貴州喀斯特山區(qū)水利工程建設(shè)中生態(tài)影響分析

朱克勇 馮培松 黨安志 李 燕 向 剛

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計(jì)院， 貴陽 550081； 2. 貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 貴陽 550001)

貴州喀斯特山區(qū)水利工程建設(shè)中生態(tài)影響分析

朱克勇1馮培松1黨安志1李 燕1向 剛2

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計(jì)院， 貴陽 550081； 2. 貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 貴陽 550001)

以貴州省玉屏縣白巖河水利工程為例，根據(jù)貴州省喀斯特生態(tài)環(huán)境特征，結(jié)合水利工程的特點(diǎn)，按照HJ/T 2.1—2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-總綱、HJ/T 19—2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-生態(tài)影響、HJ/T 88—2003環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-水利水電工程等的要求，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的評價(jià)方法，對貴州喀斯特山區(qū)水利工程建設(shè)項(xiàng)目中的生態(tài)影響進(jìn)行了客觀、科學(xué)、合理的分析評價(jià)，為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)提出客觀、科學(xué)、可行、有效的生態(tài)防治措施提供依據(jù)，以保證在項(xiàng)目實(shí)施時將對生態(tài)環(huán)境的影響降到最低。

喀斯特；山區(qū)；水利工程；生態(tài)影響；景觀生態(tài)學(xué)

0 引言

生態(tài)影響是指經(jīng)濟(jì)社會活動對生態(tài)系統(tǒng)及其生物因子、非生物因子所產(chǎn)生的任何有害的或者有益的作用，影響可劃分為直接影響、間接影響、累積影響、可逆影響和不可逆影響[1]。貴州省工程性缺水問題，導(dǎo)致貴州生態(tài)治理難度大，人民生活生產(chǎn)用水困難，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展滯后，是全國實(shí)現(xiàn)全面小康社會的難點(diǎn)。故開展水利建設(shè)、生態(tài)建設(shè)與石漠化治理“三位一體建設(shè)”[2]是貴州當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的迫切需要。但隨著水利工程建設(shè)的加快，對水利工程實(shí)施的區(qū)域和流域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定的生態(tài)影響；社會各界對水利工程建設(shè)所帶來的生態(tài)環(huán)境影響越來越重視[3]。

貴州省地處我國西南部連片喀斯特分部的核心部位，出露面積約11×104km2；占全省面積的61.9%。它不僅是貴州地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的主體，更是全球罕見的“喀斯特博物館”，并以其脆弱的環(huán)境，多樣的類型和鮮明的特色蜚聲海內(nèi)外[4]。貴州喀斯特山區(qū)是一種相對獨(dú)特的地域環(huán)境單元，具有環(huán)境容量低、生物量小、群落被替代、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變異敏感度高、空間轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、成災(zāi)能力弱、穩(wěn)定性差等一系列脆弱性特征[5]。因此，在貴州喀斯特山區(qū)開展水利工程建設(shè)，將在一定程度上破壞或影響該區(qū)域和流域的生態(tài)環(huán)境，且喀斯特山區(qū)的生態(tài)環(huán)境一旦破壞很難恢復(fù)。故研究喀斯特山區(qū)水利工程建設(shè)過程中的生態(tài)影響，對今后該地區(qū)水利工程建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)中生態(tài)影響評價(jià)和防治措施的提出，具有重要的意義。

1 貴州喀斯特山區(qū)水利工程建設(shè)生態(tài)影響分析

本文以白巖河水利工程為例進(jìn)行生態(tài)影響分析。該工程位于貴州省東部玉屏縣境內(nèi)田坪鎮(zhèn)，是一項(xiàng)以供水、灌溉為主，兼顧農(nóng)村人畜飲水功能的綜合性水利工程，包含水源工程、輸水工程、灌區(qū)工程。該工程建成后，總庫容1 361萬m3，正常蓄水位為414 m，年供水總量為1 040.34萬m3/a，設(shè)計(jì)總灌溉面積36 100畝，解決灌區(qū)內(nèi)11 797人及3 559頭大牲畜、8 897頭小牲畜的飲水安全，并下放環(huán)境水量657.84萬m3/a[5]。

1.1 施工期對生態(tài)環(huán)境的影響

1.1.1 工程建設(shè)的主要影響因子

(1) 工程占地：永久占地使人均耕地減少，植被覆蓋率降低，動物棲息地受到破壞，擾動地表，增加水土流失，影響居民的生產(chǎn)、生活方式，在被占土地上生長的陸生生物也將受到不可逆影響，尤其顯著的是生物量的永久性減少。施工也會臨時性的占用土地，在工程結(jié)束后將采取恢復(fù)措施，因此臨時占地的影響只是在水庫施工期間，由于工程施工期短，采取適當(dāng)?shù)拇胧┖?，其施工期的影響較小，完工后可以得到恢復(fù)。

(2) 施工活動：在工程大壩及廠房等施工期間，大量人員和車輛、機(jī)械的進(jìn)場和建設(shè)活動將給施工區(qū)的環(huán)境造成一定的影響。其中以土石方的開挖和填埋、巖石爆破、漿砌、混凝土澆灌等工程施工對生物環(huán)境的影響最大。由于施工不是長久的，因此除對動植物棲息地的破壞外，其他影響為暫時性的。

(3) 水庫蓄水淹沒：淹沒區(qū)內(nèi)的陸生植物由于生境的改變而死亡，尤其是一些位于庫區(qū)兩岸適宜于土層薄、干旱的環(huán)境中生長的喜鈣喀斯特灌叢植物消失；同時淹沒了動物的棲息地，使棲息地里遷移能力強(qiáng)的動物遷移，遷移能力弱的動物減少。

(4) 移民搬遷：在進(jìn)行移民安置時和安置后，有關(guān)的人類活動，如房屋修建、道路修筑、生產(chǎn)、生活等都將會對安置區(qū)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在安置區(qū)環(huán)境中的植被可能會受到不同程度的破壞或減少其分布面積。因此，生活在該環(huán)境中的動物也將會受到不同程度的影響。

(5) 水土流失：工程基礎(chǔ)、引水隧洞及邊坡開挖、場地平整、料場的開采等施工活動，將破壞原地表植被、土壤結(jié)構(gòu)，降低原地表水土保持功能，加劇水土流失的發(fā)生，如不及時采取有效的水土保持措施，將產(chǎn)生新的水土流失，可能阻塞河道，甚至?xí)l(fā)和加劇坍塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

1.1.2 對評價(jià)區(qū)內(nèi)生物的影響

工程永久占地導(dǎo)致原有地表植被永久性的破壞，植物生物量減少，可能使得部分陸生動物棲息地消失，該類影響屬于不可逆轉(zhuǎn)的影響；由于受直接影響的動植物種類在本評價(jià)區(qū)域內(nèi)屬于常見種類，且工程永久占地面積不大，不會造成動植物物種的消失，也不會對動植物區(qū)系組成造成改變；工程臨時占地，也會導(dǎo)致原有地表植被的破壞，植物生物量減少，陸生動物棲息地的消失，但是由于工程臨時占地區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)有植被質(zhì)量較差，多為旱地植被和灌叢、灌草叢，在工程施工結(jié)束后，采取適當(dāng)?shù)拇胧┰苑N經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的植物種類，不僅可以使原有地表植被、植物生物量和動物棲息環(huán)境得到較好的恢復(fù)，同時也可提高當(dāng)?shù)鼐坝^質(zhì)量，因此該影響屬于可逆轉(zhuǎn)的影響。對于動物而言，由于工程占地破壞了其棲息地，將遷移到附近類似的生境中生活，會加大這些生境中動物的生存壓力，但是工程占地面積不大，受影響的陸生脊椎動物主要為鼠類、蛇類，其種類和數(shù)量都有限，因而影響有限。

在施工現(xiàn)場及其它施工活動中，將會對施工區(qū)附近的植物、植被造成影響。而工程的施工建設(shè)也會可能會干擾當(dāng)?shù)貏游锏恼ＩL和發(fā)育，甚至對一些動物在一定程度上起到驅(qū)趕的作用。但這種影響會隨著施工的結(jié)束而消失，當(dāng)環(huán)境條件恢復(fù)后，大多數(shù)受影響的植物、植被及動物將依據(jù)其自身的更新能力逐漸返回原生活地。在施工過程中，應(yīng)采取妥當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施盡可能限制和減緩不良影響。

施工人員生產(chǎn)和生活污水通過地表徑流作用進(jìn)入水庫會造成水體中氮、磷等營養(yǎng)鹽及其他污染物含量的增加，對水庫水質(zhì)和水生生物會產(chǎn)生一定程度的影響，由于本評價(jià)區(qū)域內(nèi)水生生物種類和數(shù)量都很少，加上主要影響時段集中在工程施工期間和施工人員集中生活區(qū)，其影響范圍小，時間短，隨著施工結(jié)束對水生生態(tài)環(huán)境影響將自然消失。

1.2 運(yùn)行期對生態(tài)環(huán)境影響預(yù)測

1.2.1 水利工程蓄水淹沒的影響

(1) 對水生生物及生態(tài)環(huán)境的影響：對水生生物而言，不利影響與有利影響并存，有利影響大于不利影響。水庫建成蓄水后，會淹沒原有河道兩側(cè)峭壁和在其上生長的植被，使得土壤中溶解的營養(yǎng)物質(zhì)和被淹沒的植物浸泡在庫區(qū)內(nèi)死亡分解所產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入庫內(nèi)；同時降水的沖刷等也將攜帶大量的有機(jī)物進(jìn)入庫區(qū)水體中，由于水庫庫容增加，進(jìn)入庫區(qū)水體中營養(yǎng)物質(zhì)在濃度上會低于建庫前河流中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度，但是由于生存空間的擴(kuò)展，浮游植物的生存和繁殖將得到良好的條件，其數(shù)量和生物量將增加。評價(jià)區(qū)河段內(nèi)，浮游植物種類相對較少，組成上以硅藻門種類最多。浮游植物的總體變化趨勢是在種類組成上趨于復(fù)雜，在數(shù)量上有所增加。由于浮游植物作為初級生產(chǎn)者，它的種類和數(shù)量增加會影響到整個生態(tài)系統(tǒng)的改變，使得以浮游植物為食的浮游動物數(shù)量和種類也增加。水庫建成蓄水后，將引起水文條件的改變，水域面積、水深增大，水體的營養(yǎng)物質(zhì)和餌料(浮游動植物、底棲動物等)逐漸豐富。加強(qiáng)對庫周生活、農(nóng)業(yè)污染的控制，水生維管束植物種類和數(shù)量將增加，為魚類覓食、棲息、繁衍創(chuàng)造條件，將使評價(jià)區(qū)域中魚類在種類和數(shù)量上產(chǎn)生變化。

(2) 對陸生生物存在一定的不利影響：水庫蓄水后，由于水位升高，水面擴(kuò)大后，一些生活于原庫區(qū)范圍內(nèi)水位之上的陸生植物會消失或向高處轉(zhuǎn)移，增加了淹沒線以上生態(tài)環(huán)境的壓力。當(dāng)水庫蓄水后，水位上漲是一個緩慢的過程，分布在淹沒區(qū)內(nèi)的陸生脊椎動物，一般在被水淹沒前都能主動的往上遷移而逃離淹沒區(qū)，但對于遷移能力弱或無遷移能力的幼體就可能被淹死。上述致死的動物，只占各動物種群中的極小部分，加之大多數(shù)物種在淹沒線上均有分布，故不會對動物的種群數(shù)量產(chǎn)生較大的影響，不會影響動物區(qū)系成分的組成，也不會影響植物區(qū)系成分的組成。

1.2.2 蓄水對評價(jià)區(qū)內(nèi)生物的影響

白巖河水庫正常蓄水位414 m，在水庫蓄水初期以及運(yùn)行期造成壩址下游至沙坪江小河入口之間減水河段約3.6 km，如不下放生態(tài)環(huán)境用水，將對該河段的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定不利影響，對下游河段的生物造成一定程度的影響。因此，大壩下游減水河段區(qū)考慮按壩址處多年平均流量的10%[6]，即0.208 6 m3/s下放生態(tài)環(huán)境用水。環(huán)境水的下放和流量控制由水庫管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，保護(hù)好白巖河水利工程下游的生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)禁閉閘斷流。

1.2.3 生態(tài)完整性預(yù)測與評價(jià)

(1) 景觀生態(tài)體系生物量和生產(chǎn)力的變化：由于永久占地、水庫淹沒等總占地79.11 hm2，其中水域?yàn)?.57 hm2。工程的實(shí)施將對部分植被分布現(xiàn)狀造成一定程度的影響，從而改變評價(jià)區(qū)域植被現(xiàn)狀，進(jìn)而影響評價(jià)區(qū)內(nèi)植被的生物量，使其生物總量相應(yīng)減少(詳見表1、2)，但是卻不會影響本區(qū)土地的生產(chǎn)力，相反由于水庫的形成、局地氣候條件的改善、與工程建設(shè)配套的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的實(shí)施等，將會使評價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到較大改善，土地的生產(chǎn)力將有所提高[7]。

表1 白巖河水利工程建設(shè)影響區(qū)域生物量損失統(tǒng)計(jì)

表2 白巖河水利工程建設(shè)影響區(qū)域生產(chǎn)量損失統(tǒng)計(jì)

從表1、2可知，白巖河水利工程施工建設(shè)后，評價(jià)區(qū)的不同植被類型的生物量會受到一定損失，總損失1 433.24 t，僅占評價(jià)區(qū)總生物量的1.27%；年損失411.83 t/a，僅占總凈生產(chǎn)量的1.09%。其中：灌叢生物量損失量最多，與其總凈生產(chǎn)量相比，每年減少的生物量占評價(jià)區(qū)域總生物量的4.84%；森林植被損失的生物量占總量的0.61%。因此，水利工程的實(shí)施對評價(jià)區(qū)域內(nèi)生物量和生產(chǎn)力的影響較小，不會對區(qū)內(nèi)生態(tài)體系的穩(wěn)定性和質(zhì)量產(chǎn)生明顯的改變。

景觀的生物恢復(fù)能力是由高亞穩(wěn)定性元素能否占主導(dǎo)地位來決定的[8]。白巖河水利工程建成前和建成后，高亞穩(wěn)定性元素為以柏木、馬尾松、香椿、楸樹、泡桐為主的森林植被，其在景觀功能上仍然起著重要的作用，該元素所占面積和發(fā)展動向?qū)υ搮^(qū)域景觀質(zhì)量的維護(hù)具有決定作用。在白巖河水庫修建前后，應(yīng)加強(qiáng)評價(jià)區(qū)退耕還林工作和森林植被的培育，改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

(2) 對景觀生態(tài)體系穩(wěn)定狀況的影響

該區(qū)域陸地生態(tài)系統(tǒng)在局部受到蓄水淹沒影響后，將過渡到水域生態(tài)系統(tǒng)，各系統(tǒng)的生產(chǎn)力水平將通過短期的波動達(dá)到新的平衡[9]。而且從評價(jià)區(qū)域內(nèi)植被的現(xiàn)狀來看高亞穩(wěn)定性元素所占比例偏低，森林覆蓋率較低，但是受工程干擾后的生物恢復(fù)能力較強(qiáng)。因此工程建設(shè)對自然體系恢復(fù)穩(wěn)定性影響不大，在評價(jià)區(qū)內(nèi)自然系統(tǒng)可以承受的范圍之內(nèi)。恢復(fù)穩(wěn)定性的度量通常采取對植被生產(chǎn)量進(jìn)行度量的方法進(jìn)行度量。水利工程的建設(shè)會使區(qū)自然生態(tài)體系的植被總生產(chǎn)量減少，年損失量僅占總凈生產(chǎn)量的1.09%，是評價(jià)區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)體系完全可以承受的，整個生態(tài)體系的生產(chǎn)力不會降低。

對自然生態(tài)體系阻抗穩(wěn)定性的度量，是通過對景觀異質(zhì)性程度的改變程度來度量的。工程的建設(shè)將產(chǎn)生52.15 hm2的水域，其中包括有42.66 hm2的土地將變成水域。庫區(qū)庫周因占地部分植被發(fā)生改變，損失的生物量為1 433.24 t，占評價(jià)區(qū)現(xiàn)有生物量的1.27%，是評價(jià)區(qū)域內(nèi)景觀生態(tài)體系可以承受的。損失量較多的為森林植被和灌叢植被。水庫蓄水后，各植被類型組成、結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，只是在拼塊的面積和數(shù)量上發(fā)生一定程度的改變。但淹沒的植被類型都是次生和人工性質(zhì)的，在庫區(qū)庫周常見，不是特有植被。本工程實(shí)施對庫區(qū)庫周土地利用的改變較小，動植物的生活環(huán)境基本維持現(xiàn)狀，物種的多樣性未遭受破壞，且水庫的蓄水對水生生物的生存和繁衍較為有利。水庫的蓄水將使得庫區(qū)內(nèi)棲息與灌叢植被、灌草叢植被中的鳥類、獸類、兩棲類、爬行類原有的生存空間壓縮，但其分布區(qū)將會向庫周圍擴(kuò)展，對其物種多樣性的影響不大，對整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較小。森林植被、灌叢植被和旱地植被在庫區(qū)庫周環(huán)境中仍然占有重要的地位。庫區(qū)庫周內(nèi)植被的異質(zhì)性改變程度較小，因此工程建設(shè)和運(yùn)行基本不會改變生態(tài)系統(tǒng)總體異質(zhì)性，對區(qū)域生態(tài)體系的阻抗穩(wěn)定性影響不大。

水庫建成后，森林、灌叢、灌草叢以及水田、旱地拼塊優(yōu)勢度值中，森林拼塊的優(yōu)勢度仍然最高，表明區(qū)域有限的森林植被對維持區(qū)域生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定具有重要作用。本評價(jià)區(qū)的各類拼塊在工程建設(shè)后主要是拼塊面積變化較大，而拼塊數(shù)量(密度)、頻率等變化較小。對區(qū)內(nèi)各景觀類型的優(yōu)勢度值進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表3。

表3 白巖河水利工程實(shí)施后各類拼塊的總優(yōu)勢度值

從表3可知，項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)行后，各拼塊的優(yōu)勢度值的變幅不大，小于11.99，這是由于水庫蓄水導(dǎo)致區(qū)域水域面積明顯擴(kuò)大所致。其余均小于2，旱地的變幅為-0.19、水田的變幅為-0.38，反映出該工程將淹沒一定數(shù)量的耕地。在本評價(jià)區(qū)，各類拼塊的優(yōu)勢度值差異不大，其中森林、灌叢、水田拼塊連通程度較好，其余較為破碎。森林植被拼塊的優(yōu)勢度Do值居于首位，灌叢居于第3，與蓄水前情況一樣，表明該水利工程的實(shí)施和運(yùn)行對評價(jià)區(qū)自然生態(tài)體系質(zhì)量無顯著不良的影響。

2 結(jié)語

根據(jù)白巖河水利工程建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響分析評價(jià)，說明水利工程建設(shè)過程中可能對工程所在區(qū)域和流域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，特別是在貴州喀斯特山區(qū)這一點(diǎn)更為突出。所以在對貴州喀斯特山區(qū)水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)時，必須根據(jù)喀斯特山區(qū)及項(xiàng)目評價(jià)區(qū)的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，并結(jié)合水利工程建設(shè)項(xiàng)目的特性，進(jìn)行客觀、科學(xué)、合理的分析評價(jià)，為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)提出客觀、科學(xué)、可行、有效的的生態(tài)防治措施提供依據(jù)，以保證在項(xiàng)目實(shí)施時對生態(tài)環(huán)境的影響降到最低。

[1] HJ/T 19—2011.環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 生態(tài)影響[S].2011.9.

[2] 貴州省發(fā)展和改革委員會.貴州省水利建設(shè)生態(tài)建設(shè)石漠化治理綜合規(guī)劃(2010-2020年).2010.4.

[3] HJ/T 2.1—2011.環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-總綱[S].2012.1.1.

[4] 李宗發(fā).貴州喀斯特地貌分區(qū)[J].貴州地質(zhì)，2011，03(28)：36-39.

[5] 貴州省銅仁地區(qū)水利電力勘測設(shè)計(jì)院.貴州省玉屏侗族自治縣白巖河水利工程可行性研究報(bào)告.2010.12.

[6] HJ/T 88—2003.環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 水利水電工程[S].2003.7.1.

[7] 朱守謙.喀斯特森林生態(tài)研究[M].貴陽：貴州科技出版社.1997.6.

[8] 高貴龍，鄧自民，熊康寧等.喀斯特的呼喚[M].貴陽：貴州科技出版社.2003.

[9] 蘇維詞.貴州喀斯特山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱性及其生態(tài)整治[J].中國環(huán)境科學(xué)，2000，20(6):547-551.

An initial analysis on the ecological impacts during the implementation of hydrological engineering in Guizhou Karst mountainous areas

Zhu Keyong1，F(xiàn)eng Peisong1, Dang Anzhi1, Li Yan1, Xiang Gang2

(1.Guizhou Institute of Environmental Science and Designing，Guiyang，Guizhou 550081, 2. The School of Geographical and Environmental Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001)

in this paper, an objective, scientifically sound analysis and evaluation have been done on the ecological impacts during the implementation of a hydrological project in Baishuihe River of Yu Ping County, a typical Karst mountainous area of Guizhou Province, both employing methodologies of landscape ecology and being based on Karst ecological characteristics of Guizhou Province and the specific characteristics of hydrological engineering as well as relevant requirements from the following documents: Technical Guidelines for Environmental Impact Assessment, General Principle (HJ/T 2.1—2011); Technical Guideline for Environmental Impact Assessment Ecological Impact (HJ/T 19—2011); Code for Environmental Impact Assessment of Water Conservancy and Hydropower Project (HJ/T 88—2003). The results of the analysis provide feasible, effective and scientific guide for selecting ecological control measures as a way to minimize ecological impacts during the project.

Karst, mountainous area, hydrological engineering, ecological impacts, landscape ecology

2015-07-06； 2015-07-23修回

朱克勇，男，1974年生，工程師，研究方向：生態(tài)環(huán)境。E-mail：514185480@qq.com

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