要求,則在如此長(zhǎng)的減水河段就很難維持祁連山裸鯉正常生存所需的水生生態(tài)環(huán)境;工程庫容較小,水質(zhì)混濁,淤泥較多,庫區(qū)又無水生維管束植物分布,浮游生物及水生底棲無脊椎動(dòng)物的生存環(huán)境受到破壞,陸生昆蟲的生境也變差,在一定程度上對(duì)祁連山裸鯉的生存環(huán)境和食物來源產(chǎn)生了負(fù)面影響。

3.4 周邊梯級(jí)電站開發(fā)對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)影響的累積效應(yīng)

根據(jù)《甘肅省中型水電資源開發(fā)規(guī)劃報(bào)告》,在黑河干流黃藏寺至鶯落峽河段規(guī)劃了 8座梯級(jí)水電站。八級(jí)電站同時(shí)建成蓄水后,回水總長(zhǎng)度達(dá) 42.24 km,形成庫區(qū)總面積 21.44 km2,致使祁連山自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)相應(yīng)范圍被淹沒,生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化,生物資源與野生動(dòng)物棲息地受到影響,從而對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生影響。梯級(jí)電站大壩的建成,將黑河分割成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水生生態(tài)“島嶼”,產(chǎn)生多個(gè)魚類種群,種群之間無法自然交流基因,導(dǎo)致魚類遺傳質(zhì)量下降,甚至種群滅絕。同時(shí),8個(gè)梯級(jí)電站的建成將在 95 km的開發(fā)河段內(nèi)形成 57.5km的減水河段,河段內(nèi)生態(tài)用水量減少,生態(tài)環(huán)境遭破壞,水生及陸生生物受到影響[6]。單一水利工程的環(huán)境影響相對(duì)有限,而梯級(jí)電站開發(fā)的累積效應(yīng)將會(huì)嚴(yán)重改變河流生態(tài)系統(tǒng)的水域環(huán)境,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成重大影響。

4 建議與對(duì)策

水電工程的建設(shè)不可避免地會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定影響,但在前期對(duì)工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、在施工及運(yùn)行期進(jìn)行科學(xué)管理并采取有效的減緩措施,大多負(fù)面影響可以得到緩解。

(1)保證下泄流量。工程建成后,在壩址至廠址之間形成了 12km的減水河段,該河段無支溝水量補(bǔ)充。為了避免隧洞引水致使原黑河河道長(zhǎng)年干涸而影響兩岸生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定,在工程運(yùn)行期要分出一定的水量流經(jīng)原河道。根據(jù)相關(guān)資料,要求下泄水量不能低于電站壩址處黑河平均流量 47.5 m3/s的10%,即 4.75m3/s,這樣才能維持天然河道兩側(cè)自然生態(tài)體系的穩(wěn)定發(fā)展。

(2)做好水土保持。編制水土保持方案,落實(shí)水土保持工程和植物措施。施工時(shí)劃定擾動(dòng)范圍,嚴(yán)禁肆意破壞植被,設(shè)置護(hù)坡、擋墻及排水溝等。加強(qiáng)防火宣傳教育,做好火源管理,建立施工區(qū)森林防火及火警警報(bào)系統(tǒng),以確保森林資源安全。工程運(yùn)行后對(duì)管理區(qū)及永久道路進(jìn)行硬化與綠化,對(duì)臨時(shí)占地進(jìn)行平整覆土,以促進(jìn)植被的自然恢復(fù)。

(3)保護(hù)野生動(dòng)物。與保護(hù)區(qū)保護(hù)措施相結(jié)合,嚴(yán)禁施工人員傷害和捕殺野生動(dòng)物,在施工中嚴(yán)格界定活動(dòng)范圍,禁止工作人員進(jìn)入核心保護(hù)區(qū)和緩沖區(qū)。加大生態(tài)下泄流量,定期清除水庫淤泥,積極開展人工放流增殖活動(dòng),建議申報(bào)建設(shè)黑河祁連山裸鯉野生魚類自然保護(hù)區(qū),以促進(jìn)黑河土著魚類健康、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

(4)進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償。電站運(yùn)行后年均可實(shí)現(xiàn)利稅 2 500萬元以上,當(dāng)?shù)卣畱?yīng)從電站收入中提取一定比例的生態(tài)補(bǔ)償資金,用于保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與建設(shè),從而降低并補(bǔ)償工程建設(shè)造成的生態(tài)影響。還可與有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行碳交易,簽署清潔能源開發(fā)項(xiàng)目減少二氧化碳排放量抵消額購(gòu)買協(xié)議,獲得碳匯收益。

(5)加強(qiáng)生態(tài)管理。在施工及運(yùn)行中,規(guī)范施工行為,加大執(zhí)法力度,將祁連山流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)納入法制化、制度化的軌道。確立水土保持責(zé)任制,大力開展相關(guān)法律法規(guī)的宣傳工作,提高職工及周邊群眾保護(hù)生態(tài)環(huán)境及自然資源的意識(shí)。按照相關(guān)要求做好流域開發(fā)規(guī)劃及全面評(píng)價(jià),降低流域開發(fā)中對(duì)單個(gè)電站進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)而導(dǎo)致的局限性。

5 結(jié) 語

小孤山水電站清潔發(fā)展機(jī)制的實(shí)施,將為西部地區(qū)更好、更快地發(fā)展可再生能源,促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展起到示范和帶動(dòng)作用。但水電開發(fā)也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來不利影響,尤其當(dāng)工程涉及自然保護(hù)區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)域時(shí),造成重大環(huán)境影響的可能性更大。因此,在水電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行中,應(yīng)深入了解工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的不利影響,首先從設(shè)計(jì)方案上進(jìn)行優(yōu)化,摒棄可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成重大影響的方案,避讓自然保護(hù)區(qū)等生態(tài)敏感區(qū)域,優(yōu)化后仍造成生態(tài)影響的,應(yīng)有針對(duì)性地采取預(yù)防、減緩、恢復(fù)、補(bǔ)償及生態(tài)管理等對(duì)策措施,將工程建設(shè)的不利生態(tài)影響降至最低。

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X45

A

1000-0941(2010)12-0013-03

霍玉俠(1985-),女,甘肅天水市人,碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境評(píng)價(jià)、規(guī)劃與管理。

2010-06-15

(責(zé)任編輯 孫占鋒)