基于GIS的水电规划陆生生态环境评价范围划分

万 帆，吴汉涛，牛 乐，刘 宁，邓中坚

（1.中国水电顾问集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065；2.西南林学院，云南 昆明 650224）

0 引 言

随着我国经济发展、电力需求量的增长和发展清洁能源的长远目标，水电在能源结构中的重要性也凸现出来。流域梯级水电开发可充分利用水能，创造最大的经济效益，成为目前我国水电开发的主流方式[1-2]；但同时，水电开发会影响到原有自然河道及其周边地区的水环境、社会环境和生态环境等。尤其是流域水电梯级开发，往往会产生加和效应或协同作用，对区域生态环境产生深远的累积影响。

随着我国环境保护工作的逐步推进，对流域水电开发所产生的累积性和总体性环境影响进行评价逐渐显现出重要的理论意义与实践意义。2002年10月颁布的 《中华人民共和国环境影响评价法》确立了流域水电规划环评 （以下简称 “规划环评”）的制度。通过规划环评先期介入，可有效避免规划方案实施中产生重大的环境影响。

在规划环评工作中，生态环境的分析更是一项重要的内容。流域规划环评应把维护和改善流域生态与环境作为一项重要目标。规划环评需要重点评价的应是流域生物多样性、生态系统完整性和稳定性等几个关键性问题。而确定合理的环境影响评价范围，对科学客观地进行规划环评工作来说是一项重要的基础性工作。

规划环评中生态环境评价范围的确定较为困难:一方面，各梯级建设活动对生态环境影响的时间、方式及程度不同，导致影响范围各异；另一方面，生态环境是随机的、离散的、非连续的复杂系统，生态系统中各种生物之间以及各种生物与它们的无机环境之间的关系错综复杂，梯级电站建设活动对生态环境的影响难以定量表达。目前，对水电规划环评中陆生生态评价范围的划定，尚无统一的标准和方法，也存在较多争论。在不同的项目中，应根据项目影响范围的特点作具体分析。本文以3S技术为主要手段，以怒江上游西藏段水电规划为例进行生态环境评价范围划定的一些探索。

1 国内水电规划陆生生态评价范围概述

确定规划环境影响评价的地域范围通常考虑地域的现有地理属性 （流域、盆地、山脉等），自然资源特征，或是人为的边界 （如公路、铁路或运河）等[3]。生态因子之间相互影响和相互依存的关系是划定评价范围的原则和依据，生态影响评价的范围主要依据评价区域与周边环境的生态完整性确定[4]。目前，国内对于水电规划生态环境影响评价范围的确定，采用的方法根据规划河段的自然生态环境的差别通常有所不同。

澜沧江中下游梯级水电规划陆生生态评价范围根据流域植被分布特点，在垂直高度方面扩展至水库淹没区及水库周边以上约200 m高程范围。大渡河干流、尼洋河干流巴河口以下河段等水电规划环评，则采用干流河谷两侧一级分水岭以内区域作为陆生生态环境评价区。金沙江中游河段规划环评陆生评价范围为河谷两岸面山第一层山脊线以下区域，包括区间主要一级支流，涉及到自然保护区等环境敏感区的从生态完整性的角度考虑，研究评价范围扩大到受影响部分所在的整个区域。在黄河黑山峡河段水电规划陆生生态评价范围的确定过程中，由于该河段两侧地势平坦，分水岭范围较大，两岸物标不甚明确；因此采取了沿规划河段两岸3～5 km划定等边距评价范围的方式。

上述划分方式中，依据等边距划分评价范围和依据蓄水位线以上固定高程划分评价范围的方法均为未考虑自然地理属性的人为边界法。第一层山脊线法主要依据地理属性，可体现出评价区自然属性的不同特征。根据相关规划环评和生态环评技术规范的要求，生态影响评价应能够充分体现生态完整性，涵盖评价项目全部活动的直接影响区域和间接影响区域，以正确评价与规划项目相关区域的生物多样性和生态环境。在地理边界和景观生态变化明显的规划河段，划分评价范围时应当充分考虑自然环境的变化特征，以体现出生态的完整性。国内相关研究认为，从整体上解决这一系列环境问题，分水岭、流域是最佳管理单元[5]。但在实际操作中，以流域或分水岭为单元易造成评价面积过大，影响预测中易显示植被类型变化不明显，影响评价结论的客观性。而以第一层山脊线划分评价范围，不仅可以考虑到自然地理属性，体现生态的完整性；其评价面积也适中。

2 怒江上游西藏段陆生生态环境评价范围划定

2.1 环境概况

怒江上游西藏境内索县东巴坝址至松塔库尾河段长约707 km，天然落差1705 m，河道平均比降0.242%；两岸山高坡陡，属典型的高山峡谷地貌，山脉海拔多在4000～5000 m左右；山岭与河谷的高差达1000～2000 m；气候类型复杂，生态环境独特；河段跨多纬度，流域内植被区系复杂，同一纬度的植被种类具有多样化和垂直分布明显的特征，野生动物种类较丰富。

2.2 评价区划定方法比选

在确定怒江上游西藏境内规划河段陆生生态环境评价范围的过程中，曾考虑了等边距法和利用地形特征的第一层山脊线法。

2.2.1 等边距缓冲区法

在ArcGIS9地理信息软件中，利用空间分析模块中的缓冲区分析功能，沿规划河段自动生成一条两侧各宽2 km的等边距条带，作为陆生生态环境评价范围。将该评价范围分别与该区域的数字高程模型 （DEM）和卫星影像进行叠加分析 （见图1）。

从图1可以看出，河段两岸地形分界明显；而用等边距缓冲区法生成的评价范围不能很好地与两岸的地形特征吻合，不能准确地体现出评价区内的植被垂直分布特征，不能合理地涵盖一些野生动物的活动范围。在新荣库区等平缓区域，只能将整片农田等植被的一部分划进评价范围中。因此，本规划河段这样地形复杂、植被垂直分布明显、野生动植物丰富的环境不适宜用该法。

2.2.2 山体阴影划分第一层山脊线法

图1 等边距法划分的评价范围（部分）与DEM（a）、卫星影像（b）叠加

由于规划河段地形陡峭，两岸山体高差较大，植被随地形变化较大，垂直分布特征明显，一些植被和动、植物常以分水岭作为分布范围的边界，因此宜采用第一层山脊线作为本规划河段陆生生态评价范围划分的依据，从而体现评价区内生态完整性特征。在确定第一层山脊线的工作过程中，笔者分别利用山体阴影 （Hill Shade）和等高线进行了尝试。

山体阴影是根据假想的照明光源对数字高程模型栅格数据每个栅格单元计算照明值，形成光照灰度表面，可表达出地形的立体信息。在ArcGIS地理信息软件中对规划河段所在地区的数字高程模型（DEM）进行表面分析，模拟315°太阳方位角和45°太阳高度角，计算得到表面阴影图 （见图2）。

图2 山体表面阴影

尝试按照表面阴影图中的明暗交界情况判断和划分山脊线，作为陆生生态环境评价范围。然而，该方法可将与太阳方位角垂直方向的山脊线划分出来，但对规划河段复杂的地形特征，其图像过于破碎，仍不能准确地识别出河道两侧第一层山脊线，且坡向变化造成的阴影图灰度值变化会对山脊线的判断造成一定干扰。

2.2.3 等高线划分第一层山脊线

利用规划河段所在区域数字高程模型DEM，在ArcGIS地理信息软件中将其转化为等高线数据，依据等高线变化情况，以山体阴影数据作为辅助参考，即可判断出第一层山脊线分布，在ArcGIS软件中利用图形编辑工具即可绘制出规划河段陆生生态评价范围线，见图3。

图3 依据等高线划分评价范围（部分）

2.3 结 果

在ArcGIS软件中依据等高线判断第一层山脊线，最终绘制出规划河段陆生生态评价范围，如图4所示。评价范围涉及西藏自治区索县、边坝县、丁青县、洛隆县、八宿县、察隅县、左贡县，总面积377774 hm2。

图4 规划河段陆生生态评价范围

3 结 论

在水电规划过程中通过规划环评先期介入，可有效避免规划方案实施中产生重大的环境影响。本文以地理信息系统为主要技术手段，以怒江上游西藏段东巴坝址至松塔库尾河段水电规划为例，进行了规划环评陆生生态评价范围确定方法的探讨，对几种划分方法进行了比选，得出依据等高线在技术上可准确判定第一层山脊线，合理划分陆生生态评价范围。此方法对该规划河段这样地形陡峭、垂直地带性明显的环境较为适用，可保证划分的评价范围考虑到景观植被和动植物的分布特征，符合评价范围应充分体现生态完整性的要求，是一种科学合理的划分方法。

［1］张平，李英，张荣.流域水电规划环境影响评价的特点及工作体会［J］.水力发电，2006，32（11）:39-41.

［2］贺恭.中国水电未来之路:加快开发与可持续发展［J］.水利水电技术，2005，36（2）:5-8.

［3］HJ/T130-2003 规划环境影响评价技术导则［S］.

［4］HJ19-1997 环境影响评价技术导则非污染生态影响［S］.

［5］何萍，孟伟，王家骥，等.流域、生态区和景观构架及其在海河流域生态评价中的应用［J］.环境科学研究，2009，22（12）:1366-1370.