小孤山水电工程对祁连山自然保护区的生态影响及对策

霍玉侠,吴官胜,仝纪龙,袁九毅,王 颖

(1.兰州大学大气科学学院,甘肃兰州 730000;2.兰州大学环境质量评价研究中心,甘肃兰州 730000)

小孤山水电工程对祁连山自然保护区的生态影响及对策

霍玉侠1,吴官胜1,仝纪龙2,袁九毅2,王 颖2

(1.兰州大学大气科学学院,甘肃兰州 730000;2.兰州大学环境质量评价研究中心,甘肃兰州 730000)

水电工程;自然保护区;生态影响;对策;小孤山水电站;黑河

针对黑河小孤山水电站涉及祁连山国家级自然保护区这一环境敏感区域,通过对工程建设的生态影响因素进行识别,客观分析了工程建设对保护区生态影响的范围与程度。结果表明,工程建设会对减水河段的自然生态体系产生较大影响;植被破坏会增大区域地表径流,影响原有草地涵养水源的功效;工程的施工与运行会缩小野生动物的栖息空间,对岩羊及祁连山裸鲤的生存产生负面影响。为最大限度地减缓工程建设对保护区的影响,提出了保证下泄流量、做好水土保持、进行生态补偿等建议和对策。

水电资源作为一种清洁的可再生能源,对促进经济社会发展、优化能源结构、减少温室气体排放具有重要意义[1],但水电开发也会对生态环境造成一定影响[2-3]。近年来,随着水电开发力度的加大,生态问题已成为水电事业发展的瓶颈[4]。黑河作为我国第二大内陆河,水力资源丰富[5],目前已在其干流上开发建设了多个水电项目。小孤山水电站是黑河干流黄藏寺至莺落峡河段水能八级梯级规划的第六级水电站,工程位于祁连山国家级自然保护区内,同时又处于河西走廊干旱绿洲农业区的上游,生态环境非常敏感。探讨工程建设对保护区生态环境的影响及对策,对于保护自然资源、促进水资源合理利用、保障区域可持续发展具有积极意义。

1 工程概况

小孤山水电站位于祁连山自然保护区西水保护站所辖的试验区,是甘肃省第一个利用亚洲开发银行贷款的清洁能源项目。电站为引水式水电站,由首部枢纽、引水系统、发电厂房及升压站等建筑物组成,属中型三等工程,主要建筑物为 3级,次要建筑物为 4级,临时性建筑物为 5级。电站总装机容量 102 MW,保证出力 14.1 MW,多年平均发电量 3.91亿 k W· h。枢纽工程正常蓄水位 2 060 m,相对高差约 20 m,总库容 140万m3。工程的主要任务是发电,同时可承担调峰任务。

施工区位于黑河干流上游大峡谷的下段、大孤山石腊板沟至小孤山之间,河段长度约12 km,左右两岸山地植被以禾本科亚高山草甸植物为主。

2 工程建设对保护区的生态影响识别

工程建设的内容主要有枢纽工程、引水隧洞、厂房及生活管理用房,临时工程主要有施工道路、土石料场、弃渣场、施工场地及营地等。工程对生态环境产生影响的范围主要为库区、坝址区、坝下游地区(重点为减水河段)、施工区(包括施工现场、土石料场、弃渣场、施工营地及施工道路等)及防护工程(包括库区、坝区及厂区)、土地整治工程、绿化工程及排水工程等的实施区,以及运行期的生活管理区和运输道路两侧区域。影响区域总面积约 18km2。

根据保护区生态环境现状及水电站工程的性质、规模与内容,结合区域环境特征和主要敏感保护目标,对工程建设的生态影响对象进行识别,见图 1。

3 工程建设对保护区的生态影响

3.1 对区域自然体系生态完整性的影响

小孤山水电站在空间上的分布影响到 18 km2的区域,对保护区自然体系生态完整性的影响主要源于工程占地及水库淹没。该工程永久性占地 68.40 hm2,临时性占地 30.83 hm2,直接占地总计 99.23 hm2,占影响区面积的 5.5%。

(1)区内自然体系生产能力变化情况。工程建设使影响区生物量发生了变化,工程施工和运行后区内自然体系的平均生产能力由 193.5 g/(m2·a)降低至 188.6g/(m2·a),平均净减少 4.9 g/(m2·a),减少幅度较小,因此工程对自然体系生产能力的影响是区内自然体系可以承受的。

(2)区内自然体系的稳定状况。对自然体系稳定状况的度量从恢复稳定性和阻抗稳定性两个角度考虑。工程的实施使区域自然体系的生物量减少了 90.72 t,生产能力减少 4.9 g/(m2·a),对自然体系恢复稳定性的影响不大,是区内自然体系可以承受的。自然体系阻抗稳定性是通过对植被异质性程度的改变程度来度量的。项目建成后永久性占地 68.40 hm2,占影响区面积的 3.8%,其余 96.2%面积上的植被变化很小,仍可以维持现状,这 96.2%面积上的植被是该区域具有动态控制能力的部分,因此工程实施与运行对区域自然体系中模地组分自身的异质化程度影响不大。

图 1 工程建设对保护区生态影响对象识别示意图

(3)工程减水河段水量变化影响分析。施工期主要是导流河段水流干涸,河滩草地生态系统受损,河道两岸地表、地下水补给转换发生变化,束窄河床平均流速增大,引起了导流河道两侧冲淤情势的变化。工程运行期枢纽工程坝体围堰增高,黑河水流被引至引水隧洞,从而引起坝址至厂房间黑河干流河段水量大幅减少或断流,造成区域生态体系水资源分配的变化和重新调整。工程位于祁连山国家级自然保护区内,同时又处于河西走廊干旱绿洲农业区的上游,该区对水资源的变化非常敏感。因此,减水河段的形成会对区域生态体系产生较大影响,不利于天然河道两侧自然生态体系的稳定发展。

3.2 对植被及涵养水源的影响

(1)对植被的影响。工程区河流深切,基岩裸露,河段两侧山地植被以禾本科亚高山草甸植物为主,零星分布,基本上没有乔木和灌木,覆盖度在 15%左右。按工程占地及施工作业面限定范围计,破坏草地植被面积约为 45.8 hm2,影响物种以禾本科和菊种草本植物为主。若施工期管理不善,人为活动超越作业区,影响面积还会增大。

(2)对涵养水源的影响。祁连山自然保护区森林资源具有涵养水源的功能,其水文生态效益主要体现在 3个方面:一是林冠层对降水的截留与减弱径流作用;二是枯落叶苔藓层的蓄水作用;三是根系层的防止侵蚀与水文调节作用。以云杉林为例,冠层对降水的截留量占到降水总量的 28.4%;地表积累的枯枝落叶等地表物蓄积量为 97.3 t/hm2时,容水量为 362.78t/hm2;根系容水量 58.3 t/hm2。就云杉林根系而言,其蓄水量为草地根系的 16.2倍,说明草地在保护区涵养水源作用方面并非起着关键作用。尽管如此,工程破坏草地 45.8 hm2,预计蓄水效果比破坏前少了一半,每年因草地被破坏而减少蓄水约1 000m3/hm2,因此工程占地会增大区域地表径流,影响原有草地涵养水源的功效。

3.3 对生物资源及野生动物栖息地的影响

(1)对保护物种及生物多样性的影响。从工程布局看,电站坝址、渣场所在地属保护区的未利用地;电站厂址及土石料场所在地属保护区的牧地草场,局部区域有灌丛生长;从保护区保护物种的生境分布看,大多生长在阴坡、半阴坡的云杉林下,与鬼箭锦鸡儿、甘青瑞香等物种伴生,而工程用地及施工区两侧 2.0km范围内不存在乔木林地,所以工程建设不会使保护区保护物种受到影响。同时,受破坏草地草种均为常见物种,在保护区其他地域广有分布,因此工程建设不会影响到物种的多样性。

(2)对野生动物的影响。工程区虽不属野生动物的主要栖息地,但国家 2级重点保护野生动物岩羊时有出没,此外还栖息有部分鸟类、两栖类和爬行类动物。工程建设对野生动物的影响既表现在工程占地方面,又表现在施工队伍的活动方面,两种影响方式均缩小了野生动物的栖息空间。在施工期如不文明施工,可能会对工程区内栖息的野生动物尤其是保护动物造成一定的影响和伤害。工程运行后,随着交通条件的改善,来往车辆增多以及职工留宿,野生动物的活动空间、栖息区域会减少,尤其是兽类动物的活动可能会受到明显影响。

(3)对水生生物的影响。工程影响河段分布有 4种土著鱼类,即祁连山裸鲤、梭形高原鳅、酒泉高原鳅、新疆高原鳅,其中祁连山裸鲤为省级重点保护野生动物。大坝的建成不利于鱼类的迁徙与基因交流,对鱼类种群的繁衍产生一定影响;工程减水河段长达 12km,如下泄流量不满足要求,则在如此长的减水河段就很难维持祁连山裸鲤正常生存所需的水生生态环境;工程库容较小,水质混浊,淤泥较多,库区又无水生维管束植物分布,浮游生物及水生底栖无脊椎动物的生存环境受到破坏,陆生昆虫的生境也变差,在一定程度上对祁连山裸鲤的生存环境和食物来源产生了负面影响。

3.4 周边梯级电站开发对保护区生态影响的累积效应

根据《甘肃省中型水电资源开发规划报告》,在黑河干流黄藏寺至莺落峡河段规划了 8座梯级水电站。八级电站同时建成蓄水后,回水总长度达 42.24 km,形成库区总面积 21.44 km2,致使祁连山自然保护区实验区内相应范围被淹没,生态环境发生变化,生物资源与野生动物栖息地受到影响,从而对保护区生态结构与功能产生影响。梯级电站大坝的建成,将黑河分割成多个相对独立的水生生态“岛屿”,产生多个鱼类种群,种群之间无法自然交流基因,导致鱼类遗传质量下降,甚至种群灭绝。同时,8个梯级电站的建成将在 95 km的开发河段内形成 57.5km的减水河段,河段内生态用水量减少,生态环境遭破坏,水生及陆生生物受到影响[6]。单一水利工程的环境影响相对有限,而梯级电站开发的累积效应将会严重改变河流生态系统的水域环境,对区域生态环境造成重大影响。

4 建议与对策

水电工程的建设不可避免地会对生态环境造成一定影响,但在前期对工程进行合理设计、在施工及运行期进行科学管理并采取有效的减缓措施,大多负面影响可以得到缓解。

(1)保证下泄流量。工程建成后,在坝址至厂址之间形成了 12km的减水河段,该河段无支沟水量补充。为了避免隧洞引水致使原黑河河道长年干涸而影响两岸生态环境的稳定,在工程运行期要分出一定的水量流经原河道。根据相关资料,要求下泄水量不能低于电站坝址处黑河平均流量 47.5 m3/s的10%,即 4.75m3/s,这样才能维持天然河道两侧自然生态体系的稳定发展。

(2)做好水土保持。编制水土保持方案,落实水土保持工程和植物措施。施工时划定扰动范围,严禁肆意破坏植被,设置护坡、挡墙及排水沟等。加强防火宣传教育,做好火源管理,建立施工区森林防火及火警警报系统,以确保森林资源安全。工程运行后对管理区及永久道路进行硬化与绿化,对临时占地进行平整覆土,以促进植被的自然恢复。

(3)保护野生动物。与保护区保护措施相结合,严禁施工人员伤害和捕杀野生动物,在施工中严格界定活动范围,禁止工作人员进入核心保护区和缓冲区。加大生态下泄流量,定期清除水库淤泥,积极开展人工放流增殖活动,建议申报建设黑河祁连山裸鲤野生鱼类自然保护区,以促进黑河土著鱼类健康、持续、稳定发展。

(4)进行生态补偿。电站运行后年均可实现利税 2 500万元以上,当地政府应从电站收入中提取一定比例的生态补偿资金,用于保护区的生态环境恢复与建设,从而降低并补偿工程建设造成的生态影响。还可与有关机构进行碳交易,签署清洁能源开发项目减少二氧化碳排放量抵消额购买协议,获得碳汇收益。

(5)加强生态管理。在施工及运行中,规范施工行为,加大执法力度,将祁连山流域生态环境保护纳入法制化、制度化的轨道。确立水土保持责任制,大力开展相关法律法规的宣传工作,提高职工及周边群众保护生态环境及自然资源的意识。按照相关要求做好流域开发规划及全面评价,降低流域开发中对单个电站进行环境影响评价而导致的局限性。

5 结 语

小孤山水电站清洁发展机制的实施,将为西部地区更好、更快地发展可再生能源,促进区域可持续发展起到示范和带动作用。但水电开发也会对生态环境带来不利影响,尤其当工程涉及自然保护区等生态敏感区域时,造成重大环境影响的可能性更大。因此,在水电站的设计、建设及运行中,应深入了解工程建设对生态环境造成的不利影响,首先从设计方案上进行优化,摒弃可能对生态环境造成重大影响的方案,避让自然保护区等生态敏感区域,优化后仍造成生态影响的,应有针对性地采取预防、减缓、恢复、补偿及生态管理等对策措施,将工程建设的不利生态影响降至最低。

[1]董哲仁.怒江水电开发的生态影响[J].生态学报,2006,26(5).

[2]陈斌.试析环境保护下的水电开发[J].化工之友,2007(1):33-34.

[3]曹永强,倪广恒,胡和平.水利水电工程建设对生态环境的影响分析[J].人民黄河,2005,27(1):56-58.

[4]秦卫华,刘鲁君,徐网谷,等.小南海水利工程对长江上游珍稀特有鱼类自然保护区生态影响预测[J].生态与农村环境学报,2008,24(4):23-26,36.

[5]丁金水,林建新,马苏义.青海高原区域水电密集开发对河流区段生态影响分析[J].水生态学杂志,2008,28(5):14-19.

[6]郭明战,简华丹.引水式水电站对生态环境的影响及保护对策[J].广西轻工业,2009,25(12).

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1000-0941(2010)12-0013-03

霍玉侠(1985-),女,甘肃天水市人,硕士研究生,研究方向为环境评价、规划与管理。

2010-06-15

(责任编辑 孙占锋)