水库建设对生态环境的影响分析

水库建设对流域生态环境的影响分析摘 要：水库的建设给防洪、发电、灌溉、供水与旅游开发等方面都带来了巨大的经济、社会效益，为经济的持续发展和社会的稳定做出了重大贡献。然而，以水资源利用效益最大化和经济效益最大化为目标的河流开发单向思维模式修建水库，却忽视了河流的其他功能，从根本上改变了河流生态系统的组成、功能和结构，打破了原有的水生生态平衡，对库区、库周乃至整个流域的生态系统都带来了较大的影响。本文通过对水库建设给流域生态环境带来的影响进行分析，有利于减少和降低水库建设开发对生态的影响程度，实现社会、经济和生态效益的可持续发展。关键词：水库建设 流域生态环境 影响分析由于我国水资源分布在时间、空间具有明显的不均衡性，水库的建设与开发在我国经济、社会建设过程中一直处于非常重要的地位，为经济的持续发展和社会的稳定做出了重大贡献。然而，其潜在的负面影响也逐步显露出来，诸如河流枯竭、物种减少、泥沙淤积、生态恶化等问题。伴随公众生态意识的日益提高和水库生态环境恶化等问题的出现，水库建设对流域生态环境的影响受到越来越多的关注。同时，伴随中国经济的快速发展，我国的能源需要也越来越大。水是清洁能源，合理开发利用水资源是我国能源开发的必由之路。目前，我国共修建了8万多座水库和大量其他水利工程，带来巨大的经济和社会效益的同时，也对河流生态环境造成了严重的影响。因此，通过分析水库建设对流域生态环境的影响，能更好地协调处理好水库建设与流域生态环境保护的关系，建设生态健康水库，实现社会、经济与生态效益的可持续发展。一、全球、我国及云南省水库建设概况 据不完全统计，全球有约 5 万座大坝，另有 10 万多座超过 10 万方库容的小坝，几百万座小于 10 万方库容的更小的坝。全球最大的 44 座水库总库容为 2.5 万亿方，约提供了 5000 亿度水电。全球河流年径流量约为 55 万亿方，可利用的水资源总量约有 9 万亿方，至 2007年，全球水库大坝的总库容接近 7 万亿方，其中 98%为大坝库容，全球水库的有效库容约为 4 万亿方，约相当于世界河流年流量的 7.3%。水库总面积为 50 万平方公里，约相当于地球天然湖面的 1/3。目前，我国现有约8.6万座水库。根据中国大坝委员会统计结果，到2003年底，我国已建和在建的坝高30m以上的大坝4694座，总库容约5843亿m3，控制着河流20%以上的径流量。截至2002年底，云南省已建或在建30m以上大坝中土坝为386座，重力坝为18座，堆石坝为30座，拱坝为8座共计442座；2003年以来已建或在建100米以上大坝全国共有108座，其中云南省建设的有诸如小湾、漫湾等9座 数据来源：中国大坝委员会，。中国现代化的大坝建设以三峡、二滩和小浪底工程为代表，其中二滩和小浪底工程已分别于 1999 年，2001 年完工投产，三峡于 2009 年竣工验收。三峡、二滩、小浪底这三座工程标志着中国大坝建设在建设技术上由追赶世界水平到与世界水平同步。我国的水库主要修建于解放后的50多年间，解放前，我国仅有水库23座。建国后，为控制洪涝灾害，充分开发和利用水资源，我国加大了水利水电工程开发建设力度，特别是20世纪50年代后期到70年代期间，是我国水库建设开发高峰期。这期间，由于全民动员修建水库，致使我国水库数量剧增，除兴建了新安江、密云、三门峡、丹江口、刘家峡等一批国家级水库水电站外，还修建了一大批地方级的小型水库。20世纪80年代初改革开放以来，我国水利水电建设事业走入了稳健的发展阶段。这期间，由于技术的成熟，资金充足，大型水利水电工程的建设与开发加快了步伐，建成了葛洲坝、乌江渡、龙羊峡、岩滩、隔河岩、二滩、万家寨等一大批大型水库水电站，并推动了三峡、小浪底等一批投资大、技术难度大的水利水电工程项目上马建设。20032020年，全国规划建设的重点水库建设项目243座。目前，我国已成为世界上拥有水库数量最多的国家。二、水库建设对流域生态环境的主要影响 伴随我国社会经济发展，大力开发水电是我国能源开发的必由之路。尤其是作为全国水电资源大省的云南，境内水能资源丰富，经济可开发水电站装机容量9795万千瓦，居全国第二。水电工程和水库在发挥巨大效益的同时，对流域生态环境也不可避免地会带来一些负面影响。而生态环境影响类型可以分为直接影响和间接影响两个方面。 1.对河流水文特征的影响 水库建成后拦断江河，对天然河流的水文情势产生了一定的影响。主要表现在河流流量、河流水位、地下水位变化、含沙量及冰清等。这些都会间接的影响到流域生态环境。（1）对河流流量及水位的变化水库建设对河流流量变化，其中影响最大的是多年调节型水库，影响较小的是日调节型水库。水库水位的变化与天然江河大不相同，主要取决于不同类型的调节方式。以防洪为主要目的的水库，其水位的变化在季节上与天然河流是相反的，水位变幅较大，汛期水库处于低水位；在汛末蓄水，水库处于高水位。与天然情况相比，增加了江河枯水期流量，减少了丰水期流量，尤其是对洪峰流量有明显的削减作用，提高了下游防洪标准。如三峡大坝汛期蓄水为145m，汛末最终水位将达175m，改变了河流本身的流量和水位。（2）对地下水位的影响同时，还可以提高下游工业和农业灌溉的用水保证。由于流域内的地表水与地下水有着密切的水力联系，河流水文条件的改变也会影响到地下水的水位、水质等。坝址上游水库蓄水使其周围地下水水位抬高，从而扩大了水库淹没范围，导致土地的盐碱化和沼泽化。此外，拦河筑坝也减少了坝库下游地区地下水、河流水的补给来源，致使地下水水位下降，大片原有地下水自流灌区失去自流条件，降低了下游地区的水资源利用率，甚至造成大范围干旱。以三峡大坝为例，由于枯水期三峡大坝蓄水拦水，导致下游径流量减少，清水冲刷河床的能力加强，河床下降，导致鄱阳湖水补给长江，鄱阳湖出现连年干旱。虽然原因仍有争议，但似乎也有联系。（3）对河流含沙量和冰情的影响 拦河大坝的建设，对河流含沙量及冰情都有显著的影响。以黄河水利枢纽工程小浪底为例，其工程开发的目标是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电等。小浪底水库大坝不仅是中国治黄史上的丰碑，而且是世界水利工程史上最具有挑战性的杰作。由于其上游三门峡工程的失败，不仅是其原始设计的主要目的没能实现，而且其负面影响表现在大坝抬高水位后降低流速，加速上游淤积，加剧了上游渭河地区的水灾。而小浪底枢纽工程的建成可以有效地控制黄河洪水，使黄河下游花园口的防洪标准由六十年一遇提高到千年一遇，基本解除黄河下游凌汛的威胁，减缓下游河道的淤积。同时还可以利用其长期有效库容调节非汛期径流，增加水量用于城市及工业供水、灌溉和发电。由于处在承上启下控制下游水沙的关键部位，控制黄河输沙量的100%，可滞拦泥沙78亿吨，相当于20年下游河床不淤积抬高。因此，小浪底水利枢纽工程的建成对于控制和保护黄河下游地区生态环境具有重要的影响作用。 2.对河流形态的影响 河流自身的存在也需要用水来维护，也才能保持河槽的相对稳定。水库的修建，拦蓄河道水，以致不能满足河槽相对稳定的最低要求，并且坝库下泄的河水剥蚀下游河床与河岸，使靠近坝址下游的河道偏移、河床加深，异常的淤积物聚集等会造成下游河道萎缩，降低其行洪能力。同时大坝蓄水对河流流量的调节，使河道流量的流动模式发生变化。以三峡大坝为例，大坝建成后，下游河床将发生明显冲刷，对护岸工程有所影响。尤其是下荆江河段，工程建成后，荆江三口分流分沙量减少，导致下荆江监利站年平均流量由10100m3/秒增大到13000m3/秒 数据来源：健康长江，。因此，河床冲刷和局部河势调整将对两岸岸线和护岸工程的稳定构成威胁。 3.对周边环境的影响 生态系统的结构与功能在一定程度上取决于所承受的外界扰动程度。流域生态系统是一个动态的复合生态系统1。从直接影响来看，流域水库的建设，工程浩大，大量人力物力的投入，以及对区域物质能量的扰动，使流域生态系统的稳定性受到一定程度的影响，影响了物质和能量的再分配过程。主要表现在：开山取土取石，影响原生植被、土壤质量，加速水土流失；改变陆面形态及过程。同时，施工中产生的弃渣需要占用一定的场地堆放，并且工程弃渣堆积体结构松散，表层无植被覆盖，若管理利用不善，则易成为新的水土流失源。此外，水库的修建需要占用大量耕地以及部分草地、林地，造成自然生态系统生产能力的下降；爆破、开挖等措施以及施工的废气、废水排放将会导致河流内悬浮物增加，水质恶化，并使周围环境质量发生变化，影响动植物的生境质量和水生生物的正常生产；各种噪声还会对周围野生动物产生惊吓。从间接影响方面看，比较复杂。由于食物链的关系，陆生植被和水生生物的受损将影响陆生动物、浮游生物和鱼类的生存。4.对流域陆生生态环境的影响 由于水库蓄水，淹没大量的原陆生植物和动物栖息地，不仅从植物数量上减少了陆生植物，而且因淹没水位上抬减少了陆生动物和两栖动物的栖息地和活动范围。以三峡库区为例，三峡库区拥有丰富的生物资源。据三峡环境监测公报中的调查结果，三峡库区共有高等植物6088种，特有植物34种，国家保护的珍稀濒危植物56种；有陆栖脊椎动物4纲29目100科298属575种，其中国家特有种58种，国家级保护动物76种 数据来源：三峡大坝建成后对库区生态环境的影响分析.。水库蓄水对陆生植物、动物物种资源和生境的直接淹没，以及淹没而改变范围的人类活动对陆生植物于动物，尤其是库区特有和珍稀濒危动植物影响较大。 5.对水质的影响 拦河筑坝改变了河流的水动力特性，河流因建坝而经历的化学、物理和生物变化会极大地改变原有水质状况，主要表现为水库水体盐度增高、水库水温分层、库中藻类繁殖加剧等。 （1）藻类的变化水库大坝在截留沉积物的同时也截留了营养物质。这些营养物质使得水库水体更易发生富营养化现象。在气温较高时，藻类可能会在营养丰富的水库中过度繁殖，使水体散发出难闻的气味。以三峡大坝为例，藻类在蓄水前面发生明显的变化，见下表。表1 三峡水库湖北库区蓄水前后浮游植物种类组成比较水域时段硅藻绿藻蓝藻甲藻裸藻隐藻金藻黄藻总计干流蓄水前20184244蓄水后3561843212116香溪蓄水前2827745172蓄水后29751255213132 （2）温度的变化通常，从水库深处泄出的水，夏天比河水水温低，冬天比河水水温高；而从水库顶部附近出口放出的水，全年都比河水水温高。水温的变化，不仅影响到水生浮游植物、浮游动物、底栖动物等的生长，也影响到水质。（3）盐度的变化 大坝拦水以后会形成面积广阔的水库，与天然河道相比，大大增加了曝晒于太阳下的水面面积。在干旱地区炎热气候条件下，库水的大量蒸发会导致水体盐度的上升。此外，坝址上游土地盐渍化也会影响地下水的盐度，通过地下水与河流的水力交换，又会影响河流水体的盐度。 6.对局部小气候的影响水库的修建可以起到改善局部小气候的作用，增加湿度，但也可能增加了当地的气温、相对湿度及降水量的影响，从而影响整体的生态环境。以三峡大坝为例，从常年平均来看，沿三峡库区19882007年平均气温为17.3度18.8度。云阳与重庆的年平均气温最高，秭归的年平均气温最低2。2004年2007年蓄水后，库区各地平均气温较常年均有明显增加，见图1。图1 20042007年三峡库区沿江12站年平均气温与常年值比较资料来源：湖北省统计局：湖北省统计年鉴（2001-2008）Z.北京：中国统计出版社，20012008三峡工程蓄水后，库区各地相对湿度明显较常年值有所下降，奉节、秭归除外。三峡库区总体来说相对湿度大，特别是库区西段万州至重庆。从常年同期来看，三峡工程蓄水后，年内各月的平均相对湿度较常年值都有所下降，除2月、11月偏高外、具体说来，年内月平均相对湿度变化呈现多峰型，最高值分别出现1月、6月和10月，见图2。图2 三峡库区20042007年平均各月平均相对湿度与常年值三峡库区冬半年少雨，夏半年多雨。从库区平均降水量的各月分布来看，三峡工程蓄水后各季节的平均降水量变化不同，总体上各月降水量有低于常年同期的趋势，见图3。图3 三峡库区各月平均降水量与常年值（20042007）7.水库蓄水导致的生境变化水库蓄水运行后，对于河流上下游的负面影响可分为两类。第一类问题是栖息地特征变化，主要指库区淹没、泥沙淤积、水库下游冲刷引起河势变化等。第二类问题是流量、水温、水质等变化。特殊的水环境因修建大坝而消失，对原来鱼类的生存带来严重的威胁。以三峡大坝为例，对渔业来说，长江的鱼类资源丰富且易受破坏，由于河流的动态，河水的温度和化学组成的变化，以及符合这些鱼类生活特性的自然生活环境和食物来源的改变，都有可能对鱼的种类、数量产生影响，某些鱼种有可能因无法适应新的环境而数目骤减。特别是工程将会严重影响到生活在长江中游的鱼类，而这一水域恰恰是中国特有的千种珍稀鱼类的主要栖息地，其中仅仅只生活在长江中下游的中华鲟和白鳍豚更令人关注。葛洲坝的建成可能已严重影响了中华鲟的繁殖，白鳍豚的数量也下降到仅有几百条。8. 对流域地质环境的影响 水库的修建，特别是大型水库大坝的修建，蓄水以后，可能造成滑坡、泥石流等地质灾害，有些还甚至引发地震，从而导致水土流失。以三峡为例，三峡库区，跨越川东平行岭谷和鄂西山地两个地貌单元，是历史上滑坡和崩塌等地质灾害的多发地带。由于三峡水库库容量大，江宽水深，既是出现部分江段大型缓坡，泥石流物质入江，都不会对坝体建筑物带来破坏性的影响，发生阻塞长江主航道灾情几率也将不复存在。但是，三峡大坝建成蓄水后，高水位的库水长期浸泡两岸坡体，淹没安坡范围加大，加之高水位是侵蚀基准面抬高，侵蚀的面积也随之增大。在水位下降时，动力水压，浸泡软化作用最容易引起坡面变形，对山坡稳定也将产生不利影响。甚至在水位下降的同时有可能发生滑坡。库区水位的抬高，还会使得周围区域的地下水位上升较高，使土壤岩隙含水大增，促使古滑坡复活，产生新滑坡、泥石流。不仅如此，清水下泄还对长江中下游最险的荆江河段堤防构成威胁。近几年，荆江崩岸险情频次明显增多，崩岸长度明显增加。研究分析表明，今后长江河床将发生长距离的沿程冲刷和横向扩展，对河势控制和护岸工程带来较大影响，并引发新的崩岸3。 三、结语水库在发挥调蓄区域水资源、降低洪涝灾害、获得清洁能源等重要作用的同时，也对流域水文特征、河流形态、周边环境以及生态环境产生了不利影响。在当前形势下，我国需要对水库的生态影响进行深入研究，并把生态与民生理念纳入到法制规范中去，同时研究建立一套生态环境经济评价体系，把生态环境经济评价引入到项目评价体系中。对未来水库建设，要把生态环境保护和经济可持续发展统筹考虑，保证水库开发建设既能满足人类的社会需要，又起到了维护生态系统的稳定和生物多样性的生态平衡作用。参考文献1孟少魁.大坝对生态环境的影响及其对策J.中国三峡建设（人文版），2008,14（3）.2赫治清.“后三峡时代”的生态环境安全J.中国社会科学报，2009.