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随着化石燃料资源的日益稀缺,以及对温室气体减排需求,发展水电是我国最重要的能源战略。水电建设应兼顾生态效益,保护好生态已成为社会共识。而生态保护中湿地具有诸多功能和极高的生态服务价值,是保障人类发展的天然基础设施。近年来,国内外许多学者大量研究了水电工程建设对湿地生态的影响和调控措施,但研究主要针对高山峡谷和中低山地区水电工程,集中在某一方面的生态影响或调控措施,对物种遗传习性小尺度范围影响的研究仍少有报道,系统和全面针对丘陵区河流湿地生态影响和调控措施研究仍不多见,我国生态友好型水电工程标准和体系尚未形成。 针对目前研究存在的不足,本研究主要采用实证与对比的研究方法,以位于丘陵区的安谷水电站为例,以位于中低山地区的沙湾电站和高山峡谷区的毛尔盖水电站为比照,在收集大量资料和开展大量现场调查监测的基础上,利用3S等技术,遵循生态学相关理论和基本原理,研究了丘陵区水电工程建设对河流湿地生态的影响,并系统和全面的提出了调控措施。研究得出的主要结论如下: (1)研究区为人工湿地类型,湿地生境总体较好,但向恶化趋势演变 研究区域位于大渡河下游汇入岷江前的宽谷江段,农业开发程度高,人类活动强烈,为人工湿地类型。本文采用“分级描述”法,对工程建设前研究区湿地生境状况进行了评价。选取的31个调查评价样点中,“一般”、“较好”、“好”的点位数量为25个,表明电站建设前研究区域湿地生态环境总体较好,但原有湿地生态已开始退化,处于亚健康状态。经现场调查,其面临的主要生态环境问题为:大量防洪堤建设,洪泛区生境萎缩;区域农业开发程度高,人为干扰大;过度捕捞致使鱼类资源下降;两岸污染源较多,水质污染明显;流域梯级电站建设,河流廊道受阻隔;无序采砂破坏湿地生态环境;河道淤塞导致河流湿地功能严重退化。总体上,若不采取有效措施,研究区湿地生境将向进一步恶化的趋势演变。 (2)水电工程建设导致区域湿地景观向均质化趋势演变,湿地生物群落逆行演替,生态系统结构失稳、功能失调,对丘陵区湿地生态影响面更广、强度更大 1)导致研究区湿地生境面积减少、功能退化,景观格局向均质化趋势演变。 空间格局方面:工程建设后研究区右侧河网被大坝阻隔分为库区和人工渠,变为水库景观和水渠景观,左侧河网干枯或被移民造地占用,往农业景观趋势演变;湿地面积由14.39 km2减少为11.46 km2,岛屿由71个减少为15个,面积由17.79 km2减少为3.76 km2,河网密度由2.27 km/km2减少为1.13km/km2,对工程左侧河网湿地造成毁灭性破坏;研究区河流向单一河道发展演变。相对于中低山地区和高山峡谷地区,丘陵区水电工程对河流湿地生境影响更大。水电工程建设导致区域耕地、园地、林地和荒草地变为常年水域、工程建设用地或裸岩砾石地;由于丘陵区农业开发程度较高,所以影响地类以耕地为主,高山峡谷区影响地类以林地为主,中低山地区为过渡区。水域环境方面:库区河流水面变宽、水流变缓、水深加深,坝下河流水面变窄、水流变缓,水深视开发方式不同而不同;丘陵区和中低山地区水电工程建设后河流水温变化不明显,高山峡谷地区龙头水库型水电工程建设后河流水温呈分层状态,时空变化大;丘陵区和中低山地区水电工程库区,由于纳污能力大幅提高,水质往良好趋势演变,但由于河流沿线企业和居民排污严重,致使减(脱)水段河流水质急剧恶化,高山峡谷地区河流沿线企业和居民较少,工程建设对水质影响不明显。 2)导致研究区湿地生物整体数量减少,种群空间分布随适宜生境改变而改变,但物种种类基本不变,带来物种遗传多样性下降,种群遗传分化加剧。具体为: ①区域植物:陆生和湿生植物:在右侧河网区被库区和泄洪渠、尾水渠取代,仅库区右岸有少量湿生植物;左侧河网区变为干枯河段或移民造地区,陆生植物基本不受影响,湿生植物仅局部低洼地段出现;浮游植物:在坝上库区由于原有的河流生境转变为水库生境,数量增加,坝下建设区和左侧干枯河段,由于适宜生境明显减少,数量亦明显减少,但仍以硅藻为主。 ②陆生动物:数量和空间分布:大量原适宜生境变为了水域、工程建设用地或裸岩砾石用地,导致区域陆生动物向周边适宜生境迁徙,数量减少,整体影响较小;但其中两栖类陆生动物由于迁徙能力较弱,对其影响较大,尤其以丘陵区水电工程最为明显。遗传习性:本研究选取受影响较大的两栖类动物中具有代表性的四川狭口蛙和饰纹姬蛙为研究对象。首先,用PCR技术扩增四川狭口蛙线粒体基因组DNA,并对其完成测序,结果显示:其线粒体基因组结构与同科其它物种变异不大。然后,用分子生物学技术手段,检测饰纹姬蛙微卫星位点的多样性,结果显示:受地理阻隔影响,其在研究区的种群与其它区域种群遗传分化明显,区域内“许坝种群”亦出现遗传分化。因此,初步推断水电工程建设对物种线粒体基因组结构不会产生太大影响;但由于工程大坝将阻断河流,并形成大量减(脱水)河段,移民造地亦会形成的大量“硬质”护岸,人为形成了区域性地理阻隔,影响了物种基因流正常传输,进而导致物种遗传多样性下降,加剧了区域种群遗传分化。 ③水生动物:鱼类:坝上库区段原有的河流生境转变为水库生境,鱼类资源总量增加,但种群由流水性鱼类向静水或缓水性鱼类演变;其它区域鱼类资源总量减少,种群不变。其它水生动物:坝上库区段生物量有所增加,种群往高度缺氧环境的种群演变;坝下建设区和脱水河段区生物量减少明显,种群不变。 3)导致研究区生态系统结构失稳、功能失调。水电工程建设修建大坝、副坝、硬质防洪堤、形成干枯河网等,造成生态阻隔,影响了系统内正常的能量流动、物质循环和信息流通;破坏了原湿地生境,导致生物群落逆行演替;带来区域景观格局总体变化,并往均质化趋势演变,最终使生态系统结构失稳、功能失调。 3、研究提出6方面调控措施,大部分已实施,研究区湿地生态向良性趋势演变 根据生态学相关理论和基本原理,利用系统论的研究方法,针对工程建设前研究区已出现的生态环境问题和建设后新增生态影响情况,主要采取下泄100-600m3/s的生态流量、河网水系生态保护、河道生态护岸、鱼类资源保护、典型湿地区修复与建设和配套行政管理6个方面调控措施。其中,下泄生态流量为后续相关措施提供了基本的水文条件,是研究区湿地生态恢复的基础和前提;河网水系生态保护和河道生态护岸措施恢复了区域水文连通性和河道原有基本生境,是鱼类资源保护和典型湿地区恢复的必要支撑;鱼类资源保护是针对区域湿地生态中水生生物关键种的恢复措施;关键节点典型湿地区修复与建设是针对区域内湿地生态系统恢复的重要举措;配套行政管理措施是确保相关工程技术调控措施实施到位和正常运行维护,以及减免人为干扰的必要手段,是调控措施的重要补充。可见,各项措施相互联系、相互衔接,相辅相成、缺一不可,构成安谷水电站湿地生态调控措施技术体系。 目前,前述6个方面调控措施大部分已于近两年实施完成,调控效果已经初显,未实施的主要为典型湿地区修复与建设措施。随着后续调控措施的实施,湿地自然恢复的加快,研究区右侧河网新形成的水库景观和水渠景观生态系统结构将更加稳定,功能将更加协调,将形成新的生态系统平衡,左侧河网区基本恢复了工程建设前的湿地景观和湿地生态系统,整个研究区湿地生态正向良性趋势演变,说明调控措施将达到预期的调控效果,是相对完整、系统和科学合理的调控措施。