水电开发景观生态系统演变趋势研究

彭 艳，栾 丽，左有璐，何宇静，李 雪

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 611130)

0 引 言

流域景观生态系统能够提高为人类社会生态系统服务的质量，良好的生态系统是一个流域或区域生态环境可持续发展的重要保障[1]。梯级水电站开发对支撑国民经济和社会发展都起着重要作用，但梯级开发空间布局的密集分布具有的长期协同作用，在促进经济增长的同时，也会对景观生态系统产生了长期、潜在的影响[2-5]。水电开发景观生态影响范围较广，包括直接和潜在影响区域。梯级水电站建设引起的景观生态系统演变是水电开发累积环境影响研究的重点内容之一[6]。

流域景观生态系统具有动态性的特点，总是处于不断变化的时空之中，对流域景观生态系统演变规律的研究必须同时考虑时间和空间两个方面，进行时空一体化研究是流域景观生态环境研究的必然趋势。在时间和空间上把握流域景观生态环境关键要素的分布与变化情况，揭示流域景观生态环境的变化规律，成为流域景观生态环境研究需要解决的难题。

大渡河流域自然环境具有高海拔、垂直变化及生态系统具多样性、复杂性、脆弱性等特点。本文以大渡河干流建成运行的瀑布沟水电站景观生态影响区为代表，开展典型水电工程影响区景观生态系统演变趋势和演变规律研究，为流域规划、管理和保护以及综合治理提供决策依据，从而促进流域生态环境和经济社会间的全面协调与可持续发展[7-10]。

1 流域生态景观格局

景观生态学是研究一定地理单元内、一定时间阶段的生态系统类群的格局、特点、综合资源状况、相互间物与流交换等自然规律，以及人为干预下的演替趋势，揭示其总体效应对人类社会的现实与潜在影响的学科[7-10]。瀑布沟水电站影响区域，景观生态体系由多种组分组成，这些组分可以是不同的生态系统，也可以是生境。分析流域景观格局随时间的动态过程可以揭示流域景观变化的规律和机制，为实现流域资源的可持续利用提供理论依据[7-10]。

2 早期景观生态系统特征

早期的景观生态系统，即水电站开发建设之前的景观生态系统状态，比较接近于原始状态。区域早期景观生态系统构成比较复杂，有20个景观生态类型，包含水域和19个自然与人工或者半人工半自然景观生态类型。在所有的景观生态类型当中，斑块数最少的为亚高山竹林景观，仅有2个斑块，斑块数最多的为大田作物类型与聚落景观，共有73个斑块，主要是靠近河谷底部的喜欢温暖的低山落叶阔叶林景观、亚热带山地灌丛景观、干暖河谷灌草丛植被景观和大田作物、果园等人工植被景观。早期景观生态类型指数见表1。

3 中期景观生态系统特征

中期景观生态系统，即水电站开发建设之后、竣工验收发电运行之前的景观生态系统状态，也就是说在施工建设发展过程中的状态模样。

受施工活动影响，景观生态类型的斑块总数略有增加，由438个斑块增加到441个斑块，增加了5个斑块，主要变化的类型包括干暖河谷灌草丛景观、亚热带山地灌丛景观、大田作物类型与聚落景观、果园类型与聚落几个景观生态类型内部，斑块数有微幅调整，数量均在1～2个之间；其余景观生态类型变化很小。中期景观生态类型指数见表2。

4 近期景观生态系统特征

近期景观生态系统的现状，电站建设完成后、开始运行发电后的景观生态系统或者景观体系的实时状态。由于水库蓄水，这时候主要会发生两种情况，一是水库蓄水淹没了一部分景观生态类型，包括原来的大渡河流域水体和自然与人工或者半人工半自然景观生态类型均会被淹没；二是未淹没的景观生态类型会发生一定幅度的变化，侧重在少数景观生态类型的斑块数和斑块面积有微幅调整。由于淹没线的切割，斑块数量大幅度增加，表明区域景观生态类型的斑块破碎化有所增加。总体上，大渡河水域的面积也有较大幅度的增加；在保留下来的景观生态类型当中，其面积比例都有所下降。近期景观生态类型指数见表3。

用Fragstats 3.3软件计算区域近期景观生态类型部分指数，结果见表4。从表4可以看出，仅就“MPS”来看，除了大渡河流域水系，斑块平均面积最小的是亚高山常绿灌丛景观，斑块平均面积最大的是干暖河谷灌草丛景观，它们之间差距达到8.8倍。这表明干暖河谷灌草丛景观在保护生物学方面，作为生长地、栖息地具有较好的容纳能力和承载能力；反之，亚高山常绿灌丛景观的容纳能力和承载能力较差。一个具有较小MPS值的拼块类型比一个具有较大MPS值的拼块类型更破碎。

表4 用Fragstats3.3软件计算的近期景观生态类型部分指数

在生态学上，AWMSI是度量景观空间格局复杂性的重要指标之一，并对许多生态过程都有影响。如拼块的形状影响动物的迁移、觅食等活动，影响植物的种植与生产效率；对于自然拼块或自然景观的形状分析还有另一个很显著的生态意义，即常说的边缘效应。区域景观生态类型当中，除开水域，面积加权的平均形状因子(AWMSI)最大的为干暖河谷灌草丛景观，其值为3.06，面积加权的平均形状因子(AWMSI)最小的为亚高山常绿针叶林景观，其值为1.26，表明干暖河谷灌草丛景观在区域景观体系构成当中，占有较高的权重，反之，亚高山常绿针叶林景观所占权重在所有的景观生态类型中为最小。

5 区域景观生态系统演变趋势分析

区域近期、中期、近期景观生态系统状况的比较分析如表5和图1所示。由表5、图1可以看出，瀑布沟水电站在开发前、施工期与蓄水后三个不同时期，其景观与景观生态类型的完整性与稳定性质量等级没有发生大的变化。施工期由于开挖作业，景观破碎度增加，图斑数增加了3个；蓄水后由于淹没影响，图斑数相对于开发前减少了13个，比例为3.0%。特别是在景观与景观类型的完整性与稳定性质量等级比较高的单元，它们的面积比没有受到太大影响的情况下，景观生态类型的完整性与稳定性质量等级不会发生大的变化。

图1 3个时期景观生态系统图斑数和面积的变化

表5 3个时期景观生态系统状况的比较分析

综上所述，水电开发对区域景观生态系统的影响主要是淹没导致景观生态系统破碎化、形成新的“涨落带”景观及水库淹没导致近岸陆生景观带结构、功能发生变化。瀑布沟水电站影响区研究的景观生态演变时间段跨度为30 a左右。区域多项景观生态指数均保持较为一致的变化趋势，如斑块数、斑块密度等指数均为先上升后下降的趋势，而最大斑块指数和聚集度指数则为先下降后上升趋势。总体上，在长期的演变过程中，自然因素与人文因素的综合作用对研究区内生态环境改善是漫长而又持续的[11-14]，但是区域景观生态类型的完整性与稳定性质量等级不会发生大的变化。