水利樞紐工程建設會使庫區微氣候環境條件有所改變,包括氣溫、風速、濕度 、降水等。有關研究表明,水面上空比成片的房屋群上空空氣的透明度高 8 %～ 10 %;水面上空與陸地上空相比較 , 紫外線輻射高出 30 %, 氣溫降低 4 ～ 5 ℃, 相對濕度提高 10 % ～ 15 %。一般情況下, 地區性氣候狀況受大氣環 流控制,但大中型水庫和灌溉工程的修建,使原先的陸地變成了水體或濕地, 對局部小氣候產生了一定的影響,主要表現在對降雨 、氣溫、風和霧等氣象因子的影響。
1.1 對降雨量的影響
a .降雨量有所增加。
這是由于修建水庫形成了大面積蓄水,在陽光輻射下,蒸發量增加,引起降雨。 b .降雨地區分布發生改變 。
水庫低溫效應的影響可使降雨地區分布發生改變:庫區和鄰近地區的降雨量有所減少, 而一定距離的外圍區降雨則有所增加 ;地勢高的迎風面降雨增加,而背風面降雨則減少。 c .降雨時間分布發生改變 。
夏季水面溫度低于氣溫 ,氣層穩定 ,大氣對流減弱 ,降雨量減少;但冬季水面較暖 ,大氣對流作用增強 ,因而降雨量增加。 1.2 對氣溫的影響
水庫建成后 ,庫區與空間的接觸由陸面變為水面 ,與空氣間的能量交換方式和強度均發生變化 ,從而導致氣溫發生變化, 庫區年平均氣溫略有升高 。 1.3 對大氣的影響
在談到大壩與生態問題時, 首先談到的最重要問題就是大壩建設對大氣的影響。從世界范圍看, 這個問題十分突出 ,因此,國際上把對大氣的影響看做是建壩對生態影響的首要問題。但是 , 這個問題在中國并不嚴重, 原因有 2 個 :①中國的電站雖然很大 ,但多屬高山峽谷型水庫, 與國外的水庫相比, 庫水面面積并不大;②我國有大面積森林的庫區不多。
2 對水文情勢和水溫的影響
2.1 對水文情勢的影響
水利工程尤其是水利樞紐工程的興建改變了流域水文循環情勢 ,對整個流域產生不同程度的影響 , 其影響有利有弊。水庫蓄水后 ,原先的河流變為湖泊 ,水位抬高且水面面積增大,這一方面加大了水面的蒸發量,引起水分循環變化;另一方面由于巖層具有一定的透水性, 水庫會發生滲漏,使地下水水位升高 。水庫水位的變化與天然情況下水位的變化大不相同。調蓄能力較大的水庫 ,其水位變幅較大;而徑流式水庫的水位變幅不大, 不會出現明顯的季節性變化 。與天然河道相比, 水庫的流速變化也很明顯。在水庫的不同庫段, 流速的變化不一樣, 一般越靠近庫尾 ,流速越接近天然河道, 越近壩前, 流速越小,在某些條件特殊的庫灣,流速甚至接近于零。攔河筑壩使水文情勢發生突變, 影響原河流的生態過程和功能。水文情勢的主要變化包括:流量的穩定化與流速頻率的變化 ;季節性高峰流量的喪失 ,流速變緩 ,急流狀態消失 ;水位落差變化平緩 ,來水時間 、來水時期改變;水量向上蒸發和向下滲漏改變水分循環等。 2.2 對水溫的影響
水溫變化指水庫的特殊水溫結構使入流和出流產生溫差的現象。水庫工程引起水溫變化, 是水庫建設中不可避免的現象。水庫流速從上游到壩址處逐漸減小,水體性質也發生了改變,長期滯留在庫內的水與大氣之間的熱量產生變化引起水溫和流態產生變化 。
3 對泥沙的影響
水利樞紐工程的建設將改變庫區和上下游河道泥沙的輸移及沉降模式, 對上下游及工程區的生態環境產生一定的影響 。水庫蓄水后 ,上游流速減小,水庫來水攜帶的泥沙將會在庫區內淤積, 而水庫泥沙淤積會減小庫容 , 從而降低水庫的運行效益 。泥沙問題是水利工程建設中最重要的環境問題之一。在河流上建壩, 阻斷了天然河道,導致河道的流態發生變化,改變了河流的泥沙運動規律,進而引發整條河流上下游和河口的水文特征發生改變, 這是建壩帶來的最大生態問題之一 , 也是最令人擔憂的問題, 應該特別慎重對待。水庫蓄水后 , 流速降 低,河水挾沙能力減弱,水體中的懸浮物質或多或少地沉積下來,不僅影響到航道的運用,而且減少了水庫的庫容, 影響水庫的使用年限 。水庫的回水沉積作用對河道形態也有影響 。河流被大壩攔截后 , 泥沙在水庫底部沉積, 形成一個回水三角洲,這個三角洲朝水壩方向漸漸遞升, 泥沙顆粒變細 。
4 對水質的影響
水利工程的建設會對水質產生一定影響 。一方面 ,水體經過長距離的輸送或一段時間的儲存, 會使復氧過程充分形成, 從而豐富了水體潛在的環境容量資源 ;另一方面 ,庫區水體抬高 ,水流緩慢,不利于污染物的擴散。
通常河流水的礦化度和總硬度均較低, pH 值適中 ,溶解氧豐富。但對河流無論采取哪種開發方式, 對水質都將產生影響 , 尤其是水庫工程對水質的影響較明顯。水庫形成后 ,庫區流速減小,水庫的沉清作用顯著,有利于削減溶解礦物質,減少渾濁度和生化需氧量,增加營養物質濃度。水庫建成后,入庫支流河水的稀釋自凈能力降低 ,導致入庫支流河道污 染加重。庫內水溫一旦出現分層, 庫水會形成一種密度屏蔽,使底層冷水層變成厭氧微生物層,庫內不 溶解的固體物質沉降在庫底就會產生營養富集現象 。總的來說 ,水庫對水質可產生正負兩方面的影響 。
①正面影響:庫內大體積水體流速慢 ,滯留時間長 ,有利于懸浮物的沉降, 可使水體的濁度 、色度降低 ;同時由于庫內流速慢, 藻類活動頻繁 , 呼吸作用產生的 CO2 與水中鈣、鎂離子結合產生 CaCO3 和 MgCO3 并沉淀下來 ,降低了水體硬度 ,減少了因堿性增加(pH 值上升)而導致水體毒性加大的可能性。
②負面影響 :庫內水流流速小, 降低了水 、氣界面交換的速率和污染物的遷移擴散能力, 因此復氧能力減弱,使得水庫水體自凈能力比河流弱;庫內水流流速小,透明度增大 ,利于藻類光合作用, 壩前儲存數月甚至幾年的水 , 因藻類大量生長而導致富營養化;被淹沒的植被和腐爛的有機物會大量消耗水中的氧氣,并釋放沼氣和大量二氧化碳,同樣導致溫室效應 ;懸移物質沉積于庫底,長期累積, 不易遷移, 其中含有的有毒物質或難降解的重金屬會形成次生 污染源。另外由于減少了河流基流生態水量 ,可能會加劇河道斷面萎縮 ,增加污水排放總量,改變農 業灌排系統 , 提高面源入河比例, 加快面源入河速度 ,惡化下游河流 、湖泊的水環境質量。
5 對土壤和環境地質的影響
5.1 對土壤的影響
水庫蓄水后, 將導致沿岸地下水狀態發生變化, 通常在水庫的近壩部分出現地下水升高 , 而庫周地下水位升高, 會浸沒土地, 并使土地沼澤化、鹽堿化。
a .浸沒 。在浸沒區 ,因土壤中的通氣條件差, 會造成土壤中的微生物活動減少 、肥力下降,從而影 響作物生長 。
b .沼澤化 。過分濕潤致使植物根系衰敗 、呼吸困難 ,當潛水層達到耕作層時, 造成土壤濕度過大, 以至大多數包氣帶被破壞 。
c.鹽堿化。由庫岸滲漏補給地下水 ,經毛細管 作用升至地表, 在強烈蒸發作用下 ,使水中鹽分濃集于地表,形成鹽堿化 。土壤溶液滲透壓過高, 可引起植物生理干旱。當然, 鹽堿化不是水利工程建設必然帶來的 ,也有設計 、運行不當造成的。
5.2 對環境地質的影響
修建大壩后可能會觸發地震、滑坡 、塌岸 、水庫滲漏等不良地質災害。
a .大型水庫蓄水后可誘發地震 。水庫誘發地震主要是因為巨大體積的蓄水增加的水壓,以及在這種水壓力下巖石裂隙和斷裂面產生潤滑, 使巖層和地殼內原有的地應力平衡被改變。值得注意的是,水庫蓄水可以在天然地震較少和地震強度較弱的地區,誘發較強烈的地震。
b .庫岸產生滑塌。水庫蓄水后 , 由于水位升高,岸坡土體的抗剪強度降低 ,故易發生塌方、山體滑坡及危險巖體失穩 。
c.水庫滲漏。水庫滲漏造成周圍的水文條件發生變化 ,若水庫為污水庫或尾礦水庫 ,則將造成水庫周圍地區和地下水體的污染。
6 對河道的影響
河道整治是水利工程建設的組成部分。河道是水生態環境的重要載體, 護岸工程是河道生態治理的一項重要措施 ,對保護堤防免受沖刷 、防止水土流失具有重要作用 。與此同時, 水利工程建設對河道的影響也是顯著的 , 主要體現在以下幾個方面 :
①河道順直化工程改變了自然水系 ,使生態結構單一化 ,生物群落減少, 河水凈污能力削弱, 從而降低了環境質量 , 引起生態退化;
②河道橫斷面幾何規則化 ,往往會把自然河流的復雜形狀變成若干種幾何規則斷面, 改變了河流橫斷面深潭淺灘交錯的自然格局 ;
③構筑堤防會引起河流側向的非連續化。 因為堤防妨礙汛期主流與岔流之間的溝通, 阻止了 水流的橫向擴展, 形成另一種側向的水流非連續性 ;
④河口整治工程可能造成岸線 、河床高程變化,由此可能會影響到該地區的潮水位 ,從而影響排澇總水量 ;
⑤人工裁彎改直工程會造成河床演變,引發河道沖刷,導致河道水位下降。
7 對生物多樣性的影響
生物多樣性是指在一定時間和空間內所有生物物種及其變異的生態系統 。生物多樣性的減少主要是由于人類各種經濟和社會發展活動造成的 。水利工程建設的大發展, 淹沒了成片的森林草地, 是不容忽視的重要原因。水利工程建設對生物多樣性產生的影響通常可分為對陸生生物和水生生物產生的影 響。
7.1 對陸生生物的影響
對陸生生物的影響總的來說有 2 個方面, 一個是永久性及直接的影響 , 指庫區淹沒和永久性的工程建筑物對陸生植物和動物造成的直接破壞 ;另一個是間接的影響, 指局部氣候變化 、土壤沼澤化、鹽堿化等所造成的對動植物的種類、結構及生活環境的影響。
水庫興建、蓄水將會淹沒大片陸地,這對陸生生物的生長棲息地、覓食地產生危險,所以水利工程對陸生生物帶來的影響大多是不利的。具體表現為河濱植被、河流植物面積的減少 , 微生物多樣性的降低 ,鳥類 、兩棲動物和昆蟲棲息地的改變或避難所的消失 ,造成物種數量的減少和某些物種的消亡。 但水利工程淹沒的土地主要是流域或沿岸的一些農田 、平原 、坡地等海拔較低地區, 主要以農作物為主, 動物很少 , 因此, 水庫興建淹沒土地對農業影響較大 ,對動物影響不大 。水利工程運行后, 水庫水 體的存在使空氣相對濕度有所提高, 將減少森林火災發生的概率,降低庫周防火等級,對庫周陸生植物 生態系統結構的穩定和植物的生長有利。另外, 水利工程的興建將會增加流域沿岸濕地、沼澤的面積, 而對這一帶兩棲生物以及水禽會帶來有利影響, 使它們的種類 、密度相應增加 。 7.2 對水生生物的影響
由于水利工程作用的對象主要是水體, 所以水生生態系統受工程影響較直接、明顯 。水庫的興建 抬高了水位 ,改變了河流水生生態系統,破壞了水生生物的生長、產卵所必需的水文條件和生長環境。 此外 ,水庫淹沒區和浸沒區原有植被的死亡以及土 壤可溶鹽都會增加水體中氮磷的含量, 加上庫區周圍農田、森林和草原的營養物質隨降雨徑流進入水體 ,從而形成富營養化的有利條件 。 興建水利工程對水生生物的影響重點體現在對魚類資源的影響上:
①阻隔了魚類洄游通道。水庫 大壩截斷江河 ,使洄游性魚類不能順利完成其生活 周期 ,河流的梯級開發會加重這一影響 。
②改變魚類區系組成 。水庫形成后 ,水體的水文條件發生較大變化 ,從而改變了魚類的棲息環境 。不同的魚類棲息環境不同, 因此 ,庫區的魚類組成常發生明顯的變化。
③影響魚類繁殖。水庫的存在和運行 影響魚類的產卵場和魚類的產卵活動, 水庫蓄水后水流減緩、水深加大和泥沙沉積則對喜在急流河底產卵的魚類不利;水庫運行時,庫水位的變動不利于在草上產卵的魚類繁殖, 因為水庫水位的消落常將 它們的卵暴露在庫岸上致其死亡。
8 對人口遷移和土地利用的影響
水利工程的興建必然帶來移民問題 。由于水庫建設打破了移民原有的生產體系、生活方式及地緣、血緣和親屬網絡 , 使他們長期賴以生存的政治、經濟、文化體系解體;與此同時 ,移民安置還造成安置地人口增加 ,以及資源、基礎設施承載力增加等一系列問題 。但對于不同的水利工程, 移民問題的影響也是不同的。如都江堰是古代水利工程, 從現 有可查閱的資料看, 移民問題不是其突出問題 ;萬家寨水利樞紐及引黃工程妥善安置了庫區移民, 改善 了其生活條件和生存環境 ,提高了供水保證率 ,對人口遷移和土地利用產生了積極的影響;塔河下游生態調水工程由于塔河下游人煙稀少 ,因而沒有人口遷移問題。總的來看, 水利工程建設或多或少都會產生一定的人口遷移現象, 并且由于水庫淹沒 占用一部分土地 ,使得人地矛盾更加緊張。另外, 水利工程的興建必然會使諸多環境因子發生變化 , 如施工過程中產生的廢水、廢氣、噪聲 、固體廢棄物等 , 將影響施工區的環境衛生和當地居民及施工人員的健康 。
9 結語
生態環境惡化是當代人類面臨的重大全球性問題之一。隨著自然資源開發利用程度的提高, 人們開始反思 :如何在原有生態環境改變的情況下 ,采取適宜措施, 使生態環境由不平衡再到新的平衡 ? 水利工程的生態影響問題, 實質上是人與自然的關系在水利工作上的具體體現。任何一項水利工程其本質都應該是生態工程, 在改變自然的同時不能以破壞生態為代價, 保護生態是水利工程應有之義。水利工程建設應當樹立和落實科學發展觀, 按照人與自然和諧相處的理念, 正確認識和處理水利工程生態影響問題,實現水利工程與生態環境協調發展。
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