水電開發(fā)景觀生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢(shì)研究

彭 艷，欒 麗，左有璐，何宇靜，李 雪

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 611130)

0 引 言

流域景觀生態(tài)系統(tǒng)能夠提高為人類社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量，良好的生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)流域或區(qū)域生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要保障[1]。梯級(jí)水電站開發(fā)對(duì)支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都起著重要作用，但梯級(jí)開發(fā)空間布局的密集分布具有的長(zhǎng)期協(xié)同作用，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，也會(huì)對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了長(zhǎng)期、潛在的影響[2-5]。水電開發(fā)景觀生態(tài)影響范圍較廣，包括直接和潛在影響區(qū)域。梯級(jí)水電站建設(shè)引起的景觀生態(tài)系統(tǒng)演變是水電開發(fā)累積環(huán)境影響研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一[6]。

流域景觀生態(tài)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，總是處于不斷變化的時(shí)空之中，對(duì)流域景觀生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律的研究必須同時(shí)考慮時(shí)間和空間兩個(gè)方面，進(jìn)行時(shí)空一體化研究是流域景觀生態(tài)環(huán)境研究的必然趨勢(shì)。在時(shí)間和空間上把握流域景觀生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵要素的分布與變化情況，揭示流域景觀生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律，成為流域景觀生態(tài)環(huán)境研究需要解決的難題。

大渡河流域自然環(huán)境具有高海拔、垂直變化及生態(tài)系統(tǒng)具多樣性、復(fù)雜性、脆弱性等特點(diǎn)。本文以大渡河干流建成運(yùn)行的瀑布溝水電站景觀生態(tài)影響區(qū)為代表，開展典型水電工程影響區(qū)景觀生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢(shì)和演變規(guī)律研究，為流域規(guī)劃、管理和保護(hù)以及綜合治理提供決策依據(jù)，從而促進(jìn)流域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)間的全面協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展[7-10]。

1 流域生態(tài)景觀格局

景觀生態(tài)學(xué)是研究一定地理單元內(nèi)、一定時(shí)間階段的生態(tài)系統(tǒng)類群的格局、特點(diǎn)、綜合資源狀況、相互間物與流交換等自然規(guī)律，以及人為干預(yù)下的演替趨勢(shì)，揭示其總體效應(yīng)對(duì)人類社會(huì)的現(xiàn)實(shí)與潛在影響的學(xué)科[7-10]。瀑布溝水電站影響區(qū)域，景觀生態(tài)體系由多種組分組成，這些組分可以是不同的生態(tài)系統(tǒng)，也可以是生境。分析流域景觀格局隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)過(guò)程可以揭示流域景觀變化的規(guī)律和機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)流域資源的可持續(xù)利用提供理論依據(jù)[7-10]。

2 早期景觀生態(tài)系統(tǒng)特征

早期的景觀生態(tài)系統(tǒng)，即水電站開發(fā)建設(shè)之前的景觀生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，比較接近于原始狀態(tài)。區(qū)域早期景觀生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，有20個(gè)景觀生態(tài)類型，包含水域和19個(gè)自然與人工或者半人工半自然景觀生態(tài)類型。在所有的景觀生態(tài)類型當(dāng)中，斑塊數(shù)最少的為亞高山竹林景觀，僅有2個(gè)斑塊，斑塊數(shù)最多的為大田作物類型與聚落景觀，共有73個(gè)斑塊，主要是靠近河谷底部的喜歡溫暖的低山落葉闊葉林景觀、亞熱帶山地灌叢景觀、干暖河谷灌草叢植被景觀和大田作物、果園等人工植被景觀。早期景觀生態(tài)類型指數(shù)見表1。

3 中期景觀生態(tài)系統(tǒng)特征

中期景觀生態(tài)系統(tǒng)，即水電站開發(fā)建設(shè)之后、竣工驗(yàn)收發(fā)電運(yùn)行之前的景觀生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，也就是說(shuō)在施工建設(shè)發(fā)展過(guò)程中的狀態(tài)模樣。

受施工活動(dòng)影響，景觀生態(tài)類型的斑塊總數(shù)略有增加，由438個(gè)斑塊增加到441個(gè)斑塊，增加了5個(gè)斑塊，主要變化的類型包括干暖河谷灌草叢景觀、亞熱帶山地灌叢景觀、大田作物類型與聚落景觀、果園類型與聚落幾個(gè)景觀生態(tài)類型內(nèi)部，斑塊數(shù)有微幅調(diào)整，數(shù)量均在1～2個(gè)之間；其余景觀生態(tài)類型變化很小。中期景觀生態(tài)類型指數(shù)見表2。

4 近期景觀生態(tài)系統(tǒng)特征

近期景觀生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，電站建設(shè)完成后、開始運(yùn)行發(fā)電后的景觀生態(tài)系統(tǒng)或者景觀體系的實(shí)時(shí)狀態(tài)。由于水庫(kù)蓄水，這時(shí)候主要會(huì)發(fā)生兩種情況，一是水庫(kù)蓄水淹沒了一部分景觀生態(tài)類型，包括原來(lái)的大渡河流域水體和自然與人工或者半人工半自然景觀生態(tài)類型均會(huì)被淹沒；二是未淹沒的景觀生態(tài)類型會(huì)發(fā)生一定幅度的變化，側(cè)重在少數(shù)景觀生態(tài)類型的斑塊數(shù)和斑塊面積有微幅調(diào)整。由于淹沒線的切割，斑塊數(shù)量大幅度增加，表明區(qū)域景觀生態(tài)類型的斑塊破碎化有所增加?？傮w上，大渡河水域的面積也有較大幅度的增加；在保留下來(lái)的景觀生態(tài)類型當(dāng)中，其面積比例都有所下降。近期景觀生態(tài)類型指數(shù)見表3。

用Fragstats 3.3軟件計(jì)算區(qū)域近期景觀生態(tài)類型部分指數(shù)，結(jié)果見表4。從表4可以看出，僅就“MPS”來(lái)看，除了大渡河流域水系，斑塊平均面積最小的是亞高山常綠灌叢景觀，斑塊平均面積最大的是干暖河谷灌草叢景觀，它們之間差距達(dá)到8.8倍。這表明干暖河谷灌草叢景觀在保護(hù)生物學(xué)方面，作為生長(zhǎng)地、棲息地具有較好的容納能力和承載能力；反之，亞高山常綠灌叢景觀的容納能力和承載能力較差。一個(gè)具有較小MPS值的拼塊類型比一個(gè)具有較大MPS值的拼塊類型更破碎。

表4 用Fragstats3.3軟件計(jì)算的近期景觀生態(tài)類型部分指數(shù)

在生態(tài)學(xué)上，AWMSI是度量景觀空間格局復(fù)雜性的重要指標(biāo)之一，并對(duì)許多生態(tài)過(guò)程都有影響。如拼塊的形狀影響動(dòng)物的遷移、覓食等活動(dòng)，影響植物的種植與生產(chǎn)效率；對(duì)于自然拼塊或自然景觀的形狀分析還有另一個(gè)很顯著的生態(tài)意義，即常說(shuō)的邊緣效應(yīng)。區(qū)域景觀生態(tài)類型當(dāng)中，除開水域，面積加權(quán)的平均形狀因子(AWMSI)最大的為干暖河谷灌草叢景觀，其值為3.06，面積加權(quán)的平均形狀因子(AWMSI)最小的為亞高山常綠針葉林景觀，其值為1.26，表明干暖河谷灌草叢景觀在區(qū)域景觀體系構(gòu)成當(dāng)中，占有較高的權(quán)重，反之，亞高山常綠針葉林景觀所占權(quán)重在所有的景觀生態(tài)類型中為最小。

5 區(qū)域景觀生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢(shì)分析

區(qū)域近期、中期、近期景觀生態(tài)系統(tǒng)狀況的比較分析如表5和圖1所示。由表5、圖1可以看出，瀑布溝水電站在開發(fā)前、施工期與蓄水后三個(gè)不同時(shí)期，其景觀與景觀生態(tài)類型的完整性與穩(wěn)定性質(zhì)量等級(jí)沒有發(fā)生大的變化。施工期由于開挖作業(yè)，景觀破碎度增加，圖斑數(shù)增加了3個(gè)；蓄水后由于淹沒影響，圖斑數(shù)相對(duì)于開發(fā)前減少了13個(gè)，比例為3.0%。特別是在景觀與景觀類型的完整性與穩(wěn)定性質(zhì)量等級(jí)比較高的單元，它們的面積比沒有受到太大影響的情況下，景觀生態(tài)類型的完整性與穩(wěn)定性質(zhì)量等級(jí)不會(huì)發(fā)生大的變化。

圖1 3個(gè)時(shí)期景觀生態(tài)系統(tǒng)圖斑數(shù)和面積的變化

表5 3個(gè)時(shí)期景觀生態(tài)系統(tǒng)狀況的比較分析

綜上所述，水電開發(fā)對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是淹沒導(dǎo)致景觀生態(tài)系統(tǒng)破碎化、形成新的“漲落帶”景觀及水庫(kù)淹沒導(dǎo)致近岸陸生景觀帶結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生變化。瀑布溝水電站影響區(qū)研究的景觀生態(tài)演變時(shí)間段跨度為30 a左右。區(qū)域多項(xiàng)景觀生態(tài)指數(shù)均保持較為一致的變化趨勢(shì)，如斑塊數(shù)、斑塊密度等指數(shù)均為先上升后下降的趨勢(shì)，而最大斑塊指數(shù)和聚集度指數(shù)則為先下降后上升趨勢(shì)?？傮w上，在長(zhǎng)期的演變過(guò)程中，自然因素與人文因素的綜合作用對(duì)研究區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境改善是漫長(zhǎng)而又持續(xù)的[11-14]，但是區(qū)域景觀生態(tài)類型的完整性與穩(wěn)定性質(zhì)量等級(jí)不會(huì)發(fā)生大的變化。