流域水电开发生态环境监控体系初探

2019-08-06范竣菡徐天宝崔磊张丽梅张荣张洪波

环境与发展 2019年4期

范竣菡徐天宝崔磊张丽梅张荣张洪波

摘要：流域水电梯级开发改变了河流生态系统天然的物质输移和能量传递，对流域生态环境造成一定的影响。量化水电开发造成的生态环境影响，需要构建流域性的监控体系。本文从理论上对流域水电开发生态环境监控体系提出了理论框架，对监测规划提出了要求。这套方法将应用到澜沧江流域，构建澜沧江流域水电开发生态环境监控体系。

关键词：水电梯级开发;生态环境;监控体系;澜沧江流域

中图分类号：X830 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）04-0-03

Abstract：The river cascade development for hydropower changes the natural material transportation and energy transfer of the river ecological system， impacting the basin ecological environment to some extent. To quantify the impact of hydropower development to the river ecological environment， the basin ecological environment monitoring system for the hydropower development is necessary to be built as soon as possible. Its theoretical framework and the monitoring items and contents were proposed for the project plan in this paper. The research results will be applied to build the Lancang river basin ecological environment monitoring system for hydropower development in the Lancang river basin in Yunnan province.

Key words：Hydropower cascade development;Ecological environment;Monitoring system;Lancang River basin

随着我国经济社会发展对能源需求的逐步增长和水电开发程度的不断提高，部分流域已经由天然的河道变成了梯级水电站[1-2]。流域水电开发改变了河流生态系统天然的物质输移和能量传递，对流域的生态环境造成一定的影响[3-4]。为量化水电开发的生态环境影响，需要对流域的生态环境进行系统监控，并据此开展已建水电站生态调度及已有生态保护措施优化[5-6]，同时为后续水电开发的生态环境保护工作提供数据支撑[10]。

1 概述

流域水电开发生态环境监控的内涵为：为了评价水电开发活动对生态环境的影响，对流域内生态系统的类型、结构和功能进行监测及调查，并及时反馈生态环境的变化，从而控制水电开发活动[5-9]。其目的是为了合理利用自然资源、保护生态环境。

在宏观层面上，流域水电开发生态环境监控体系应符合系统性和连续性的原则[7]。系统性就是把水电工程和生态环境看成是一个统一有结构的综合体，能反馈水电工程对生态环境的影响，同时能够通过调整水电开发活动而保护生态环境[7];连续性则要求有足够长系列的监测和调查数据[7]。

在微观层面上，流域水电开发生态环境监测站点应符合以下原则：监测的范围、对象和重点应结合梯级电站工程运行特点和流域环境敏感点的分布[7-9];应选择对环境影响大、控制性和代表性的因子进行监测;根据各水电工程不同阶段的重点和要求，分期分步建立，逐步实施和完善[7-9]。

流域水电开发生态环境监测内容应包括流域生态环境质量监测、生态环境保护措施效果监测。监测要素涵盖水环境、水生生态和陆生生态等，并兼顾其他相关生态环境要素，重点关注具有长期性、叠加性和累积性影响的环境要素。

澜沧江是中国的重要河流之一，流域内生物多样性丰富，是我国乃至世界重要的生物资源库[11-13]。近年来随着国家发展的需求，流域内逐步建成了多个梯级水电站，对流域生态环境造成一定影响[14-16]。为了保护流域内生态环境的健康发展，澜沧江流域生态环境監控体系建设势在必行。本文以水电开发生态环境监控体系为研究对象，开展了生态环境监控体系的理论框架和规划建设要求及内容的研究和探讨，并将其应用于澜沧江流域的水电开发生态环境监控体系的规划和建设。

2 监控体系框架

流域水电开发生态环境监控体系框架分为三个层次，分别是应用层、平台层、数据层。体系框架图见图1。

2.1 应用层

应用层主要是对监测数据进行运用，对流域生态环境质量进行评价，对生态环境保护措施效果进行分析;同时对流域生态环境质量发展趋势进行预测分析，并提出有针对性的生态保护措施改进方案。同时将数据需求反馈给平台层，并指导平台层和数据层的运作。

2.2 平台层

平台层收集、存储和整理数据层的各项数据，为应用层提供数据支撑，是整个生态环境监控体系的数据中心。根据流域生态环境的特点和已实施生态环境保护措施，结合应用层反馈的数据需求，制定和下达生态环境监测计划。

2.3 数据层

在流域布设生态环境监测站点，按照监测计划完成监测任务。数据层要对整个流域的生态环境质量和生态环境保护措施进行监测，并将数据成果提供给平台层。

3 监测站点规划

按环境要素来分，监测站点包括水环境、水生生态、陆生生态和局地气候。监测站点布设应充分利用梯级电站已有的水文和环境监测站点，例如为发电运行建立的水情测报站，其他行业部门建立的可以实现数据共享的水温、水质和气象等监测站。

3.1 水环境

包括水质断面和水温断面。水质断面主要根据流域内水电站建设及规划情况、工程特性、规模布设。在主要支流汇入处、重要国际河流、省际河流、水环境敏感区域，已受到污染的或出现水库富营养化的局部水域，应布设水质监测断面。监测内容包括：水污染常规指标、水污染排放总量控制指标、湖泊富营养化特征指标。水温监测断面应选择典型的坝前、库尾进行布设。监测内容应包含表层水温和垂向水温。

3.2 水生生态

水生生态监测断面应覆盖流域所有梯级电站影响范围。在具有代表性的典型断面，如库尾、坝前、坝下断面，应布设监测断面。在水生生物产卵场、越冬场、索饵场等重要生境分布的支流，应布设断面。监测内容包括：浮游植物、浮游动物、着生藻类、底栖动物、水生高等植物、鱼类和水生生境。

3.3 陆生生态

陆生生态监测点位的布设应考虑流域陆生生态整体性和气候带的多样性。监测内容包括宏观和微观2个层面：宏观能反映全流域生态系统动态变化格局;微观层面反映水平地带性植被群落组成与结构变化过程、重要物种、种群数量波动过程、重要保护措施的保护效果等。

3.4 局地气候

局地气候监测点位的布设应代表流域内梯级电站跨越的各纬度，并综合考虑地形地貌、当地特殊的气候类型等因素。水库岸边局地气候观测点应与水电站建设前的观测点位置基本一致。监测内容包括：温度、湿度、降水量、风向、风速等。

4 澜沧江流域水电开发生态环境监控信息平台

4.1 流域概况

澜沧江发源于青海省南部唐古拉山脉，经青藏滇三省（区），从云南省西双版纳州出境，出境后称为湄公河，流经缅甸、老挝、泰国、柬埔寨和越南五国，于越南注入南中国海，是一条著名国际河流[1]。澜沧江全长约 2153km，天然落差4583m，水能蕴藏量巨大，为开发利用澜沧江水力资源，分上游西藏段、上游云南段和中下游三段进行了规划，共规划23个梯级。上游西藏段分别为侧格、约龙、卡贡、班达、如美、帮多、古学;上游云南段分别为白塔、古水、乌弄龙、里底、托巴、黄登、大华桥、苗尾;中下游河段分别为功果桥、小湾、漫湾、大朝山、糯扎渡、景洪、橄榄坝、勐松[2]。目前建成运行的主要是中下游段功果桥、小湾、漫湾、大朝山、糯扎渡、景洪等梯级。

4.2 澜沧江流域生态环境监测站点规划

澜沧江流域生态环境监测站点包括：水环境、陆生生态、水生生态和局地气候等四个方面，共同构成了澜沧江流域生态环境监控体系的数据层。

4.2.1 水环境

重点监测龙头水库（小湾和糯扎渡）、省界断面和重要支流水质变化，共设9个监测断面，其中关累为已建国控断面，流沙河和沘江交汇口为省控断面。监测内容为pH值、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮和石油类。

根澜沧江据流域内水电站规模，兼顾考虑支流对干流的影响，确保监测站点建设的实际操作性，水温监测站共设11个，重点监测龙头水库、省界断面和重要支流水温变化，其中关累为已有国控断面。监测内容为表层水温和垂向水温。

4.2.2 水生生态

澜沧江流域共设置水生生态监测断面13个，其中干流7个，支流6个。通过13个断面的监测，可以从整体上反映出澜沧江上下游鱼类组成的差异和澜沧江鱼类资源的现状。监测内容为浮游植物、浮游动物、着生藻类、底栖动物、水生高等植物、鱼类和水生生境。

4.2.3 陆生生态

根据澜沧江流域陆生生态整体性和气候带的多样性，结合梯级电站调节性能和规模，兼顾电站所处位置的地形、生境特殊性，共设置9个陆生生态监测断面。监测内容为植被类型和面积。

4.2.4 局地气候

澜沧江流域由北向南纵跨13个纬度，并受复杂的地形地貌影响，其气候空间分异显著，立体气候明显，涵盖了北热带、南亚热带、中亚热带、北亚热带、高原温带、高原亚寒带6个气候带。流域共设置9个局地气候监测站。监测内容为温度、湿度、降水量、风向和风速。

4.3 信息平台构建

澜沧江流域水电开发生态环境监控信息平台包括地图、用户监测数据管理3个模块，共同构成了监控体系的平台层。

4.3.1 地图

地图包括行政区划图、衛星影像图以及地形图。在地图上，可以显示本监控系统内所有的监测断面位置、坐标和简要的监测信息概况。通过地图，可以直接查询每个监测站点的所有生态环境监测数据，表征流域生态环境质量和已实施生态环境保护措施效果。

4.3.2 用户

用户分为流域生态环境监控管理用户和一般用户。前者负责整个流域监控体系的管理，后者可以通过平台查询关心区域的生态环境质量。利用信息平台，管理用户可以下达监测计划、改变监测断面和变更监测指标，更好的对流域的生态环境质量进行监控。

4.3.3 数据管理

数据管理需要收集、存储和整理所有的生态环境监测数据。目前，数据主要分为4大类，分别是水环境、水生生态、陆生生态和局地气候。其中水环境又包括水文、水温和水质;水生生态包括浮游植物、浮游动物、底栖生物、鱼类等;陆生生态包括植被类型和面积等;局地气候包括监测断面的气象数据等。

5 结论和建议

本文分析了流域生态环境监控体系构建的理论框架，并据此初步开发了澜沧江流域生态环境监控体系。从理论和实例上，对流域生态环境监控体系进行了探索，对流域生态环境信息采集和分析平台提出了总体的构架和设想。针对目前流域生态环境监控的现状，提出如下建议。

5.1 尽快建立流域生态环境监测管理机构

目前我国流域性的水电开发单位较少，同一流域往往聚集了多家开发公司，这不利于整个流域的统筹开发和管理，因此，从流域生态环境保护的角度出发，应借鉴国外流域成功的管理经验，各主要流域应尽快成立流域层面的生态环境监测管理机构。

5.2 尽快开展流域水电开发监测监控系统的布设

近年国内水电开发较快，大多数河流均已经建成了梯级电站，而由于水电开发导致的生态环境问题往往被忽视，人们对水电开发引起的生态环境问题认识不清。必须通过流域层面的长期监测获取第一手资料，之后再通过科学的方法和手段去判断生态现状的优良度。因此，流域生态环境监控系统的尽快实施是很有必要的。

5.3 尽快研发并落实流域生态环境监控信息平台的建设和运行

流域生态环境涉及范围较广，通过监测可以获取大量的基础数据，但是如果不进行集成，这些数据往往是零散的，很难利用的。因此，从管理者角度出发，应利用现代化的网络技术，对监测数据进行集成和分析，以实现流域生态环境的实时、在线监测，并能够对收集的数据进行自动计算和评价，以及时反映出流域生态环境的现状，为管理者做出响应提供技术支撑。

参考文献

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