水利樞紐工程建設會使庫區(qū)微氣候環(huán)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(qū)性氣候狀況受大氣環(huán) 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(chǎn)生了一定的影響,主要表現(xiàn)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(fā)量增加,引起降雨。 b .降雨地區(qū)分布發(fā)生改變 。
水庫低溫效應的影響可使降雨地區(qū)分布發(fā)生改變:庫區(qū)和鄰近地區(qū)的降雨量有所減少, 而一定距離的外圍區(qū)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(fā)生改變 。
夏季水面溫度低于氣溫 ,氣層穩(wěn)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(qū)與空間的接觸由陸面變?yōu)樗?,與空氣間的能量交換方式和強度均發(fā)生變化 ,從而導致氣溫發(fā)生變化, 庫區(qū)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(tài)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(tài)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(qū)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(huán)情勢 ,對整個流域產(chǎn)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?yōu)楹?,水位抬高且水面面積增大,這一方面加大了水面的蒸發(fā)量,引起水分循環(huán)變化;另一方面由于巖層具有一定的透水性, 水庫會發(fā)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(xiàn)明顯的季節(jié)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(fā)生突變, 影響原河流的生態(tài)過程和功能。水文情勢的主要變化包括:流量的穩(wěn)定化與流速頻率的變化 ;季節(jié)性高峰流量的喪失 ,流速變緩 ,急流狀態(tài)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(fā)和向下滲漏改變水分循環(huán)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(chǎn)生溫差的現(xiàn)象。水庫工程引起水溫變化, 是水庫建設中不可避免的現(xiàn)象。水庫流速從上游到壩址處逐漸減小,水體性質也發(fā)生了改變,長期滯留在庫內的水與大氣之間的熱量產(chǎn)生變化引起水溫和流態(tài)產(chǎn)生變化 。
3 對泥沙的影響
水利樞紐工程的建設將改變庫區(qū)和上下游河道泥沙的輸移及沉降模式, 對上下游及工程區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)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(qū)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(huán)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(tài)發(fā)生變化,改變了河流的泥沙運動規(guī)律,進而引發(fā)整條河流上下游和河口的水文特征發(fā)生改變, 這是建壩帶來的最大生態(tài)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(tài)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(chǎn)生一定影響 。一方面 ,水體經(jīng)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(huán)境容量資源 ;另一方面 ,庫區(qū)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(fā)方式, 對水質都將產(chǎn)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(qū)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(yǎng)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(xiàn)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(chǎn)生營養(yǎng)富集現(xiàn)象 。總的來說 ,水庫對水質可產(chǎn)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(chǎn)生的 CO2 與水中鈣、鎂離子結合產(chǎn)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(shù)月甚至幾年的水 , 因藻類大量生長而導致富營養(yǎng)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(tài)水量 ,可能會加劇河道斷面萎縮 ,增加污水排放總量,改變農(nóng) 業(yè)灌排系統(tǒng) , 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(huán)境質量。
5 對土壤和環(huán)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(tài)發(fā)生變化, 通常在水庫的近壩部分出現(xiàn)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(qū) ,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(shù)包氣帶被破壞 。
c.鹽堿化。由庫岸滲漏補給地下水 ,經(jīng)毛細管 作用升至地表, 在強烈蒸發(fā)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(huán)境地質的影響
修建大壩后可能會觸發(fā)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(fā)地震 。水庫誘發(fā)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(chǎn)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(qū),誘發(fā)較強烈的地震。
b .庫岸產(chǎn)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(fā)生塌方、山體滑坡及危險巖體失穩(wěn) 。
c.水庫滲漏。水庫滲漏造成周圍的水文條件發(fā)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(qū)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(tài)環(huán)境的重要載體, 護岸工程是河道生態(tài)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(xiàn)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(tài)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(huán)境質量 , 引起生態(tài)退化;
②河道橫斷面幾何規(guī)則化 ,往往會把自然河流的復雜形狀變成若干種幾何規(guī)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(xù)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(xù)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(qū)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(fā)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(tài)系統(tǒng) 。生物多樣性的減少主要是由于人類各種經(jīng)濟和社會發(fā)展活動造成的 。水利工程建設的大發(fā)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(chǎn)生的影響通常可分為對陸生生物和水生生物產(chǎn)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(qū)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(huán)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(chǎn)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(xiàn)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(shù)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(nóng)田 、平原 、坡地等海拔較低地區(qū), 主要以農(nóng)作物為主, 動物很少 , 因此, 水庫興建淹沒土地對農(nóng)業(yè)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(fā)生的概率,降低庫周防火等級,對庫周陸生植物 生態(tài)系統(tǒng)結構的穩(wěn)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(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng),破壞了水生生物的生長、產(chǎn)卵所必需的水文條件和生長環(huán)境。 此外 ,水庫淹沒區(qū)和浸沒區(qū)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(qū)周圍農(nóng)田、森林和草原的營養(yǎng)物質隨降雨徑流進入水體 ,從而形成富營養(yǎng)化的有利條件 。 興建水利工程對水生生物的影響重點體現(xiàn)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(fā)會加重這一影響 。
②改變魚類區(qū)系組成 。水庫形成后 ,水體的水文條件發(fā)生較大變化 ,從而改變了魚類的棲息環(huán)境 。不同的魚類棲息環(huán)境不同, 因此 ,庫區(qū)的魚類組成常發(fā)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(chǎn)卵場和魚類的產(chǎn)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(chǎn)卵的魚類不利;水庫運行時,庫水位的變動不利于在草上產(chǎn)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(chǎn)體系、生活方式及地緣、血緣和親屬網(wǎng)絡 , 使他們長期賴以生存的政治、經(jīng)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(xiàn) 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(qū)移民, 改善 了其生活條件和生存環(huán)境 ,提高了供水保證率 ,對人口遷移和土地利用產(chǎn)生了積極的影響;塔河下游生態(tài)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(chǎn)生一定的人口遷移現(xiàn)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(huán)境因子發(fā)生變化 , 如施工過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、噪聲 、固體廢棄物等 , 將影響施工區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生和當?shù)鼐用窦笆┕と藛T的健康 。
9 結語
生態(tài)環(huán)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(fā)利用程度的提高, 人們開始反思 :如何在原有生態(tài)環(huán)境改變的情況下 ,采取適宜措施, 使生態(tài)環(huán)境由不平衡再到新的平衡 ? 水利工程的生態(tài)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(xiàn)。任何一項水利工程其本質都應該是生態(tài)工程, 在改變自然的同時不能以破壞生態(tài)為代價, 保護生態(tài)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(fā)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(tài)影響問題,實現(xiàn)水利工程與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展。
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