西南山地河流梯級(jí)水電開發(fā)的生態(tài)影響研究——以寶興河為例.pdf

1、流域梯級(jí)水電開發(fā)與河流生態(tài)環(huán)境之間的矛盾已成為當(dāng)前流域治理中迫切需要解決的重大問題，梯級(jí)水電開發(fā)工程直接或間接引發(fā)了一系列負(fù)面環(huán)境影響，如水環(huán)境惡化、河流連續(xù)性破壞、生物多樣性降低等，這些影響使得梯級(jí)水電開發(fā)頗受爭議。與其它地貌單元相比，我國西南山地河流梯水電開發(fā)的生態(tài)影響研究，尤其是在中、大尺度的研究相對(duì)較少，河流生物類群及生態(tài)過程對(duì)環(huán)境改變的響應(yīng)及其機(jī)制也缺乏必要的了解。本文以寶興河流域梯級(jí)電站（磽磧、寶興、小關(guān)子、銅頭和雨城水電站

2、）為研究對(duì)象，圍繞水環(huán)境、水生生物、植物枯落物分解和景觀格局對(duì)梯級(jí)水電開發(fā)的響應(yīng)研究，側(cè)重從個(gè)體到系統(tǒng)層次，在中、大尺度上研究梯級(jí)水電開發(fā)的生態(tài)影響，主要研究結(jié)果如下:
　　一、梯級(jí)水電開發(fā)對(duì)水環(huán)境的影響
　　(1)磽磧、寶興、小關(guān)子、銅頭等電站所處河段由建設(shè)前的河道急流型轉(zhuǎn)變?yōu)槭苋斯ふ{(diào)控的湖庫緩流型，水位變幅較原天然河道顯著增加。其中，磽磧水電站庫區(qū)年內(nèi)水位變化規(guī)律性較強(qiáng)，年內(nèi)水位最小值與最大值在死水位2060 m至正常蓄

3、水位2140 m間變動(dòng)，水庫多年平均水位年內(nèi)變化幅度為71.6 m;其他四座水電站運(yùn)行期各水庫年內(nèi)水位變化幅度相對(duì)較小，分別為1.3 m、0.9 m、2.0 m和1.7 m。
　　(2)各梯級(jí)電站運(yùn)行對(duì)下游河段產(chǎn)生減水影響，在大壩至下游廠房間形成了減水河段，減水影響在不同梯級(jí)電站存在差異。磽磧電站下游形成了三段減水河段，寶興電站下游形成兩段減水河段，小關(guān)子、銅頭兩座電站均由于建設(shè)時(shí)間較早，沒有考慮泄放生態(tài)流量，電站也沒有增設(shè)生態(tài)流

4、量泄放設(shè)施的可能性，枯水期沒有下泄生態(tài)流量，豐、平水期則有棄水。雨城電站由于是徑流式電站，不存在下游河段減水問題。
　　(3)根據(jù)對(duì)梯級(jí)電站中磽磧、銅頭兩座高壩大庫的水溫實(shí)測(cè)結(jié)果，磽磧水庫庫區(qū)水溫?zé)o明顯分層現(xiàn)象，銅頭電站水庫水溫結(jié)構(gòu)為完全混合型，水溫?zé)o分層現(xiàn)象。磽磧電站尾水口下游河段水溫高于天然河道，增溫區(qū)間為3.6℃-5.2℃，尾水口附近河道比天然河道高3.0℃。
　　(4)梯級(jí)電站建庫對(duì)水質(zhì)有一定影響，總體看，梯級(jí)電站各

5、庫區(qū)水質(zhì)總體質(zhì)量較好，基本滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，水質(zhì)沒有惡化。
　　(5)根據(jù)水文學(xué)法中的Tennant法、生態(tài)水力學(xué)法、水力學(xué)法中的濕周法對(duì)比研究結(jié)果，并結(jié)合考慮電站所在地理位置、環(huán)境狀況等，磽磧、寶興、小關(guān)子、銅頭電站推薦分別按照2.39 m3/s、3.89 m3/s、8.91 m3/s和9.86 m3/s下泄生態(tài)流量。
　　二、水生生物群落特征及其對(duì)梯級(jí)水電開發(fā)的響應(yīng)
　　(1)梯級(jí)水電開發(fā)使浮游生物、底棲動(dòng)物的區(qū)系

6、組成、密度和生物量均發(fā)生了一定的改變。其中，浮游植物的變化表現(xiàn)在各減水河段浮游植物種類數(shù)量減少，群落結(jié)構(gòu)趨于單一化，以硅藻門占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，藍(lán)藻門、綠藻門也占有一定比例，現(xiàn)存量呈不規(guī)律的變化。浮游動(dòng)物的變化表現(xiàn)在浮游動(dòng)物在種類數(shù)量明顯減少，組成成分趨于簡單化，以原生動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)存量呈增加趨勢(shì)。底棲動(dòng)物的變化表現(xiàn)在種類數(shù)量顯著減少，其中磽磧、民治河段的種類數(shù)量減少最為顯著，以蜉蝣目占優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)存量呈不規(guī)律變化。水體理化性質(zhì)包括溶解氧、電導(dǎo)率、

7、pH、水深和鹽度、水溫、海拔和氧化還原電位鹽度等對(duì)浮游生物和底棲動(dòng)物的種類變化、現(xiàn)存量和分布有一定的影響。
　　(2)梯級(jí)水電開發(fā)使魚類種群組成進(jìn)一步簡單化，不同魚類種群數(shù)量有較大的波動(dòng)。原分布的裂腹魚類、鮡類和爬巖鰍類分別在庫區(qū)種群數(shù)量急劇下降，山鰍、副鰍類和高原鰍類逐漸轉(zhuǎn)變成優(yōu)勢(shì)物種分布在庫區(qū)和減水河段。另外，適應(yīng)能力較強(qiáng)、性成熟周期短的小型魚類如山鰍、副鰍類和高原鰍類等逐步取代裂腹魚類和觥類成為流域內(nèi)的主要經(jīng)濟(jì)魚類。受梯級(jí)電

8、站建設(shè)影響，各電站壩下河段部分魚類的產(chǎn)卵場(chǎng)面積縮小或喪失。電站建設(shè)對(duì)越冬場(chǎng)和索餌場(chǎng)影響相對(duì)較小。目前，磽磧水電站庫區(qū)為最大的魚類越冬場(chǎng)，其次是寶興、小關(guān)子、銅頭和雨城水電站庫區(qū)。
　　三、水位波動(dòng)對(duì)沿岸帶枯落物分解的影響
　　以寶興河流域沿岸帶優(yōu)勢(shì)物種榿木（Alnus glutinosa）和柳杉（Cryptomeriajaponica）為實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用分解袋法和原位實(shí)驗(yàn)，研究了兩種植物枯落物在銅頭水庫庫區(qū)不同水深(0m、1m

9、、5m、10m)處的分解動(dòng)態(tài)。研究表明，在庫區(qū)不同處理的水深處，沿岸帶優(yōu)勢(shì)植物柳杉和榿木凋落物的分解速率無顯著差異;但是，水深、物種及分解時(shí)間的交互作用對(duì)柳杉和榿木N、P元素的釋放均有顯著影響。其中，柳杉和榿木N元素、榿木P元素均表現(xiàn)為凈釋放，而柳杉中P元素出現(xiàn)了不同程度的積累。另外，在不同水深處理中，細(xì)菌和真菌對(duì)分解的相對(duì)重要性在不同分解階段有所不同。隨水深增加(5m、10m)和分解的進(jìn)行，榿木中真菌和細(xì)菌的菌落形成數(shù)表現(xiàn)為逐漸降低的

10、趨勢(shì)，但柳杉中的真菌生物量在經(jīng)過分解初期上升隨后經(jīng)歷一個(gè)降低過程后，在分解后期又出現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)。這與在相對(duì)深水層(5m和10m)處比淺水層（0m和1m）處氧含量較低，缺氧的環(huán)境抑制細(xì)菌分解作用，但同時(shí)也會(huì)利于一些特殊真菌類對(duì)木質(zhì)素、纖維素的降解有關(guān)。顯然，細(xì)菌和真菌的這種變化趨勢(shì)除受分解材料的質(zhì)量特征和分解時(shí)間影響外，也與水深的變化有關(guān)。
　　分解作為生態(tài)系統(tǒng)的重要功能，不但與待分解資源的質(zhì)量特征和分解者生物的種類（細(xì)菌、真菌

11、和無脊椎動(dòng)物）有關(guān)，也受分解時(shí)的理化環(huán)境條件調(diào)控。電站水庫蓄水對(duì)河流水文情勢(shì)的改變將影響分解者生物群落多樣性、呼吸和生物量，進(jìn)而影響河流一些重要生態(tài)過程及其生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。目前有關(guān)分解對(duì)梯級(jí)電站水文環(huán)境改變的響應(yīng)研究較少，本研究結(jié)果可為從生態(tài)系統(tǒng)功能角度揭示梯級(jí)電站的生態(tài)影響提供參考。
　　四、梯級(jí)水電開發(fā)對(duì)景觀格局的影響
　　1)基于移動(dòng)窗口的破碎化指數(shù)計(jì)算方法與空間相關(guān)分析相結(jié)合能夠較好地表達(dá)景觀破碎化的空間分布情

12、況以及在以像素為中心的局部尺度上破碎化與各影響因素直接的關(guān)系。2）雖然從全局尺度上來看所選因素和CODIV(Change of DIVISION)之間相關(guān)關(guān)系較小，但當(dāng)前后時(shí)間段進(jìn)行比較時(shí)可知，人類水電開發(fā)活動(dòng)導(dǎo)致了破碎度的增加。3)重分類后的相關(guān)分析表明坡度(SLP)和CODIV直接呈高度的正相關(guān)關(guān)系(R=0.857)，而距河流距離(DFR)和CODIV之間存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)（R=-0.837）。高程(ELV)和CODIV之間為負(fù)相關(guān)關(guān)