2014年第1 海上风电场对鸟类行为的影响分析 陆忠民 张志宏 徐凌云 丁玲 俞晓峰 王倩 (1.上海勘测设计研究院 上海 2004 34; 2.上海东海风力发电有限公司 上海 20043 3) 【摘要】 随着全球海上风电场的不断增加,其对海洋环境的影响,尤其是对鸟类行为的影响不可忽视。 结合国外海上风电场对鸟类行为影响方面的研究成果,就海上风电场的建设对鸟类的栖息、觅食以及鸟类 的迁徙、存活等行为的影响进行了总结和讨论,以期为我国海上风电场建设对鸟类行为影响研究提供参考。 【关键词】 海上风电场 鸟类【中图分类号】TK8 栖息地 觅食迁徙 生存 影响 【DOI编码】 10.3969/j.issn.1672—2469.2014.01.002 【文献标识码】 A 【文章编号】 1672—2469(2014)01-0005-04 1 前言 近年来,随着全球能源、资源和环境问题的 突出,特别是全球气候变化日趋明显,风电越来 越受到世界各国的高度重视,海上风力发电因其 具有较好的风能条件和辽阔的海域面积等独特 优势正成为风力发电领域的新亮点。 根据全球风能协会的统计报告,2012年全球 海上风电累计装机容量高达5410MW,同比增长 31.4%。世界海上风电仍主要集中在欧洲,占世 界海上风电装机容量的90%左右,未来海上风电 场更是朝着大型化发展。 我国海上风电起步较晚,2010年6月,我 国首座大型海上风电场一一上海东海大桥海上 风电场的投产,成为欧洲之外的第一个大型海上 风电场。“十二五”期间,中国将积极开展海上 风电项目示范,促进海上风电规模化发展,海上 风电正处于加快发展的态势。 海上风电场按水深可分为潮间带风电场、近 海风电场和深海风电场。目前我国已建成投运的 东海大桥海上风电场和欧洲已建的主要海上风 电场水深都在50m以内,属潮间带和近海风电场。 近海海域及岛屿既是风能资源丰富地区,同时也 环境特征,气象特征,周围现有鸟类的数量和种 类,鸟类栖息、觅食的习性等。海上风电场对鸟类 行为影响主要有以下几个方面: (1)对鸟类栖息地和觅食的影响; (2)由于风机干扰或者形成障碍引起的对 鸟类迁徙的影响; (3)由于撞击风机引起的对鸟类生存的影响; (4)风电场建设和运行期间的噪声、电磁 场影响。 我国海上风电场建设尚处于起步阶段,海上 鸟类监测和调查不容易开展,因此目前国内在海 上风电场对鸟类的影响方面的研究较少。本文通 过对国外海上风电场鸟类影响的研究成果梳理, 总结了海上风电场对鸟类行为学方面的影响,以 期为我国海上风电场的鸟类影响评估和生态保 护提供借鉴。 2对鸟类栖息和觅食的影响 风电场对鸟类的干扰影响随着建设区域生 境的差异、风电场选址和规模的不同以及区域分 布鸟类种群对风电场敏感性的不同而不同。风电 场选址避开鸟类重要栖息地以及鸟类自身的趋 避、适应行为均可降低风电场建设对鸟类栖息觅 作者简介:陆忠民(1965年一),男,教授级高级工程师,副院长。 基金项目;国家高技术研究发展计划(863计划),资助项目 (2012从05l709)。 是鸟类迁徙的主要通道和栖息地,海上风电场的 建设产生的干扰和障碍都有可能对鸟类的栖息、 觅食、飞行等行为产生一定的影响。其影响因素 是多变的,取决于多种因素,包括风电场周围的 ・5・ 规划战略 食的影响。 水利规划与设计 2014年第1期 关于海上风电场风机、输电线路、变电站产 生的噪音和电磁干扰对鸟类的影响,A.L. Drewitt和R.H.W.Langston开展了研究,认 研究表明,鸟类可成功改变飞行方向以避开 风机进行觅食,某些鸟类对风电场建成后的生境 还会产生适应性。Petersen等专家曾对Horns Rev海上风电场区域的黑海番鸭(Common Scorer)开展了调查,发现黑海番鸭在风电场海 域的觅食现象比以往任何一次调查都常见,究其 原因可能是风电场建成几年之后,黑海番鸭已经 习惯了在风电场区域内觅食。如果风电场选址避 为噪音和电磁干扰会对鸟类的迁徙路线产生一 定的影响,同时风电场输电线路、变电站会侵占 海岸滩涂、湿地,也会间接影响鸟类对这些生 境的栖息利用,但这种影响的表现程度并不十 分明显。 据统计,风电场对鸟类产生的最大影响范围 开了鸟类重要的栖息地,这种直接的栖息地丧失 对鸟类的影响非常有限。 为800m,繁殖鸟是300m。国外海上风电场对鸟 类分布的影响距离如表1所示。 表1 风电场运行对鸟类分布的千扰影响 区域 丹麦,生境 海岸草地 海堤上 海堤上 鸟类别 水鸟 水鸟 水鸟 风场规模 S M M 显著受影响种类 影响距离 Tjaereborg Oosterbierum 最大800m,繁殖风头 风头麦鸡,金鹆,鸥类 麦鸡为300m 荷兰,涉禽、鸥类、雁鸭类 大天鹅、潜鸭、白颊鸭 最大500m,对繁殖涉 禽没有影响 最大300m 荷兰,Urk 苏格兰,Burgar Hi1l 海岸沼地 海岸草地 海岸岸线 海岸沼泽和耕地 海上 海岸岸线 潜鸟和猛禽 金鹞,鸥类 鸬鹚、绒鸭、矶鹬、鸥类 水鸟 海鸭、黑海番鸭 水鸟 S S S L M M 红喉潜鸭 无 无 无 除了飞行路线改变,基 本无影响 大部分水鸟 仅在建设初期有一定 人为干扰影响 英格兰,Haverigg 英格兰,Blyth 瑞典,Nasudden Gotland 丹麦,Tuno Knob 比利时,Zeebrugge 大约300m Utgrunden 海上 针尾鸭 S 无 注: L一大,50 ̄200台风机;M-中等,10 ̄50台风机;s一小,<10台风机。 3对鸟类迁徙的影响 海上风电场对鸟类迁徙的干扰程度与很多 取决于一系列的因素,包括季节、鸟类物种、鸟 类的集群规模、鸟类的适应程度、鸟类对风电场 建设区域的利用格局、风电场建设区域到重要栖 息地的距离、风电场周边可替换栖息地的可提供 因素有关,鸟类在风电场建设初期对风电场表现 出趋避特征比较明显,但是随着时间的推移,部 分鸟类会对风电场内的环境会产生适应性,从而 在数量上会有所增加。 风电场建设给鸟类迁徙带来的不利影响,主 要表现为鸟类的趋避行为会使鸟类选择远离风 机飞行,从而在一定程度上减少了鸟类的活动范 围,这也是风电场的屏障效应,但从另一个角度 来说,鸟类对风电场的这种趋避行为也可以减少 鸟类碰撞风机的风险。风电场对鸟类的干扰程度 ・性、风机的类型以及鸟类所处的生活史周期(越 冬、换羽、繁殖等)等。 Bech和Petersen等学者曾对丹麦Horns Rev 海上风电场附近迁徙鸟类的行为进行跟踪观测, 研究发现风机建设后,主要鸟类黑海番鸭的分布 范围发生改变,且其在风电场周边2 ̄8km范围 内的出现频率明显下降。而在迁徙季节,大部分 鸟类会绕过风电场迁飞,只有少部分会穿越部分 6. 2014年第l 风电场区域。同时,也发现风电场建成一段时间 之后,部分鸟类会对风电场内的环境产生适应 性,如小鸥(Larus minutus)和普通燕鸥(Sterna hirundo)。 型鹆鹬类在150 ̄400 m之间,鹭类在150 ̄600 m 之间,鹳类在35O~750 m之间,鹤类在300~700 Ill之间,鸭类在150"-500 m之间,雁类(包括天 鹅)在350~12000 m之间。风机叶片通常高度 为3O~130m,因此,风机运行对候鸟长距离迁徙 的碰撞风险不大。 通常鸟机相撞的风险可能发生在鸟类的当 地迁徙活动中,鸟类由于觅食的需要,通常会在 觅食地和栖息地之间往返迁飞,这种迁飞由于飞 行距离一般较短,其飞行高度通常要低于100 m, 因而增加了与风机相撞的风险概率。当然随着海 上风机容量的增加,风机扫掠面积和高度都会增 加和增高,鸟类撞击到风机上而死亡的风险也会 随之增加。 krijgsveld等人采用望远镜扫描和全自动 雷达观测相结合的方式对鸟类通过风电场的飞 行路径进行了研究,结果表明,鸟类的通量在风 电场建设后大大低于风电场建设前所测得的,这 也许不全是由于风电场的存在造成的,但与海上 风电场特定的离岸位置和风电场区域作业渔船 数量的显著减少有一定的关系。 4鸟机相撞的影响 当风机安装在鸟类飞行通道上时,鸟类在迁 徙过程中存在与风机相撞而受伤或死亡的风险, 这是影响鸟类生存的最直接也是最严重的影响 形式。鸟类与风机相撞的风险在很大程度上取决 于鸟类的飞行高度。 根据多年鸟类观测统计结果,一般鸟类在直 接的长距离迁徙飞行过程中飞行高度通常较高, 国外海上风电场研究发现,鸟类与风机相撞 概率会因不同区域、不同生境以及风电场建设规 模、分布鸟类的不同而存在明显差异,如表2所 示。Pettersson在Utgrunden的海上风电场,观 察到有500000只海鸭穿过风电场,却没有发生 一起撞击事件;Kahlert在丹麦的Nysted海上风 电场用雷达进行的研究表明白天大部分鸟类在 距风电场3 km以外就开始改变飞行路线,而晚 绝大部分鸟类的飞行高度在150m以上,其中大 表2鸟和风机撞击概率 区域 生境 鸟类别 风场规模 撞击概率 (只/台・年) 2.2 O.34 撞击种类 美国各地 西班牙,Tarifa 各种各样 海岸丘陵 各种 猛禽、鹳类和其他迁徙鸟 混合 VL 各种 猛禽 苏格兰,Burgar Hill 英格兰,Haverigg 英格兰,海岸湿地 海岸草地 海岸岸线 潜鸟和猛禽 金鹪、鸥类 鸬鹚、海鸭、矶鹬、鸥类 以及迁徙鸟 鸥类、雀形目迁徙鸟 水鸟 迁徙鸟,水鸟 水鸟 S S S O.15 0 1.34 鸥类,隼 无 鸥类、海鸭 Blyth 比利时,Zeebrugge 荷兰,Urk 荷兰,Oosterbierum 荷兰,Kreekrak 丹麦,海岸岸线 海堤上 海堤上 海堤上 M M M S 11—29 1.7 1.8 3.4 90%以上是鸥类 鸥类、水涉禽和迁徙鸟 水鸟、鹰、雀形目鸟类 鸥类、涉禽和其他水鸟 鸥类、雁鸭类、雷鸟、 雀形目鸟类 无 Tjaereborg 海岸草地 海上 涉禽和鸥类 海鸭 S S 3.0 0 Utgrunden 注: vL一非常大,>200台风机;L一大,50 ̄200台风机;M_中等,10 ̄50台风机:S-小,<i0台风机。 ・7・ 规划战略 水利规划与设计 2014年第1 上在lkm左右改变方向,在风机群周边飞行时表 现出明显的躲避行为;同样的,Pettersson在瑞 典的Kalmar Sound目视观察绒鸭的移动对两个 近岸风机的反应,在150万只迁徙水鸟中,只有 1次撞击事件。 此外,研究发现撞击死亡率通常与风机的转速 呈一定的相关关系,一般变速的风机对鸟类的影响 较大。但即使如此,在许爹隋况下仍然有80%以上 的鸟类可以穿过变速的风机而不受丝毫损伤。 同样研究监测还发现鸟撞风机也与环境因 素有关。在天气晴好的情况下,即使在鸟类数量 非常多的海岸带区域,鸟类与风机撞击的机率基 本为零。而大风、雨天、起雾天气和漆黑的夜晚 会降低鸟类对飞行的操控能力,在这些条件下迁 徙鸟的飞行高度会降低,促使鸟类与风机的撞击的 风险增加,而且在恶劣天气条件下,风机上的灯光 对鸟类的吸引会增强,变成影响夜间迁徙鸟类安全 的一个非常重要的因素,增加了鸟机相撞的风险。 综上所述,通常情况下,鸟类在长距离迁徙 时飞行高度较高,且在风机群周边飞行时会表现 出明显的绕避行为;仅在恶劣天气以及低空迁飞 觅食的情况下才会增加与风机相撞的概率,因此 风机运行对鸟类长距离迁徙的碰撞风险不大。 5 结论 (1)海上风电场的建设会使鸟类产生趋避 行为,在一定程度上减少鸟类的活动范围,但是 只要海上风电场选址避开了鸟类的栖息地,其对 鸟类栖息和觅食的干扰影响有限。 (2)海上风电场对鸟类迁徙的干扰程度与 很多因素有关,在海上风电场建设初期鸟类一 般会表现出明显的趋避行为,但是随着时间的 推移,部分鸟类会对风电场内的环境会产生适 应性。 (3)鸟类在长距离迁徙时飞行高度较高, 通常会对风电场表现出明显的绕避行为而不会 发生严重的碰撞,仅在恶劣天气以及低空迁飞觅 食的情况下才会增加与风机相撞的概率,因此风 机运行对鸟类长距离迁徙的碰撞风险不大。 (4)海上风电场对鸟类影响因素复杂,会 随着时间而发生改变,因此在其长时间运行之后 对鸟类的栖息、迁徙、生存等行为的影响作用还 ・8・ 有待进一步研究。 参考文献 1.Petersen,I.K.,Fox,A.D.,2007.Changes in Bird Habitat Utilisation around the Horns Rev l Offshore Wind Farm, with Particular EmphasiS on Common Scoter.NERI Report commissioned by Vattenfall A/S.National Environmental Research Institute,Ministry of the Environment,Denmark, P.40. 2. 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