高山峽谷區(qū)水能開(kāi)發(fā)高梯度生態(tài)效應(yīng)研究—以怒江為例

包廣靜

（云南財(cái)經(jīng)大學(xué) 國(guó)土資源與持續(xù)發(fā)展研究所，昆明 650221）

長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)水能資源開(kāi)發(fā)生態(tài)效應(yīng)的研究，除了關(guān)注局部生態(tài)系統(tǒng)要素變化外，更多的是從流域的角度，將流域視為一個(gè)整體，綜合分析水能資源開(kāi)發(fā)可能對(duì)流域上下游或某一河段生態(tài)環(huán)境的影響。這些研究對(duì)于有效把握水能資源開(kāi)發(fā)影響下生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展變化的規(guī)律、特點(diǎn)起到了積極而有益的作用，研究結(jié)果的應(yīng)用使水能資源開(kāi)發(fā)的生態(tài)友好性不斷得以提高。而在關(guān)注水能資源開(kāi)發(fā)利用流域生態(tài)效的同時(shí)，高山峽谷區(qū)的水能資源開(kāi)發(fā)卻面臨著另一個(gè)更為突出的生態(tài)問(wèn)題—由生態(tài)系統(tǒng)垂直地帶性所導(dǎo)致的水能資源開(kāi)發(fā)生態(tài)效應(yīng)在海拔高層上差異，這種差異從局部來(lái)看，對(duì)水能資源開(kāi)發(fā)的影響或制約更為直接、明顯。因此，在綜合分析水能資源開(kāi)發(fā)生態(tài)效應(yīng)的時(shí)候，除了應(yīng)從流域縱向上考慮可能產(chǎn)生的效應(yīng)外，還應(yīng)對(duì)高梯度生態(tài)效應(yīng)加以分析，進(jìn)而更為全面、系統(tǒng)地對(duì)水能資源開(kāi)發(fā)綜合生態(tài)效應(yīng)做出判斷。

1 高梯度生態(tài)效應(yīng)概念的界定

所謂高梯度效應(yīng),又稱(chēng)作高度梯度效應(yīng),是指隨著山地的海拔、相對(duì)高度以及坡度坡向變化而導(dǎo)致的自然—人文綜合效應(yīng)。不僅包括山地本身的自然—人文綜合效應(yīng),也包括對(duì)與之相鄰的洼地（河谷或盆地）或平地（高原面、平原等）的自然—人文的綜合效應(yīng)。這種效應(yīng)是綜合集成式的,形成了地球陸地表面獨(dú)特的地—?dú)狻说木C合耦合系統(tǒng)［1、2］。 參照此概念， 可以對(duì)高梯度生態(tài)效應(yīng)做出相應(yīng)的界定，高梯度生態(tài)效應(yīng)是指由于區(qū)域海拔、相對(duì)高度以及坡度坡向變化而導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng)。相對(duì)于山地高梯度效應(yīng)來(lái)說(shuō)，高梯度生態(tài)效應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是山地自然—人文綜合效應(yīng)中的生態(tài)效應(yīng)。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是隨著海拔、相對(duì)高度變化而導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素、系統(tǒng)功能的變化。

垂直分異、高度分層是山地特有的地域分異。山地有足夠的海拔和相對(duì)高度是發(fā)生垂直分異、高度分層的兩個(gè)基本前提。足夠高的海拔使垂直性分異得以充分體現(xiàn),足夠大的相對(duì)高度則使垂直帶性分異的產(chǎn)物—山地垂直帶譜、生態(tài)高度分層更加完備。

2 怒江水能開(kāi)發(fā)中的高梯度生態(tài)效應(yīng)分析

2.1 水能開(kāi)發(fā)中高梯度效應(yīng)形成的基礎(chǔ)

2.1.1 地質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)

怒江作為我國(guó)典型的高山峽谷區(qū)，所在區(qū)域在氣候、土壤、植被等都體現(xiàn)出典型的高梯度差異［14］，沿怒江三縣沿線(xiàn)僅海拔在4000m以上的山峰就有四十多座，從河谷到山頂?shù)淖畲蠛０胃卟钸_(dá)到4390m。這種巨大海拔高差使怒江氣候呈現(xiàn)出 “一山有四季，十里不同天”的立體氣候特征，進(jìn)而使其生態(tài)系統(tǒng)垂直分異明顯。同時(shí)，這一區(qū)域山體的巖石多呈破碎狀，風(fēng)化變質(zhì)強(qiáng)烈，覆蓋山體的土壤薄。坡度陡，重力地貌發(fā)育，在高山上部又都分布著較多的重力堆積物和一定數(shù)量的古冰磧物。由于這些堆積物的結(jié)構(gòu)本來(lái)就比較松散，再加上半山以上地區(qū)每年冬春時(shí)節(jié)常為冰雪所覆蓋，對(duì)松散的巖石土壤形成短時(shí)的堅(jiān)固作用，而至夏季冰雪融化時(shí)又使之松動(dòng)，這在一定程度上加重了地層結(jié)構(gòu)的松散性，在多種因素的共同作用下，使得這一地區(qū)非常容易形成泥石流和山體滑坡之類(lèi)的地質(zhì)災(zāi)害［3］。怒江水能資源開(kāi)發(fā)所面臨的此種地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，是水能開(kāi)發(fā)高梯度生態(tài)效應(yīng)差異的基礎(chǔ)所在。

2.1.2 生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)

怒江州生境敏感區(qū)占了全州面積的85.84%，其中極度敏感區(qū)所占比例最大，占36.61%，其次為高度敏感區(qū)，占31.11%（表1），高度敏感區(qū)與極度敏感區(qū)所占比重超過(guò)全州土地面積的60%，說(shuō)明整個(gè)怒江州面臨的生物多樣性保護(hù)責(zé)任重大，從空間分布來(lái)看，極度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)大多集中于怒江沿岸人口密度高、人類(lèi)活動(dòng)頻繁的地區(qū)，而這些區(qū)域也是水電站建設(shè)影響最為直接的區(qū)域。怒江水電開(kāi)發(fā)將對(duì)怒江生態(tài)系統(tǒng)在垂直空間層面上的要素產(chǎn)生相應(yīng)的影響，這種高梯度生態(tài)效應(yīng)的顯現(xiàn)是以生態(tài)系統(tǒng)要素、功能的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，由水能資源開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)不同海拔層所產(chǎn)生的擾動(dòng)強(qiáng)度及生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力所決定，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的垂直地帶性差異與水電開(kāi)發(fā)關(guān)聯(lián)時(shí)，所形成的生態(tài)效應(yīng)差異及其綜合效應(yīng)。

表1 怒江生境敏感性評(píng)價(jià)表

2.2 怒江水能資源開(kāi)發(fā)主要高梯度生態(tài)效應(yīng)分析

2.2.1 不同海拔層自然災(zāi)害誘發(fā)的工程因素增加

怒江由于河流深切，造成一定臨空面，加之怒江主要沿?cái)嗔褞Оl(fā)育，易產(chǎn)生崩塌等現(xiàn)象，水電開(kāi)發(fā)對(duì)區(qū)域地質(zhì)、地貌及局地氣候的影響存在高梯度差異，不同海拔層自然災(zāi)害的發(fā)生將因受水電開(kāi)發(fā)影響程度的不同而出現(xiàn)不同;水庫(kù)蓄水后，庫(kù)區(qū)水體對(duì)岸體的侵蝕將加劇山地溝谷地段崩塌、滑坡以及泥石流等自然災(zāi)害的發(fā)生。由于不同梯級(jí)電站蓄水后庫(kù)區(qū)水體對(duì)岸體的侵蝕存在高程差異，所產(chǎn)生的高梯度生態(tài)效應(yīng)也存在差異。總體來(lái)說(shuō)，怒江水能資源開(kāi)發(fā)后，將對(duì)不同海拔層同類(lèi)型或不同類(lèi)型自然災(zāi)害發(fā)生的頻率產(chǎn)生影響，由于工程本身所導(dǎo)致的自然災(zāi)害發(fā)生率在一定時(shí)間內(nèi)將呈上升趨勢(shì)。

2.2.2 生物生境空間發(fā)生垂直位移

從怒江水電開(kāi)發(fā)對(duì)物種生境的影響來(lái)看，怒江流域過(guò)去由于人們認(rèn)識(shí)的不足以及受資源開(kāi)發(fā)手段的制約，森林資源作為一種獲利較快的資源遭到大量破壞，海拔2500m以下的河谷地區(qū)由于人口集中、毀林開(kāi)荒、陡坡墾殖等因素的影響，森林植被己遭受?chē)?yán)重破壞，林地面積很少，200Om以下的低海拔河谷區(qū)森林則基本上被砍伐殆盡。怒江電站在蓄水后會(huì)淹沒(méi)中山地帶部分次生林，生活于該區(qū)域物種的生境造成影響，其中鹿馬登電站、維西電站、瀘水電站、六庫(kù)電站所在區(qū)域分布有珍稀動(dòng)植物，雖然珍稀動(dòng)植物主要分布在自然保護(hù)區(qū)和海拔較高的人跡罕至地區(qū)，但水電工程對(duì)珍稀動(dòng)植物的間接影響仍然存在。以規(guī)劃中的馬吉電站來(lái)看，馬吉水電站正常蓄水位1570m時(shí)，將淹沒(méi)林地面積28797畝，淹沒(méi)陸地面積44.36km2，動(dòng)物棲息地將受到影響，而大面積水域的形成，會(huì)為水域棲息種類(lèi)創(chuàng)造更有利的條件，兩棲爬行類(lèi)的種類(lèi)、數(shù)量有可能增加，一些原來(lái)沒(méi)有的鳥(niǎo)類(lèi)可能自動(dòng)遷移到庫(kù)區(qū)。整體來(lái)看，水電開(kāi)發(fā)造成的河流連續(xù)性的中斷，將對(duì)生物物種造成生境隔離效應(yīng)。隨著適宜某些物種生境的生境面積在景觀中的減少，生境損失的重要性會(huì)逐漸增加。而新的生境的出現(xiàn)，將為新物種的遷入創(chuàng)造條件。

除對(duì)生物物種分布空間產(chǎn)生直接的影響外，水電建設(shè)所導(dǎo)致的水文過(guò)程的時(shí)間變化也將影響到相關(guān)物種生境的高程分布變化。怒江的魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和植物的生長(zhǎng)過(guò)程與水文過(guò)程具有密切的相關(guān)關(guān)系，怒江流域洪水期發(fā)生在6月初至11月中旬。洪水頻次分布分兩個(gè)時(shí)段。第一時(shí)段為6月下旬至9月上旬，其中7月下旬至8月上旬洪水頻次占37.8%；第二時(shí)段是11月上、中旬。建設(shè)水庫(kù)后經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)，原來(lái)洪水期的洪水峰值明顯削弱，而枯水期的流量增加，當(dāng)2座龍頭水庫(kù)建成后調(diào)節(jié)作用更明顯，主要月份流量比天然情況減少約3O%。水文情勢(shì)的變化，將給流域的動(dòng)植物帶來(lái)不同程度的影響。如怒江云文鰻鱺，洄游距離能長(zhǎng)達(dá)2000km，洄游產(chǎn)卵一般在豐水期，洪水期是其產(chǎn)卵旺盛期。卵和幼魚(yú)的發(fā)育期都與水文狀況有關(guān)，大壩建設(shè)后水文狀況的變化，將直接或間接對(duì)其繁殖、發(fā)育產(chǎn)生影響。區(qū)內(nèi)水流變緩有利于浮游及底棲生物的生長(zhǎng)繁殖，喜緩流水生活和靜水生活的魚(yú)類(lèi)的數(shù)量將在水庫(kù)內(nèi)增加，而一些適應(yīng)怒江現(xiàn)河道生境的喜急流淺灘生境的魚(yú)類(lèi)，將會(huì)失去原有的棲息、繁殖場(chǎng)所及餌料來(lái)源［5］。某些植物其種子需要借助河流散布，特別是洪水期由于洪水的漫溢更增加了種子向河流兩岸灘地傳播的機(jī)會(huì)。建壩后，洪水期的洪水峰值的削弱，將使植物種子隨水流散布的空間范圍發(fā)生變化，從而影響其空間分布格局。對(duì)于河流廊道內(nèi)的鳥(niǎo)類(lèi)來(lái)說(shuō)，其習(xí)性與氣候因素有關(guān)，同時(shí)與河流廊道的植被、河流豐枯變化等生境因素都有密切的關(guān)系［6］。建壩前后，水文變化對(duì)動(dòng)植物的影響示意見(jiàn)圖1。

2.2.3 可利用土地空間縮減，生態(tài)壓力增加

對(duì)于怒江來(lái)說(shuō)，其大于25°的陡坡地占了全州土地總面積的60%以上，不宜作為耕地的面積比重較大，現(xiàn)有用地模式已對(duì)土地生態(tài)安全造成了巨大的壓力。怒江州境內(nèi)怒江、瀾滄江流域11個(gè)梯級(jí)電站 （其中苗尾電站不在怒江境內(nèi)但影響、淹沒(méi)涉及怒江）共淹沒(méi)土地面積168.06km2，安置失地農(nóng)民50699，根據(jù)云南省大中型水電移民安置規(guī)劃預(yù)測(cè)，怒江2020年水電移民安置用地需求量合計(jì)為3622.33hm2。其中，農(nóng)用地3311.84hm2，占移民安置土地需求總量的91.42%；建設(shè)用地310.49hm2，占移民安置土地需求總量的8.58%。水電開(kāi)發(fā)后，河谷區(qū)域耕地?cái)?shù)量的減少，將迫使一些自發(fā)性的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)空間上移，包括陡坡耕地的開(kāi)墾、放牧等農(nóng)業(yè)活動(dòng)。這種變化一方面改變了人類(lèi)活動(dòng)原來(lái)的影響區(qū)域，另一方面使整個(gè)區(qū)域可用于農(nóng)業(yè)發(fā)展空間進(jìn)一步壓縮，作用強(qiáng)度進(jìn)一步增加。與生物為了適應(yīng)新的環(huán)境而被迫改變其生境不同，人類(lèi)生產(chǎn)生活空間的垂直位移，強(qiáng)度的增加，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響更為明顯，將使得怒江的生態(tài)環(huán)境面臨更高的壓力。

2.2.4 景觀空間格局重組

隨著大壩蓄水后，生物生境的空間位移，農(nóng)事生產(chǎn)活動(dòng)空間范圍的重組，將使怒江峽谷區(qū)域景觀空間格局發(fā)生重組。這種重組最初表現(xiàn)為大壩建設(shè)及水庫(kù)蓄水所導(dǎo)致的物理空間的變化。這種變化存在三種可能。第一種情形，原有生物生境空間及農(nóng)事活動(dòng)維持在水能開(kāi)發(fā)之前海拔高程之內(nèi)，景觀空間變化僅表現(xiàn)為河谷區(qū)水域面積的增加，如圖2中的類(lèi)型A。 第二種情形，原有生物生境空間及農(nóng)事活動(dòng)的突破原來(lái)的海拔上限，向上位移，以彌補(bǔ)因水域邊界上升所導(dǎo)致其原有活動(dòng)空間的損失，如圖2中的類(lèi)型B。對(duì)于怒江來(lái)說(shuō)，其中山帶以上分布有世界級(jí)、國(guó)家級(jí)及省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，活動(dòng)空間向上拓展的可能性較小，空間上限能否被突破，往往視需要保護(hù)區(qū)域的敏感性、重要性而定。第三種情形，上下空間邊界的同時(shí)收縮，這種情形的發(fā)生往往是原來(lái)處于較高海拔區(qū)域保護(hù)區(qū)為了提高保護(hù)的有效性或生物生境自然變遷，使保護(hù)區(qū)空間范圍向下延伸，使得人類(lèi)生產(chǎn)生活空間區(qū)域進(jìn)一步壓縮，如圖2中的類(lèi)型C。以上三種情形空間變化示意見(jiàn)圖2。

三種可能發(fā)生的情形中，空間變化類(lèi)型C受到的壓力最為明顯，生態(tài)環(huán)境的承載量大大增加，水能資源開(kāi)發(fā)可能導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加；空間類(lèi)型變化A所承受的生壓力次之，空間變化類(lèi)型B從空間范圍來(lái)看，人類(lèi)及生物相關(guān)活動(dòng)的上移可彌補(bǔ)水能開(kāi)發(fā)導(dǎo)致的空間損失，但人類(lèi)活動(dòng)影響區(qū)域的整體上移，勢(shì)必也會(huì)增加怒江中山帶以上區(qū)域保護(hù)與發(fā)展的矛盾。綜合來(lái)看，無(wú)論怒江水能資源開(kāi)發(fā)后，生物群落及人類(lèi)活動(dòng)空間如何變化，其生態(tài)景觀格局都將發(fā)生重組，這種重組對(duì)于生物物種來(lái)說(shuō)是一種新環(huán)境的形成，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，雖然不像生物那樣對(duì)這種空間變化敏感，但適應(yīng)新的環(huán)境、新的發(fā)展政策將是一次重大的挑戰(zhàn)。

3 怒江水能開(kāi)發(fā)高梯度生態(tài)效應(yīng)的空間劃分

根據(jù)不同的梯度，可以將水電開(kāi)發(fā)的高梯度生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行空間劃分，如對(duì)某一重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)區(qū)域，可將水電開(kāi)發(fā)可能導(dǎo)致的影響分為重點(diǎn)影響區(qū)域、次級(jí)影響區(qū)及影響緩沖區(qū)等。而影響等級(jí)的確立則可根據(jù)不同的要素來(lái)確定，如處于生物多樣性保護(hù)區(qū)，水電開(kāi)發(fā)面臨的生物多樣性保護(hù)的約束較強(qiáng)，則可根據(jù)該區(qū)域生境敏感性或與生物多樣性相關(guān)的因素來(lái)確定不同級(jí)別的影響區(qū)域。

結(jié)合怒江生態(tài)功能區(qū)的劃分來(lái)看，怒江水電開(kāi)發(fā)的高梯度生態(tài)關(guān)聯(lián)可分為三個(gè)層次：2000m以下河谷地區(qū)是怒江人類(lèi)活動(dòng)的主要地區(qū)，也是水電工程建設(shè)的區(qū)域，水電開(kāi)發(fā)帶來(lái)的影響較直接，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水電開(kāi)發(fā)對(duì)水體環(huán)境系統(tǒng)的影響；海拔2000～2500m之間，是土壤侵蝕敏感性較高區(qū)域分布較集中區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)水電開(kāi)發(fā)過(guò)程對(duì)水土流失的防治及森林植被的保護(hù)；而2500m以上則是怒江重要的生態(tài)功能保護(hù)區(qū)，直接受水電開(kāi)發(fā)的影響較小，但應(yīng)重點(diǎn)考慮水電開(kāi)發(fā)過(guò)程對(duì)自然災(zāi)害的潛在影響及自然保護(hù)區(qū)生物保護(hù)生境面積的需求（表2）。

4 結(jié)語(yǔ)

區(qū)域地質(zhì)空間類(lèi)型的差異是生態(tài)系統(tǒng)垂直地帶性差異產(chǎn)生的前提，生態(tài)系統(tǒng)空間構(gòu)成的垂直地帶性差異是水能資源開(kāi)發(fā)高梯度生態(tài)效應(yīng)差異產(chǎn)生的關(guān)鍵。水能資源開(kāi)發(fā)生態(tài)效應(yīng)的顯現(xiàn)受多種因素影響，在關(guān)注水能開(kāi)發(fā)中的流域縱向生態(tài)效應(yīng)外，垂直空間上的效應(yīng)也是綜合評(píng)價(jià)水能開(kāi)發(fā)生態(tài)效應(yīng)的重點(diǎn)，特別對(duì)怒江此類(lèi)高山峽谷區(qū)，其垂直空間上生態(tài)效應(yīng)更為重要。在一定程度上，垂直空間上的生態(tài)效應(yīng)的發(fā)揮對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化起著決定性作用，對(duì)于怒江此類(lèi)高山峽谷區(qū)域，高梯生態(tài)效應(yīng)應(yīng)作為其核心生態(tài)效應(yīng)來(lái)加以考慮，以解決突出的生態(tài)問(wèn)題。

表2 怒江水電開(kāi)發(fā)高梯度生態(tài)效應(yīng)

高山峽谷區(qū)在提供有利的水電開(kāi)發(fā)地質(zhì)環(huán)境條件外，其地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)也決定了水能開(kāi)發(fā)生態(tài)效應(yīng)的多樣性，以怒江為例所討論的水能資源開(kāi)發(fā)高梯度生態(tài)效應(yīng)，具有典型代表性。水能資源開(kāi)發(fā)垂直空間上體現(xiàn)出的生態(tài)效應(yīng)具有多層級(jí)性、立體性、交叉性的特點(diǎn)，對(duì)其生態(tài)效應(yīng)的評(píng)價(jià)應(yīng)在現(xiàn)有評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)高梯度生態(tài)效應(yīng)特點(diǎn)的把握，以提高生態(tài)影響評(píng)價(jià)的科學(xué)性，全面性。調(diào)控措施方面則應(yīng)根據(jù)不同高梯度生態(tài)效應(yīng)的空間劃分，采取分區(qū)調(diào)控的對(duì)策，建立合理有效的生態(tài)保護(hù)體系，協(xié)調(diào)水能資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。

[1]明慶忠，史正濤，鄧亞靜，等.試論山地高梯度效應(yīng)—以橫斷山地的自然—人文景觀效應(yīng)為例[J].冰川凍土，2006，28（6）：925-930.

[2]明慶忠.縱向嶺谷北部三江并流區(qū)河谷地貌發(fā)育及其環(huán)境效應(yīng)研究[D].蘭州大學(xué)學(xué)位論文，2006.

[3]王東昕.人與自然：20世紀(jì)怒江峽谷人地關(guān)系研究[D].云南大學(xué)學(xué)位論文，2000.

[4]云南省環(huán)境保護(hù)廳，云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)研究所.云南省生態(tài)功能區(qū)劃[R].昆明：云南省環(huán)境保護(hù)廳，2004.

[5]鐘華平，劉恒，耿雷華.怒江水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應(yīng)[J].水電能源科學(xué)，2008，26(1):52-59.

[6]董哲仁，孫東亞.生態(tài)水利工程原理與技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.