景观生态学在水利工程生态影响评价中的应用

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本文通过叙述景观生态学对水利工程生态影响评价的作用和应用,并以位于金寨县西淠河主源燕子河上。水库库容5760万立方米,装机25MW。其主要生态影响是水库淹没两平方千米的山场的流波水电站工程为例系统阐明了景观生态学对水利工程的重大作用。

一、景观生态学与生态影响评价

景观是高于生态系统的自然系统,载体是一个空间异质性的区域。景观在结构与功能、生物多样性、物种流动、养分再分布、能量流动、景观变化、景观稳定性等方面具有较为特殊的规律。20世纪末,生态学广泛吸收地理学、生物学、信息学,测绘学、应用数学、系统生态学等理论,引入了景观的概念。景观生态学特别强调空间异质性,层次性结构和尺度在研究生态学格局和过程中的重要性。异质性是研究的基本出发点,也是其方法论的基点和核心。异质性是指在一个区域里(景观或生态系统)对一个种、或者更高级的生物组织的存在起决定作用的资源(或某种性状)在空间或时间上的变异程度(或强度)。异质性是景观的抗干扰能力的体现。景现有三个重要元素――拼块、廊道和模地。拼块是一个外观上与周围环境明显不同的非线性区域,其大小,形状、类型、边缘与相邻的拼块有很大的差别。廊道和模地是拼块的特殊类型,因为形状、面积、连通程度的特点而具有特殊的作用。廊道是指两拼块间狭长地带,呈带状,是生态系统中物质流、能量流和物种流的重要通道,如公路上预留的生物通道是廊道,河流是水生生物的廊道等。模地是景观内具有背景地域特性的拼块,在很大程度上对景观的性质、动态起着主导作用。这就是沙漠、森林、海洋在气候等特性上为什么如此不同的主要原因之一。模地有三个特性,即相对面积大、连通程度高和具有动态控制作用。相对面积是表现模地的重要参数。一般来说,一种景观元素覆盖了景观50%以上面积,就可以认为它是模地。如在流波电站评价范围内,林地相对面积为80%左右,显然林地是模地如果各景观元素的相对面积均不超过50%,则要由其它特性来决定模地。连通性是某些景观模地判别的重要元素,如树篱景观,树篱网一般只占景观总面积的10%以下,但由于其包围了田野,构成了单一的连续地域,高度连通性使其具有隔离其它元素的物理屏障功能、运输特性的廊道功能并包围其它元素使其形成孤立的生物“岛屿”。动态控制功能可以简单理解为模地是景观的动力源泉,控制了景观的发展方向,如树篱网由先锋种(如樱桃)及后来种(如栎树)混合构成,其种子被风吹落到附近的田野中,鸟和动物在吃果子的同时将种子带到景观的各个地域,因此树篱起了一个物种源的作用,把景观引向某种稳定状态或发生其它变化。

评价流波水电站工程对生态环境的影响,主要评价兴建工程前后,景观的生态完整性是否受到较大影响。主要指标可以概括为生物群落(生物量、物种多样性、异质性程度、珍稀濒危物种是否锐减或减少)、区域环境(绿地减少,连通程度变差),水和土地(发生荒漠化或土壤理化性质改变)。对如此多的指标进行定量或半定量分析计算是非常复杂的工作,大部分指标需要大量人力物力进行专门研究才能确定,而现阶段我国生态学基础研究方面缺少支持评价工作的基本研究成果,评价单位完全将这些指标定量几乎是不可能的。

通过工程前后自然体系生产力和稳定性分析,综合判断工程对景观生态完整性的影响,是流波水电站工程生态环境影响评价的主要思路。生产力计算以世界范围内相同地块平均净生产力为依据。对计算结果的分析,采用奥德姆4级分类法――将生产力分为最低、较低、较高和最高4个等级,各等级之间的阈值182.5、1095和3650单位,计算项目前后评价范围内自然体系生产力,判断生产力是否因项目建设而降低到低一级别的生态系统。生态体系的稳定状况包括两个特征,即恢复和阻抗。恢复稳定性与高亚稳定元素(如植被)的数量和生产能力较为密切,阻抗稳定性与景观异质性关系紧密。流渡水电站工程所在地域内景观稳定,陛是通过对景观三个重要元素一拼块、廊道和模地的分析计算,确定模地,并从模地入手进行分析。根据模地的三个特性,采用传统生态学中计算植被重要值的方法(优势度值)来判别景观模地,方法是计算各拼块的优势度值,优势度值最大的拼块就是模地。

二、流波水电站实倒

流波电站生态环境现状分析中对主要生态因子,如气候、土壤,植被等进行调查和分析。植被类型调查是现状调查的重点,是评价的基础。评价中采用样方调查法获得评价区植被信息。在现状调查和工程分析基础上分析流波水电站工程前后景观生态完整性,主要内容包括模地判别、生产力计算、稳定性分析。

模地判别判定模地采用传统生态学中优势度值判别法。首先对景观中各拼块、样方数目及面积进行量算,分别计算出密度、频率和景观比例。流波水电站工程评价范围内各拼块优势度值计算结果如表l所列。

评价范围内用地类型可大致分为河潍裸地、水域、园地、农耕地、疏林灌丛、竹林及落林阔叶林等类型,每种地块具有不同的生产力,评价中采用了世界范围内相同地类平均生产力作为计算依据。流波水电站工程评价范围内自然体系现状生产力为1 313 g/m 2・a,工程建成后生产力为1276 g/m 2・a,根据奥德姆分类,项目前后生产力水平均处于较高水平(1095-3650 g/m 2・a),流渡电站所在地域自然体系生产力并未因本工程建设而降低到低一级别的生态系统。

流波电站工程评价范围内自体系生产力处于较高水平,植被丰富,恢复稳定性较好。评价范围内模地为林地,对生态系统具有动态控制功能,区域内多种植被拼块交错分布,异质性较强,因此流波电站所在区域生态体系的生态完整性较好。流波电站建成后,评价区内高亚稳定元素数量未受大的破坏,生产力水平仍为较高等级。工程实施后对自然体系恢复稳定性的影响不大。流波电站建成运行对植被的空间分布影响不大,工程占地及淹没等改变区域的面积为2.02平方千米,仅占评价区面积的8.4%,其他91.6%面积上的植被未发生改变,仍维持现状,也即该区域起决定性作用的,具有动态控制能力的组分在时间和空间上均未发生大的变异,因此项目实施和运行对区域自然体系的异质化程度影响不大,对阻抗稳定性影响较小。项目实施后,景观生态完整性仍较好。

三、小　结

通过分析工程前后生产力和生态稳定性,流波电站工程所在区域景观的生态完整性未因本工程建设受到较大影响,流波电站工程对生态环境的影响是自然体系可以承受的。从垒国范围内非污染项目环境影响评价的发展趋势看,应用景观生态学进行评价代表了非污染项目生态环境影响评价的方向。因为时间和资金原因,流波电站工程生态环境影响评价中部分参数无法进行野外实地调查和实验,只能借鉴以前的经验成果,因此有些具体计算数据只具备一定的参考价值。