貴州喀斯特山區水利工程建設中生態影響分析

朱克勇 馮培松 黨安志 李 燕 向 剛

(1.貴州省環境科學研究設計院， 貴陽 550081； 2. 貴州師范大學地理與環境科學學院， 貴陽 550001)

貴州喀斯特山區水利工程建設中生態影響分析

朱克勇1馮培松1黨安志1李 燕1向 剛2

(1.貴州省環境科學研究設計院， 貴陽 550081； 2. 貴州師范大學地理與環境科學學院， 貴陽 550001)

以貴州省玉屏縣白巖河水利工程為例，根據貴州省喀斯特生態環境特征，結合水利工程的特點，按照HJ/T 2.1—2011環境影響評價技術導則-總綱、HJ/T 19—2011環境影響評價技術導則-生態影響、HJ/T 88—2003環境影響評價技術導則-水利水電工程等的要求，運用景觀生態學的評價方法，對貴州喀斯特山區水利工程建設項目中的生態影響進行了客觀、科學、合理的分析評價，為建設項目環境影響評價提出客觀、科學、可行、有效的生態防治措施提供依據，以保證在項目實施時將對生態環境的影響降到最低。

喀斯特；山區；水利工程；生態影響；景觀生態學

0 引言

生態影響是指經濟社會活動對生態系統及其生物因子、非生物因子所產生的任何有害的或者有益的作用，影響可劃分為直接影響、間接影響、累積影響、可逆影響和不可逆影響[1]。貴州省工程性缺水問題，導致貴州生態治理難度大，人民生活生產用水困難，經濟社會發展滯后，是全國實現全面小康社會的難點。故開展水利建設、生態建設與石漠化治理“三位一體建設”[2]是貴州當地生態環境建設、經濟建設和推進可持續發展戰略的迫切需要。但隨著水利工程建設的加快，對水利工程實施的區域和流域的生態環境產生了一定的生態影響；社會各界對水利工程建設所帶來的生態環境影響越來越重視[3]。

貴州省地處我國西南部連片喀斯特分部的核心部位，出露面積約11×104km2；占全省面積的61.9%。它不僅是貴州地質生態環境的主體，更是全球罕見的“喀斯特博物館”，并以其脆弱的環境，多樣的類型和鮮明的特色蜚聲海內外[4]。貴州喀斯特山區是一種相對獨特的地域環境單元，具有環境容量低、生物量小、群落被替代、生態環境系統變異敏感度高、空間轉移能力強、成災能力弱、穩定性差等一系列脆弱性特征[5]。因此，在貴州喀斯特山區開展水利工程建設，將在一定程度上破壞或影響該區域和流域的生態環境，且喀斯特山區的生態環境一旦破壞很難恢復。故研究喀斯特山區水利工程建設過程中的生態影響，對今后該地區水利工程建設項目環境影響評價中生態影響評價和防治措施的提出，具有重要的意義。

1 貴州喀斯特山區水利工程建設生態影響分析

本文以白巖河水利工程為例進行生態影響分析。該工程位于貴州省東部玉屏縣境內田坪鎮，是一項以供水、灌溉為主，兼顧農村人畜飲水功能的綜合性水利工程，包含水源工程、輸水工程、灌區工程。該工程建成后，總庫容1 361萬m3，正常蓄水位為414 m，年供水總量為1 040.34萬m3/a，設計總灌溉面積36 100畝，解決灌區內11 797人及3 559頭大牲畜、8 897頭小牲畜的飲水安全，并下放環境水量657.84萬m3/a[5]。

1.1 施工期對生態環境的影響

1.1.1 工程建設的主要影響因子

(1) 工程占地：永久占地使人均耕地減少，植被覆蓋率降低，動物棲息地受到破壞，擾動地表，增加水土流失，影響居民的生產、生活方式，在被占土地上生長的陸生生物也將受到不可逆影響，尤其顯著的是生物量的永久性減少。施工也會臨時性的占用土地，在工程結束后將采取恢復措施，因此臨時占地的影響只是在水庫施工期間，由于工程施工期短，采取適當的措施后，其施工期的影響較小，完工后可以得到恢復。

(2) 施工活動：在工程大壩及廠房等施工期間，大量人員和車輛、機械的進場和建設活動將給施工區的環境造成一定的影響。其中以土石方的開挖和填埋、巖石爆破、漿砌、混凝土澆灌等工程施工對生物環境的影響最大。由于施工不是長久的，因此除對動植物棲息地的破壞外，其他影響為暫時性的。

(3) 水庫蓄水淹沒：淹沒區內的陸生植物由于生境的改變而死亡，尤其是一些位于庫區兩岸適宜于土層薄、干旱的環境中生長的喜鈣喀斯特灌叢植物消失；同時淹沒了動物的棲息地，使棲息地里遷移能力強的動物遷移，遷移能力弱的動物減少。

(4) 移民搬遷：在進行移民安置時和安置后，有關的人類活動，如房屋修建、道路修筑、生產、生活等都將會對安置區環境產生一定的影響，在安置區環境中的植被可能會受到不同程度的破壞或減少其分布面積。因此，生活在該環境中的動物也將會受到不同程度的影響。

(5) 水土流失：工程基礎、引水隧洞及邊坡開挖、場地平整、料場的開采等施工活動，將破壞原地表植被、土壤結構，降低原地表水土保持功能，加劇水土流失的發生，如不及時采取有效的水土保持措施，將產生新的水土流失，可能阻塞河道，甚至會引發和加劇坍塌、滑坡、泥石流等地質災害的發生。

1.1.2 對評價區內生物的影響

工程永久占地導致原有地表植被永久性的破壞，植物生物量減少，可能使得部分陸生動物棲息地消失，該類影響屬于不可逆轉的影響；由于受直接影響的動植物種類在本評價區域內屬于常見種類，且工程永久占地面積不大，不會造成動植物物種的消失，也不會對動植物區系組成造成改變；工程臨時占地，也會導致原有地表植被的破壞，植物生物量減少，陸生動物棲息地的消失，但是由于工程臨時占地區域內的現有植被質量較差，多為旱地植被和灌叢、灌草叢，在工程施工結束后，采取適當的措施栽種經濟價值較高的植物種類，不僅可以使原有地表植被、植物生物量和動物棲息環境得到較好的恢復，同時也可提高當地景觀質量，因此該影響屬于可逆轉的影響。對于動物而言，由于工程占地破壞了其棲息地，將遷移到附近類似的生境中生活，會加大這些生境中動物的生存壓力，但是工程占地面積不大，受影響的陸生脊椎動物主要為鼠類、蛇類，其種類和數量都有限，因而影響有限。

在施工現場及其它施工活動中，將會對施工區附近的植物、植被造成影響。而工程的施工建設也會可能會干擾當地動物的正常生長和發育，甚至對一些動物在一定程度上起到驅趕的作用。但這種影響會隨著施工的結束而消失，當環境條件恢復后，大多數受影響的植物、植被及動物將依據其自身的更新能力逐漸返回原生活地。在施工過程中，應采取妥當的保護措施盡可能限制和減緩不良影響。

施工人員生產和生活污水通過地表徑流作用進入水庫會造成水體中氮、磷等營養鹽及其他污染物含量的增加，對水庫水質和水生生物會產生一定程度的影響，由于本評價區域內水生生物種類和數量都很少，加上主要影響時段集中在工程施工期間和施工人員集中生活區，其影響范圍小，時間短，隨著施工結束對水生生態環境影響將自然消失。

1.2 運行期對生態環境影響預測

1.2.1 水利工程蓄水淹沒的影響

(1) 對水生生物及生態環境的影響：對水生生物而言，不利影響與有利影響并存，有利影響大于不利影響。水庫建成蓄水后，會淹沒原有河道兩側峭壁和在其上生長的植被，使得土壤中溶解的營養物質和被淹沒的植物浸泡在庫區內死亡分解所產生的有機物質進入庫內；同時降水的沖刷等也將攜帶大量的有機物進入庫區水體中，由于水庫庫容增加，進入庫區水體中營養物質在濃度上會低于建庫前河流中的營養物質濃度，但是由于生存空間的擴展，浮游植物的生存和繁殖將得到良好的條件，其數量和生物量將增加。評價區河段內，浮游植物種類相對較少，組成上以硅藻門種類最多。浮游植物的總體變化趨勢是在種類組成上趨于復雜，在數量上有所增加。由于浮游植物作為初級生產者，它的種類和數量增加會影響到整個生態系統的改變，使得以浮游植物為食的浮游動物數量和種類也增加。水庫建成蓄水后，將引起水文條件的改變，水域面積、水深增大，水體的營養物質和餌料(浮游動植物、底棲動物等)逐漸豐富。加強對庫周生活、農業污染的控制，水生維管束植物種類和數量將增加，為魚類覓食、棲息、繁衍創造條件，將使評價區域中魚類在種類和數量上產生變化。

(2) 對陸生生物存在一定的不利影響：水庫蓄水后，由于水位升高，水面擴大后，一些生活于原庫區范圍內水位之上的陸生植物會消失或向高處轉移，增加了淹沒線以上生態環境的壓力。當水庫蓄水后，水位上漲是一個緩慢的過程，分布在淹沒區內的陸生脊椎動物，一般在被水淹沒前都能主動的往上遷移而逃離淹沒區，但對于遷移能力弱或無遷移能力的幼體就可能被淹死。上述致死的動物，只占各動物種群中的極小部分，加之大多數物種在淹沒線上均有分布，故不會對動物的種群數量產生較大的影響，不會影響動物區系成分的組成，也不會影響植物區系成分的組成。

1.2.2 蓄水對評價區內生物的影響

白巖河水庫正常蓄水位414 m，在水庫蓄水初期以及運行期造成壩址下游至沙坪江小河入口之間減水河段約3.6 km，如不下放生態環境用水，將對該河段的生態環境產生一定不利影響，對下游河段的生物造成一定程度的影響。因此，大壩下游減水河段區考慮按壩址處多年平均流量的10%[6]，即0.208 6 m3/s下放生態環境用水。環境水的下放和流量控制由水庫管理機構負責，保護好白巖河水利工程下游的生態環境，嚴禁閉閘斷流。

1.2.3 生態完整性預測與評價

(1) 景觀生態體系生物量和生產力的變化：由于永久占地、水庫淹沒等總占地79.11 hm2，其中水域為9.57 hm2。工程的實施將對部分植被分布現狀造成一定程度的影響，從而改變評價區域植被現狀，進而影響評價區內植被的生物量，使其生物總量相應減少(詳見表1、2)，但是卻不會影響本區土地的生產力，相反由于水庫的形成、局地氣候條件的改善、與工程建設配套的生態環境保護措施的實施等，將會使評價區域生態環境質量得到較大改善，土地的生產力將有所提高[7]。

表1 白巖河水利工程建設影響區域生物量損失統計

表2 白巖河水利工程建設影響區域生產量損失統計

從表1、2可知，白巖河水利工程施工建設后，評價區的不同植被類型的生物量會受到一定損失，總損失1 433.24 t，僅占評價區總生物量的1.27%；年損失411.83 t/a，僅占總凈生產量的1.09%。其中：灌叢生物量損失量最多，與其總凈生產量相比，每年減少的生物量占評價區域總生物量的4.84%；森林植被損失的生物量占總量的0.61%。因此，水利工程的實施對評價區域內生物量和生產力的影響較小，不會對區內生態體系的穩定性和質量產生明顯的改變。

景觀的生物恢復能力是由高亞穩定性元素能否占主導地位來決定的[8]。白巖河水利工程建成前和建成后，高亞穩定性元素為以柏木、馬尾松、香椿、楸樹、泡桐為主的森林植被，其在景觀功能上仍然起著重要的作用，該元素所占面積和發展動向對該區域景觀質量的維護具有決定作用。在白巖河水庫修建前后，應加強評價區退耕還林工作和森林植被的培育，改善區域的生態環境質量。

(2) 對景觀生態體系穩定狀況的影響

該區域陸地生態系統在局部受到蓄水淹沒影響后，將過渡到水域生態系統，各系統的生產力水平將通過短期的波動達到新的平衡[9]。而且從評價區域內植被的現狀來看高亞穩定性元素所占比例偏低，森林覆蓋率較低，但是受工程干擾后的生物恢復能力較強。因此工程建設對自然體系恢復穩定性影響不大，在評價區內自然系統可以承受的范圍之內。恢復穩定性的度量通常采取對植被生產量進行度量的方法進行度量。水利工程的建設會使區自然生態體系的植被總生產量減少，年損失量僅占總凈生產量的1.09%，是評價區域內景觀生態體系完全可以承受的，整個生態體系的生產力不會降低。

對自然生態體系阻抗穩定性的度量，是通過對景觀異質性程度的改變程度來度量的。工程的建設將產生52.15 hm2的水域，其中包括有42.66 hm2的土地將變成水域。庫區庫周因占地部分植被發生改變，損失的生物量為1 433.24 t，占評價區現有生物量的1.27%，是評價區域內景觀生態體系可以承受的。損失量較多的為森林植被和灌叢植被。水庫蓄水后，各植被類型組成、結構未發生變化，只是在拼塊的面積和數量上發生一定程度的改變。但淹沒的植被類型都是次生和人工性質的，在庫區庫周常見，不是特有植被。本工程實施對庫區庫周土地利用的改變較小，動植物的生活環境基本維持現狀，物種的多樣性未遭受破壞，且水庫的蓄水對水生生物的生存和繁衍較為有利。水庫的蓄水將使得庫區內棲息與灌叢植被、灌草叢植被中的鳥類、獸類、兩棲類、爬行類原有的生存空間壓縮，但其分布區將會向庫周圍擴展，對其物種多樣性的影響不大，對整個生態系統的穩定性影響較小。森林植被、灌叢植被和旱地植被在庫區庫周環境中仍然占有重要的地位。庫區庫周內植被的異質性改變程度較小，因此工程建設和運行基本不會改變生態系統總體異質性，對區域生態體系的阻抗穩定性影響不大。

水庫建成后，森林、灌叢、灌草叢以及水田、旱地拼塊優勢度值中，森林拼塊的優勢度仍然最高，表明區域有限的森林植被對維持區域生態環境的穩定具有重要作用。本評價區的各類拼塊在工程建設后主要是拼塊面積變化較大，而拼塊數量(密度)、頻率等變化較小。對區內各景觀類型的優勢度值進行計算，結果見表3。

表3 白巖河水利工程實施后各類拼塊的總優勢度值

從表3可知，項目實施和運行后，各拼塊的優勢度值的變幅不大，小于11.99，這是由于水庫蓄水導致區域水域面積明顯擴大所致。其余均小于2，旱地的變幅為-0.19、水田的變幅為-0.38，反映出該工程將淹沒一定數量的耕地。在本評價區，各類拼塊的優勢度值差異不大，其中森林、灌叢、水田拼塊連通程度較好，其余較為破碎。森林植被拼塊的優勢度Do值居于首位，灌叢居于第3，與蓄水前情況一樣，表明該水利工程的實施和運行對評價區自然生態體系質量無顯著不良的影響。

2 結語

根據白巖河水利工程建設的生態環境影響分析評價，說明水利工程建設過程中可能對工程所在區域和流域的生態環境產生一定的影響，特別是在貴州喀斯特山區這一點更為突出。所以在對貴州喀斯特山區水利工程建設項目進行環境影響評價時，必須根據喀斯特山區及項目評價區的生態環境特點，并結合水利工程建設項目的特性，進行客觀、科學、合理的分析評價，為建設項目環境影響評價提出客觀、科學、可行、有效的的生態防治措施提供依據，以保證在項目實施時對生態環境的影響降到最低。

[1] HJ/T 19—2011.環境影響評價技術導則 生態影響[S].2011.9.

[2] 貴州省發展和改革委員會.貴州省水利建設生態建設石漠化治理綜合規劃(2010-2020年).2010.4.

[3] HJ/T 2.1—2011.環境影響評價技術導則-總綱[S].2012.1.1.

[4] 李宗發.貴州喀斯特地貌分區[J].貴州地質，2011，03(28)：36-39.

[5] 貴州省銅仁地區水利電力勘測設計院.貴州省玉屏侗族自治縣白巖河水利工程可行性研究報告.2010.12.

[6] HJ/T 88—2003.環境影響評價技術導則 水利水電工程[S].2003.7.1.

[7] 朱守謙.喀斯特森林生態研究[M].貴陽：貴州科技出版社.1997.6.

[8] 高貴龍，鄧自民，熊康寧等.喀斯特的呼喚[M].貴陽：貴州科技出版社.2003.

[9] 蘇維詞.貴州喀斯特山區生態環境脆弱性及其生態整治[J].中國環境科學，2000，20(6):547-551.

An initial analysis on the ecological impacts during the implementation of hydrological engineering in Guizhou Karst mountainous areas

Zhu Keyong1，Feng Peisong1, Dang Anzhi1, Li Yan1, Xiang Gang2

(1.Guizhou Institute of Environmental Science and Designing，Guiyang，Guizhou 550081, 2. The School of Geographical and Environmental Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001)

in this paper, an objective, scientifically sound analysis and evaluation have been done on the ecological impacts during the implementation of a hydrological project in Baishuihe River of Yu Ping County, a typical Karst mountainous area of Guizhou Province, both employing methodologies of landscape ecology and being based on Karst ecological characteristics of Guizhou Province and the specific characteristics of hydrological engineering as well as relevant requirements from the following documents: Technical Guidelines for Environmental Impact Assessment, General Principle (HJ/T 2.1—2011); Technical Guideline for Environmental Impact Assessment Ecological Impact (HJ/T 19—2011); Code for Environmental Impact Assessment of Water Conservancy and Hydropower Project (HJ/T 88—2003). The results of the analysis provide feasible, effective and scientific guide for selecting ecological control measures as a way to minimize ecological impacts during the project.

Karst, mountainous area, hydrological engineering, ecological impacts, landscape ecology

2015-07-06； 2015-07-23修回

朱克勇，男，1974年生，工程師，研究方向：生態環境。E-mail：514185480@qq.com

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