范竣菡 徐天寶 崔磊 張麗梅 張榮 張洪波

摘要：流域水電梯級開發(fā)改變了河流生態(tài)系統(tǒng)天然的物質輸移和能量傳遞，對流域生態(tài)環(huán)境造成一定的影響。量化水電開發(fā)造成的生態(tài)環(huán)境影響，需要構建流域性的監(jiān)控體系。本文從理論上對流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系提出了理論框架，對監(jiān)測規(guī)劃提出了要求。這套方法將應用到瀾滄江流域，構建瀾滄江流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系。

關鍵詞：水電梯級開發(fā);生態(tài)環(huán)境;監(jiān)控體系;瀾滄江流域

中圖分類號：X830 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-0-03

Abstract：The river cascade development for hydropower changes the natural material transportation and energy transfer of the river ecological system， impacting the basin ecological environment to some extent. To quantify the impact of hydropower development to the river ecological environment， the basin ecological environment monitoring system for the hydropower development is necessary to be built as soon as possible. Its theoretical framework and the monitoring items and contents were proposed for the project plan in this paper. The research results will be applied to build the Lancang river basin ecological environment monitoring system for hydropower development in the Lancang river basin in Yunnan province.

Key words：Hydropower cascade development;Ecological environment;Monitoring system;Lancang River basin

隨著我國經濟社會發(fā)展對能源需求的逐步增長和水電開發(fā)程度的不斷提高，部分流域已經由天然的河道變成了梯級水電站[1-2]。流域水電開發(fā)改變了河流生態(tài)系統(tǒng)天然的物質輸移和能量傳遞，對流域的生態(tài)環(huán)境造成一定的影響[3-4]。為量化水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響，需要對流域的生態(tài)環(huán)境進行系統(tǒng)監(jiān)控，并據此開展已建水電站生態(tài)調度及已有生態(tài)保護措施優(yōu)化[5-6]，同時為后續(xù)水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)境保護工作提供數據支撐[10]。

1 概述

流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控的內涵為：為了評價水電開發(fā)活動對生態(tài)環(huán)境的影響，對流域內生態(tài)系統(tǒng)的類型、結構和功能進行監(jiān)測及調查，并及時反饋生態(tài)環(huán)境的變化，從而控制水電開發(fā)活動[5-9]。其目的是為了合理利用自然資源、保護生態(tài)環(huán)境。

在宏觀層面上，流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系應符合系統(tǒng)性和連續(xù)性的原則[7]。系統(tǒng)性就是把水電工程和生態(tài)環(huán)境看成是一個統(tǒng)一有結構的綜合體，能反饋水電工程對生態(tài)環(huán)境的影響，同時能夠通過調整水電開發(fā)活動而保護生態(tài)環(huán)境[7];連續(xù)性則要求有足夠長系列的監(jiān)測和調查數據[7]。

在微觀層面上，流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站點應符合以下原則：監(jiān)測的范圍、對象和重點應結合梯級電站工程運行特點和流域環(huán)境敏感點的分布[7-9];應選擇對環(huán)境影響大、控制性和代表性的因子進行監(jiān)測;根據各水電工程不同階段的重點和要求，分期分步建立，逐步實施和完善[7-9]。

流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測內容應包括流域生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境保護措施效果監(jiān)測。監(jiān)測要素涵蓋水環(huán)境、水生生態(tài)和陸生生態(tài)等，并兼顧其他相關生態(tài)環(huán)境要素，重點關注具有長期性、疊加性和累積性影響的環(huán)境要素。

瀾滄江是中國的重要河流之一，流域內生物多樣性豐富，是我國乃至世界重要的生物資源庫[11-13]。近年來隨著國家發(fā)展的需求，流域內逐步建成了多個梯級水電站，對流域生態(tài)環(huán)境造成一定影響[14-16]。為了保護流域內生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，瀾滄江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系建設勢在必行。本文以水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系為研究對象，開展了生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系的理論框架和規(guī)劃建設要求及內容的研究和探討，并將其應用于瀾滄江流域的水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系的規(guī)劃和建設。

2 監(jiān)控體系框架

流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系框架分為三個層次，分別是應用層、平臺層、數據層。體系框架圖見圖1。

2.1 應用層

應用層主要是對監(jiān)測數據進行運用，對流域生態(tài)環(huán)境質量進行評價，對生態(tài)環(huán)境保護措施效果進行分析;同時對流域生態(tài)環(huán)境質量發(fā)展趨勢進行預測分析，并提出有針對性的生態(tài)保護措施改進方案。同時將數據需求反饋給平臺層，并指導平臺層和數據層的運作。

2.2 平臺層

平臺層收集、存儲和整理數據層的各項數據，為應用層提供數據支撐，是整個生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系的數據中心。根據流域生態(tài)環(huán)境的特點和已實施生態(tài)環(huán)境保護措施，結合應用層反饋的數據需求，制定和下達生態(tài)環(huán)境監(jiān)測計劃。

2.3 數據層

在流域布設生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站點，按照監(jiān)測計劃完成監(jiān)測任務。數據層要對整個流域的生態(tài)環(huán)境質量和生態(tài)環(huán)境保護措施進行監(jiān)測，并將數據成果提供給平臺層。

3 監(jiān)測站點規(guī)劃

按環(huán)境要素來分，監(jiān)測站點包括水環(huán)境、水生生態(tài)、陸生生態(tài)和局地氣候。監(jiān)測站點布設應充分利用梯級電站已有的水文和環(huán)境監(jiān)測站點，例如為發(fā)電運行建立的水情測報站，其他行業(yè)部門建立的可以實現數據共享的水溫、水質和氣象等監(jiān)測站。

3.1 水環(huán)境

包括水質斷面和水溫斷面。水質斷面主要根據流域內水電站建設及規(guī)劃情況、工程特性、規(guī)模布設。在主要支流匯入處、重要國際河流、省際河流、水環(huán)境敏感區(qū)域，已受到污染的或出現水庫富營養(yǎng)化的局部水域，應布設水質監(jiān)測斷面。監(jiān)測內容包括：水污染常規(guī)指標、水污染排放總量控制指標、湖泊富營養(yǎng)化特征指標。水溫監(jiān)測斷面應選擇典型的壩前、庫尾進行布設。監(jiān)測內容應包含表層水溫和垂向水溫。

3.2 水生生態(tài)

水生生態(tài)監(jiān)測斷面應覆蓋流域所有梯級電站影響范圍。在具有代表性的典型斷面，如庫尾、壩前、壩下斷面，應布設監(jiān)測斷面。在水生生物產卵場、越冬場、索餌場等重要生境分布的支流，應布設斷面。監(jiān)測內容包括：浮游植物、浮游動物、著生藻類、底棲動物、水生高等植物、魚類和水生生境。

3.3 陸生生態(tài)

陸生生態(tài)監(jiān)測點位的布設應考慮流域陸生生態(tài)整體性和氣候帶的多樣性。監(jiān)測內容包括宏觀和微觀2個層面：宏觀能反映全流域生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化格局;微觀層面反映水平地帶性植被群落組成與結構變化過程、重要物種、種群數量波動過程、重要保護措施的保護效果等。

3.4 局地氣候

局地氣候監(jiān)測點位的布設應代表流域內梯級電站跨越的各緯度，并綜合考慮地形地貌、當地特殊的氣候類型等因素。水庫岸邊局地氣候觀測點應與水電站建設前的觀測點位置基本一致。監(jiān)測內容包括：溫度、濕度、降水量、風向、風速等。

4 瀾滄江流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控信息平臺

4.1 流域概況

瀾滄江發(fā)源于青海省南部唐古拉山脈，經青藏滇三?。▍^(qū)），從云南省西雙版納州出境，出境后稱為湄公河，流經緬甸、老撾、泰國、柬埔寨和越南五國，于越南注入南中國海，是一條著名國際河流[1]。瀾滄江全長約 2153km，天然落差4583m，水能蘊藏量巨大，為開發(fā)利用瀾滄江水力資源，分上游西藏段、上游云南段和中下游三段進行了規(guī)劃，共規(guī)劃23個梯級。上游西藏段分別為側格、約龍、卡貢、班達、如美、幫多、古學;上游云南段分別為白塔、古水、烏弄龍、里底、托巴、黃登、大華橋、苗尾;中下游河段分別為功果橋、小灣、漫灣、大朝山、糯扎渡、景洪、橄欖壩、勐松[2]。目前建成運行的主要是中下游段功果橋、小灣、漫灣、大朝山、糯扎渡、景洪等梯級。

4.2 瀾滄江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站點規(guī)劃

瀾滄江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站點包括：水環(huán)境、陸生生態(tài)、水生生態(tài)和局地氣候等四個方面，共同構成了瀾滄江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系的數據層。

4.2.1 水環(huán)境

重點監(jiān)測龍頭水庫（小灣和糯扎渡）、省界斷面和重要支流水質變化，共設9個監(jiān)測斷面，其中關累為已建國控斷面，流沙河和沘江交匯口為省控斷面。監(jiān)測內容為pH值、化學需氧量、氨氮、總磷、總氮和石油類。

根瀾滄江據流域內水電站規(guī)模，兼顧考慮支流對干流的影響，確保監(jiān)測站點建設的實際操作性，水溫監(jiān)測站共設11個，重點監(jiān)測龍頭水庫、省界斷面和重要支流水溫變化，其中關累為已有國控斷面。監(jiān)測內容為表層水溫和垂向水溫。

4.2.2 水生生態(tài)

瀾滄江流域共設置水生生態(tài)監(jiān)測斷面13個，其中干流7個，支流6個。通過13個斷面的監(jiān)測，可以從整體上反映出瀾滄江上下游魚類組成的差異和瀾滄江魚類資源的現狀。監(jiān)測內容為浮游植物、浮游動物、著生藻類、底棲動物、水生高等植物、魚類和水生生境。

4.2.3 陸生生態(tài)

根據瀾滄江流域陸生生態(tài)整體性和氣候帶的多樣性，結合梯級電站調節(jié)性能和規(guī)模，兼顧電站所處位置的地形、生境特殊性，共設置9個陸生生態(tài)監(jiān)測斷面。監(jiān)測內容為植被類型和面積。

4.2.4 局地氣候

瀾滄江流域由北向南縱跨13個緯度，并受復雜的地形地貌影響，其氣候空間分異顯著，立體氣候明顯，涵蓋了北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、高原溫帶、高原亞寒帶6個氣候帶。流域共設置9個局地氣候監(jiān)測站。監(jiān)測內容為溫度、濕度、降水量、風向和風速。

4.3 信息平臺構建

瀾滄江流域水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)控信息平臺包括地圖、用戶監(jiān)測數據管理3個模塊，共同構成了監(jiān)控體系的平臺層。

4.3.1 地圖

地圖包括行政區(qū)劃圖、衛(wèi)星影像圖以及地形圖。在地圖上，可以顯示本監(jiān)控系統(tǒng)內所有的監(jiān)測斷面位置、坐標和簡要的監(jiān)測信息概況。通過地圖，可以直接查詢每個監(jiān)測站點的所有生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數據，表征流域生態(tài)環(huán)境質量和已實施生態(tài)環(huán)境保護措施效果。

4.3.2 用戶

用戶分為流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控管理用戶和一般用戶。前者負責整個流域監(jiān)控體系的管理，后者可以通過平臺查詢關心區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質量。利用信息平臺，管理用戶可以下達監(jiān)測計劃、改變監(jiān)測斷面和變更監(jiān)測指標，更好的對流域的生態(tài)環(huán)境質量進行監(jiān)控。

4.3.3 數據管理

數據管理需要收集、存儲和整理所有的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數據。目前，數據主要分為4大類，分別是水環(huán)境、水生生態(tài)、陸生生態(tài)和局地氣候。其中水環(huán)境又包括水文、水溫和水質;水生生態(tài)包括浮游植物、浮游動物、底棲生物、魚類等;陸生生態(tài)包括植被類型和面積等;局地氣候包括監(jiān)測斷面的氣象數據等。

5 結論和建議

本文分析了流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系構建的理論框架，并據此初步開發(fā)了瀾滄江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系。從理論和實例上，對流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控體系進行了探索，對流域生態(tài)環(huán)境信息采集和分析平臺提出了總體的構架和設想。針對目前流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控的現狀，提出如下建議。

5.1 盡快建立流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理機構

目前我國流域性的水電開發(fā)單位較少，同一流域往往聚集了多家開發(fā)公司，這不利于整個流域的統(tǒng)籌開發(fā)和管理，因此，從流域生態(tài)環(huán)境保護的角度出發(fā)，應借鑒國外流域成功的管理經驗，各主要流域應盡快成立流域層面的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理機構。

5.2 盡快開展流域水電開發(fā)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的布設

近年國內水電開發(fā)較快，大多數河流均已經建成了梯級電站，而由于水電開發(fā)導致的生態(tài)環(huán)境問題往往被忽視，人們對水電開發(fā)引起的生態(tài)環(huán)境問題認識不清。必須通過流域層面的長期監(jiān)測獲取第一手資料，之后再通過科學的方法和手段去判斷生態(tài)現狀的優(yōu)良度。因此，流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的盡快實施是很有必要的。

5.3 盡快研發(fā)并落實流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)控信息平臺的建設和運行

流域生態(tài)環(huán)境涉及范圍較廣，通過監(jiān)測可以獲取大量的基礎數據，但是如果不進行集成，這些數據往往是零散的，很難利用的。因此，從管理者角度出發(fā)，應利用現代化的網絡技術，對監(jiān)測數據進行集成和分析，以實現流域生態(tài)環(huán)境的實時、在線監(jiān)測，并能夠對收集的數據進行自動計算和評價，以及時反映出流域生態(tài)環(huán)境的現狀，為管理者做出響應提供技術支撐。

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