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鸟类与风电机相撞的影响因素分析及其保护措施.doc

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鸟类与风电机相撞的影响因素分析及其保护措施环境科学导刊2008,27(4):52—56CN53—1205/XISSN1673—9655鸟类与风电机相撞的影响因素分析及其保护措施崔怀峰,杨茜.张淑霞(1.云南省建设项目环境审核受理中心,云南昆明650034;2.云南省环境科学研究院,云南昆明650034)摘要:鸟类与风电机相撞并造成伤亡成为发展风电行业过程中必须考虑的因素.通过查阅最近20a来国际上的研究文章(包括网络上可获得的资料),从自然条件和风电场两个方面进行了导致风电机与鸟类相撞的影响因素分析,并从风电场的规划阶段,施工阶段到运营阶段提出了详细的鸟类保护措施。

关键词:鸟类;风电机;撞击;影响因素;保护措施中图分类号:X37文献标识:A文章编号:1673—9655(2008)050052一o5京都议定书的正式生效意味着人类将以法规形式限制全球温室气体的排放.发展清洁的可再生能源,已经引起世界各国政府的重视.风能作为一种清洁的可再生能源,近几年在美洲和欧洲国家得到了突飞猛进的发展,但是风电行业的发展却给鸟类带来了一些负面的影响J,主要表现在鸟类与风电场的部分风电机或电线相撞导致撞死或撞伤,风电机或电线对鸟类的干扰和障碍物效应,风电站的修建使鸟类栖息地丢失或改变等方面,而鸟类与风电场的部分风电机或电线相撞导致撞死或撞伤是最直接和最严重的影响方式。

J.据美国审计署统计,每年死于美国加利福尼亚州AhamontPass风力发电场的鹰隼类猛禽(兀鹫Gypsfulvus,金雕Aquilachrysaetos)超过1000只.风电场一般由数十台至上百台风电机组成,现在陆地上使用的最大容量风电机(2MW)的塔高80m,叶片直径90m,总高度为125m,海上风电场则使用比陆地上更高更大的风电机(2~3MW),5MW的风电机正在研制过程中J.正是由于风电场占据的空问范围大,对鸟类的潜在威胁大,因此从风力发电行业的最初发展阶段,鸟类与风电机相撞造成鸟类的伤亡便备受动物保护组织和政府的关注.美国,加拿大,爱尔兰。

德国,西班牙,丹麦等国就风电机对鸟类产生的影响开展了大量的研究工作,虽然目前尚有未研究清楚的内容,但是已有的研究结果已为制定有效的保护措施,预防和减少鸟类受到风电机的伤害提供了依据.本文就国际上近20a来已发表的相关研究论文收稿日期:2008—05—26—52一进行综述,从自然条件和风电场两个方面分析导致风电机与鸟类相撞的影响因素,提出鸟类保护措施,为环境保护部门和从事风电场开发与管理的研究和工作人员提供参考.1自然条件影响因素分析1.1气象因素迁徙候鸟的迁徙时问和规模受气象因素的影响很大,大规模的候鸟迁徙也意味着候鸟与风电机相撞的概率增加]。

在有利的气象条件下,候鸟可以一天或一夜之内迁徙几百公里,但在恶劣的气象条件下,候鸟可以原地停留几天而不进行迁徙,这导致白天或夜晚之间候鸟迁徙的数量变异很大,可.以差10~100倍.虽然物种之间具有变异性,但大多数候鸟喜欢在顺风时进行迁徙活动],除风向外,还有温度,湿度和气压这些互相影响的因素,但是现在还不篚:确定哪些气象因素可以决定候鸟开始迁徙的时问和规模.在不良的气象条件下,如大雾,降雨或强逆风时,大气能见度降低,鸟类会降低飞行高度,从而增加与风电机相撞的概率].许多鸟类与人工建筑物相撞都发生在能见度较差的天气条件下].在北美,大雾或暴风雨时都曾经发生过鸟类与风电机相撞而死亡的事件。

一次是27只n,另一次是l4只].1.2月相因素月相也可能影响I鸟类与风电机的撞击率,虽然没有直接证据,但研究表明,夜间迁徙候鸟常在新月时与亮光高层建筑物相撞,而满月时几乎没有发生过撞击事件.1.3地形因素鸟类与风电机相撞的影响因素分析及其保护措施崔怀峰地形与地貌也影响着鸟类与风电机的撞击率H,].McCrary等印认为,位于山脊上的风电机对夜间迁徙鸟类存在潜在危险,因为夜间迁徙鸟类通常以较低的海拔翻越山脊.又如位于迎风山坡和山脊上的风电机,如果处于集群猛禽鸟类盘旋活动的地带,也会提高鸟类与风电机的撞击率.2风电场影响因素分析2。

1风电场的选址风电机能否被飞行中的鸟类撞击以及会有多少鸟类撞在风电机上,关键取决于风电场的选址.根据目前所掌握的信息,风电场的选址是最显着影响鸟类死亡率的因素.例如,美国加州AhamossPass风电场正好位于大量猛禽的觅食活动区域,而这些猛禽觅食时又必须降低飞行高度,因此,该风电场中撞死的猛禽死亡数量占所有鸟类死亡数量的54.3%,而加州之外地区的风电场猛禽死亡数量仅占所有鸟类死亡数量的2..7%l1.这说明适当的选址可有效避免或最小化风电场对鸟类的负面影响,降低风电机与鸟类的撞击概率.因此,在风电场规划早期,应当与鸟类学家共同探讨研究相关问题以确定风电场的选址。

2.2风电场的布局与风电机的选择就同一地区来说,风电场的规模与其对鸟类的负面影响程度成正比,即风电场规模越大,对鸟类的影响也越大.在风电机的布局和设计方案上,风电机的排列应该紧凑,避免大面积占领鸟类栖息地;风电场的纵向排列尽量与鸟类飞行方向平行,避免让鸟类在风电机之间穿越飞行.随着风电机制造技术的发展,风电机趋向于更大容量发展,仅从性价比角度考虑,大容量的风电机比小容量的更能创造经济效益.有关大小风电机对鸟类的影响研究目前开展得还比较少,研究人员也没有得到一致的结论.有的研究人员认为,新式的大容量风电机由于风机叶片旋转速度的降低,风机叶片易于被飞行中的鸟类发现。

从而可以降低鸟类的死亡率;有的研究则认为,大的风电机叶片末端由于运动拖尾(motionsmear)效应不易被鸟类发现口,而且大容量的新式风电机工作时间会长于老式风电机,因为它可利用的风速和风力范围要更广,因此对鸟类来说危险更大.笔者认为,具体使用哪种风电机应取决于风电场的选址,潜在的鸟类影响对象等因素,例如:在沿海地区岸边修建的风电场,其影响的对象主要为湿地鸟类,在保证风电场发电总量保持一定的情况下,使用大容量的风电机意味着风电机总台数的减少,对鸟类的潜在影响要小些;在陆地山脊上夜间鸟类迁徙通道附近修建的风电场,就比较适宜使用小容量的风电机,

因为夜间迁徙鸟类本身以较低高度飞越山脊,高度小的风电机可以有效减少它们与风电机相撞的概率.风电机可分为桁架式塔架(1atticetower)和圆筒式塔架(tubulartower)两种.根据国外的研究资料,前者比后者对鸟类的影响更大,因为猛禽会在桁架式风电机上停歇或偶尔做巢,造成它们距离风电机叶片过近而存在危险,J,但是也有研究认为两种风电机在导致鸟类死亡数量上没有显着差异.2.3风电场的电线风电场发出的电必须经由高压输电线路并人当地电网后才能被利用.很多学者就鸟类与电线相撞现象进行过研究,但是专门研究风电场的电线造成鸟类伤亡的并不多.容易与

涉禽和猛禽埘].猛禽更容易与电线相撞埘].例如在英国,电线被认为是导致灰背隼(Falcocolumbarius)受伤和死亡的主要原因.水禽虽然对风电机有一定的避让行为,但是撞死在电线上的却有相当数量,例如在美国Illinois州的一个发电厂,估计每年秋季有400只水禽死于与电线相撞,多为蓝翅鸭(Anasdiscors)J.对于涉禽来说,电线同样是安全隐患,例如在加州的Trin.idad地区,仅1969年5月6日就有150多只红颈瓣蹼鹬(Phalaropuslobatus~)死于与电线相撞J.在昭通大山包黑颈鹤自然保护区和中甸纳帕海自然保护区每年都

2.4风电场的光源对于处于鸟类迁徙通道附近的风电场来说,光源是非常重要的影响鸟类安全的因素l6].因为夜间迁徙鸟类,在遇上大雾,降雨,强逆风或无月的夜晚时,容易被迁徙通道上的光源吸引,向着光源飞行,极易撞在光源附近的障碍物上.现在较缺乏深入的夜间迁徙鸟类被灯光吸引的原因和机制研究.尽管现在对这种现象的报道比较多,也有几种假说来解释,但是都没有结论性的数据来支持.尽管如此,大量的事实却提示我们很有必要也必须控制好风电场的光源.大规模的夜间迁徙鸟类死亡事件(一夜上千只)曾在美国东北部的多个通讯塔发生过,一般认为鸟类的死亡原因与通讯塔上的光源有关。

例如,估计有30000只鸟(56种)曾于1963年9月一53—环境科学导刊第27卷第5期2008年l0月l8和19日两晚在威斯康星州的EauClaire被撞死[3;2808只鸟类(91种)在4次撞击事件中死于堪萨斯州Shawnee县的439m高的KTKA—TV电视塔上:1985年9月25~26日l9只,1986年9月30日和l0月1日—635只,1986年l0月11~12日—834只,l994年l0月8~9日—420只.尽管像这样的大规模迁徙鸟类死亡事件并不多,但是由于小数量鸟类死亡事件时有发生,累积的鸟类死亡数量通常巨大.例如,从1955~1983年29a间平均每年有l5l7只夜间迁徙鸟类死于佛罗里达州Tallahassee的一个电视塔下。

主要发生在春季(20%)和秋季(65%).经常被撞死的夜间迁徙鸟类主要是鸣禽鸟类:莺类(warblers),莺雀类(vireos),鸫类(thrushes)和麻雀类(spalTOWS),.引.电视通讯塔比风电机要高,而且电线多,灯多,因此风电机也许不会像通讯塔那样造成大规模的夜间迁徙鸟类死亡,但时有发生的小数量鸟类死亡事件可以使累积的鸟类死亡数量巨大.北美风电场有记录的夜间迁徙鸟类死亡数量最多的一次是发生在Virginia西部山区风电场,2003年5月底的一个夜晚有27只鸟类死亡,当时夜间出现了大雾,研究认为t变电站的钠蒸汽灯是吸引鸟类与风电机相撞的主要原因。

后来对该风电场鸟类死亡情况的研究也发现夜间迁徙鸟类经常死于风电场内的灯下.3保护鸟类的措施3.1规划阶段3.1.1选址建议避免在高密度鸟类活动区域(迁徙通道上,大量水禽聚集湿地等)建立风电场,防止造成鸟类的大量伤亡.避免在高山雉类,大型水禽,猛禽等濒危保护物种的活动区域,例如水源地,繁殖地,越冬地,觅食地,夜宿地以及它们之间的过道上建设风电场.避免在某些有空中求偶炫耀行为鸟类(如普通夜鹰,百灵类等)的求偶场所建设风电场.远离原始完好的鸟类栖息地,不要对大面积连续的鸟类栖息地进行分割,应充分利用人类已开发使用的土地.3.1.2相关基础资料的收集应在风电场修建前期收集测风数据时考虑向鸟类学专家咨询有关鸟类影响的问题。

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