基于GIS的水電規劃陸生生態環境評價范圍劃分

萬 帆，吳漢濤，牛 樂，劉 寧，鄧中堅

（1.中國水電顧問集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065；2.西南林學院，云南 昆明 650224）

0 引 言

隨著我國經濟發展、電力需求量的增長和發展清潔能源的長遠目標，水電在能源結構中的重要性也凸現出來。流域梯級水電開發可充分利用水能，創造最大的經濟效益，成為目前我國水電開發的主流方式[1-2]；但同時，水電開發會影響到原有自然河道及其周邊地區的水環境、社會環境和生態環境等。尤其是流域水電梯級開發，往往會產生加和效應或協同作用，對區域生態環境產生深遠的累積影響。

隨著我國環境保護工作的逐步推進，對流域水電開發所產生的累積性和總體性環境影響進行評價逐漸顯現出重要的理論意義與實踐意義。2002年10月頒布的 《中華人民共和國環境影響評價法》確立了流域水電規劃環評 （以下簡稱 “規劃環評”）的制度。通過規劃環評先期介入，可有效避免規劃方案實施中產生重大的環境影響。

在規劃環評工作中，生態環境的分析更是一項重要的內容。流域規劃環評應把維護和改善流域生態與環境作為一項重要目標。規劃環評需要重點評價的應是流域生物多樣性、生態系統完整性和穩定性等幾個關鍵性問題。而確定合理的環境影響評價范圍，對科學客觀地進行規劃環評工作來說是一項重要的基礎性工作。

規劃環評中生態環境評價范圍的確定較為困難:一方面，各梯級建設活動對生態環境影響的時間、方式及程度不同，導致影響范圍各異；另一方面，生態環境是隨機的、離散的、非連續的復雜系統，生態系統中各種生物之間以及各種生物與它們的無機環境之間的關系錯綜復雜，梯級電站建設活動對生態環境的影響難以定量表達。目前，對水電規劃環評中陸生生態評價范圍的劃定，尚無統一的標準和方法，也存在較多爭論。在不同的項目中，應根據項目影響范圍的特點作具體分析。本文以3S技術為主要手段，以怒江上游西藏段水電規劃為例進行生態環境評價范圍劃定的一些探索。

1 國內水電規劃陸生生態評價范圍概述

確定規劃環境影響評價的地域范圍通常考慮地域的現有地理屬性 （流域、盆地、山脈等），自然資源特征，或是人為的邊界 （如公路、鐵路或運河）等[3]。生態因子之間相互影響和相互依存的關系是劃定評價范圍的原則和依據，生態影響評價的范圍主要依據評價區域與周邊環境的生態完整性確定[4]。目前，國內對于水電規劃生態環境影響評價范圍的確定，采用的方法根據規劃河段的自然生態環境的差別通常有所不同。

瀾滄江中下游梯級水電規劃陸生生態評價范圍根據流域植被分布特點，在垂直高度方面擴展至水庫淹沒區及水庫周邊以上約200 m高程范圍。大渡河干流、尼洋河干流巴河口以下河段等水電規劃環評，則采用干流河谷兩側一級分水嶺以內區域作為陸生生態環境評價區。金沙江中游河段規劃環評陸生評價范圍為河谷兩岸面山第一層山脊線以下區域，包括區間主要一級支流，涉及到自然保護區等環境敏感區的從生態完整性的角度考慮，研究評價范圍擴大到受影響部分所在的整個區域。在黃河黑山峽河段水電規劃陸生生態評價范圍的確定過程中，由于該河段兩側地勢平坦，分水嶺范圍較大，兩岸物標不甚明確；因此采取了沿規劃河段兩岸3～5 km劃定等邊距評價范圍的方式。

上述劃分方式中，依據等邊距劃分評價范圍和依據蓄水位線以上固定高程劃分評價范圍的方法均為未考慮自然地理屬性的人為邊界法。第一層山脊線法主要依據地理屬性，可體現出評價區自然屬性的不同特征。根據相關規劃環評和生態環評技術規范的要求，生態影響評價應能夠充分體現生態完整性，涵蓋評價項目全部活動的直接影響區域和間接影響區域，以正確評價與規劃項目相關區域的生物多樣性和生態環境。在地理邊界和景觀生態變化明顯的規劃河段，劃分評價范圍時應當充分考慮自然環境的變化特征，以體現出生態的完整性。國內相關研究認為，從整體上解決這一系列環境問題，分水嶺、流域是最佳管理單元[5]。但在實際操作中，以流域或分水嶺為單元易造成評價面積過大，影響預測中易顯示植被類型變化不明顯，影響評價結論的客觀性。而以第一層山脊線劃分評價范圍，不僅可以考慮到自然地理屬性，體現生態的完整性；其評價面積也適中。

2 怒江上游西藏段陸生生態環境評價范圍劃定

2.1 環境概況

怒江上游西藏境內索縣東巴壩址至松塔庫尾河段長約707 km，天然落差1705 m，河道平均比降0.242%；兩岸山高坡陡，屬典型的高山峽谷地貌，山脈海拔多在4000～5000 m左右；山嶺與河谷的高差達1000～2000 m；氣候類型復雜，生態環境獨特；河段跨多緯度，流域內植被區系復雜，同一緯度的植被種類具有多樣化和垂直分布明顯的特征，野生動物種類較豐富。

2.2 評價區劃定方法比選

在確定怒江上游西藏境內規劃河段陸生生態環境評價范圍的過程中，曾考慮了等邊距法和利用地形特征的第一層山脊線法。

2.2.1 等邊距緩沖區法

在ArcGIS9地理信息軟件中，利用空間分析模塊中的緩沖區分析功能，沿規劃河段自動生成一條兩側各寬2 km的等邊距條帶，作為陸生生態環境評價范圍。將該評價范圍分別與該區域的數字高程模型 （DEM）和衛星影像進行疊加分析 （見圖1）。

從圖1可以看出，河段兩岸地形分界明顯；而用等邊距緩沖區法生成的評價范圍不能很好地與兩岸的地形特征吻合，不能準確地體現出評價區內的植被垂直分布特征，不能合理地涵蓋一些野生動物的活動范圍。在新榮庫區等平緩區域，只能將整片農田等植被的一部分劃進評價范圍中。因此，本規劃河段這樣地形復雜、植被垂直分布明顯、野生動植物豐富的環境不適宜用該法。

2.2.2 山體陰影劃分第一層山脊線法

圖1 等邊距法劃分的評價范圍（部分）與DEM（a）、衛星影像（b）疊加

由于規劃河段地形陡峭，兩岸山體高差較大，植被隨地形變化較大，垂直分布特征明顯，一些植被和動、植物常以分水嶺作為分布范圍的邊界，因此宜采用第一層山脊線作為本規劃河段陸生生態評價范圍劃分的依據，從而體現評價區內生態完整性特征。在確定第一層山脊線的工作過程中，筆者分別利用山體陰影 （Hill Shade）和等高線進行了嘗試。

山體陰影是根據假想的照明光源對數字高程模型柵格數據每個柵格單元計算照明值，形成光照灰度表面，可表達出地形的立體信息。在ArcGIS地理信息軟件中對規劃河段所在地區的數字高程模型（DEM）進行表面分析，模擬315°太陽方位角和45°太陽高度角，計算得到表面陰影圖 （見圖2）。

圖2 山體表面陰影

嘗試按照表面陰影圖中的明暗交界情況判斷和劃分山脊線，作為陸生生態環境評價范圍。然而，該方法可將與太陽方位角垂直方向的山脊線劃分出來，但對規劃河段復雜的地形特征，其圖像過于破碎，仍不能準確地識別出河道兩側第一層山脊線，且坡向變化造成的陰影圖灰度值變化會對山脊線的判斷造成一定干擾。

2.2.3 等高線劃分第一層山脊線

利用規劃河段所在區域數字高程模型DEM，在ArcGIS地理信息軟件中將其轉化為等高線數據，依據等高線變化情況，以山體陰影數據作為輔助參考，即可判斷出第一層山脊線分布，在ArcGIS軟件中利用圖形編輯工具即可繪制出規劃河段陸生生態評價范圍線，見圖3。

圖3 依據等高線劃分評價范圍（部分）

2.3 結 果

在ArcGIS軟件中依據等高線判斷第一層山脊線，最終繪制出規劃河段陸生生態評價范圍，如圖4所示。評價范圍涉及西藏自治區索縣、邊壩縣、丁青縣、洛隆縣、八宿縣、察隅縣、左貢縣，總面積377774 hm2。

圖4 規劃河段陸生生態評價范圍

3 結 論

在水電規劃過程中通過規劃環評先期介入，可有效避免規劃方案實施中產生重大的環境影響。本文以地理信息系統為主要技術手段，以怒江上游西藏段東巴壩址至松塔庫尾河段水電規劃為例，進行了規劃環評陸生生態評價范圍確定方法的探討，對幾種劃分方法進行了比選，得出依據等高線在技術上可準確判定第一層山脊線，合理劃分陸生生態評價范圍。此方法對該規劃河段這樣地形陡峭、垂直地帶性明顯的環境較為適用，可保證劃分的評價范圍考慮到景觀植被和動植物的分布特征，符合評價范圍應充分體現生態完整性的要求，是一種科學合理的劃分方法。

［1］張平，李英，張榮.流域水電規劃環境影響評價的特點及工作體會［J］.水力發電，2006，32（11）:39-41.

［2］賀恭.中國水電未來之路:加快開發與可持續發展［J］.水利水電技術，2005，36（2）:5-8.

［3］HJ/T130-2003 規劃環境影響評價技術導則［S］.

［4］HJ19-1997 環境影響評價技術導則非污染生態影響［S］.

［5］何萍，孟偉，王家驥，等.流域、生態區和景觀構架及其在海河流域生態評價中的應用［J］.環境科學研究，2009，22（12）:1366-1370.