簡談水利工程對生態(tài)環(huán)境的影響

□薛　靜□岳紹玉（漯河水利技工學(xué)校; 華北水利水電大學(xué)）

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簡談水利工程對生態(tài)環(huán)境的影響

□薛靜1□岳紹玉2
（1漯河水利技工學(xué)校; 2華北水利水電大學(xué)）

摘要：水利工程的興建可以達(dá)到調(diào)配自然界水源的目的來為人類造福。然而隨著人類工程技術(shù)的提高，大量的水利工程興修的過程中，難免對自然環(huán)境和社會環(huán)境帶來影響。如何做好防治措施，避免出現(xiàn)不利影響是水利工程規(guī)劃者需要認(rèn)真考慮和解決的問題。本文從生物與非生物兩個方面淺談水利工程對其生態(tài)環(huán)境的影響并對其提出建議。

關(guān)鍵詞：水利工程；生態(tài)環(huán)境；防治措施；生物

1概述

水利工程是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，在流域上修建可以控制一定流域面積的水利樞紐工程，不僅能夠提高上游水位，增加蓄水量，解決水資源時空分布不均的矛盾，為解除洪澇災(zāi)害創(chuàng)造有利條件，而且還起到防洪、發(fā)電、供水、灌溉、航運、養(yǎng)殖、旅游等多種目的。但在發(fā)揮顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時，也會發(fā)現(xiàn)其對社會、生態(tài)環(huán)境的潛在影響。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源開發(fā)利用的強(qiáng)度越來越大，速度也越來越快，部分河流因缺乏有效的管理引起河流斷流、水污染嚴(yán)重等后果，嚴(yán)重影響河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。大型水利樞紐建成以后，對河流徑流起到了調(diào)節(jié)作用，改變了河流的徑流量和其原有的季節(jié)性分配和年內(nèi)分配，河流的形態(tài)、水文地質(zhì)條件也隨之發(fā)生改變，諸如輸沙量、營養(yǎng)物質(zhì)、水溫、水質(zhì)、水體的自凈能力、水力學(xué)特征等。這些變化將直接影響流域內(nèi)重要生物的棲息和生態(tài)習(xí)性，改變生物群落的結(jié)構(gòu)、分布特征和生產(chǎn)能力。

若要將水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響進(jìn)行系統(tǒng)的劃分，可劃分為三個層次（如圖1所示）：第一層：是大壩蓄水影響能量和物質(zhì)流入下游河流及其有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)，對非生物環(huán)境產(chǎn)生影響，并且它將是造成其他要素變化的根本原因，主要是河流水文、水質(zhì)、水力的變化。第二層：是局部條件變化引起生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和初級生物的變化，主要是河道、洪泛區(qū)和三角洲地貌、浮游生物、附著的水生生物、水生大型植物、岸邊植被的變化。第三層：是由于第一、二層次變化的綜合作用引起，使得生物種群發(fā)生變化，它直接決定生態(tài)環(huán)境的健康程度，主要是脊椎動物、鳥類、魚類和哺乳動物的變化。

圖1　水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)影響圖

河流生態(tài)系統(tǒng)是由水生生物群落與非生物環(huán)境兩大部分構(gòu)成的。其中水文過程、氣候、能源、基質(zhì)和介質(zhì)、物質(zhì)代謝等組成河流的非生物環(huán)境。河流的生物群落是由魚類、浮游動物、底棲動物、兩棲動物和浮游植物、水生植物等構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，水生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相互聯(lián)系、相互制約，保持著自身的生態(tài)平衡，并能在一定條件下抵御外界環(huán)境的破壞。在各種生態(tài)環(huán)境要素中，水具有不可替代的作用，既是生命的載體，又是能量流動和物質(zhì)循環(huán)的介質(zhì)，對生態(tài)系統(tǒng)的組成和功能起著決定性的作用。水任何屬性的變化，如流速、水溫、水質(zhì)的改變，都可能對其種群的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生顯著的影響，從而間接對生物資源產(chǎn)生影響。

2水利工程對非生物環(huán)境的影響

2.1對河流徑流、泥沙特性的影響及措施

大壩的調(diào)蓄功能對徑流產(chǎn)生了顯著的徑流調(diào)節(jié)作用，這種作用既是其發(fā)揮工程效益的根本保障，也是下游河道生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化的根本誘因。水利工程的蓄水作用，使得庫區(qū)內(nèi)流速小于天然河道，不僅河流的沖刷能力會減弱，水流挾沙能力也會減弱，使泥沙顆粒先粗后細(xì)逐漸下沉，從而造成淤積。這會使水庫庫容減小，縮短水庫的壽命，加大淹沒損失，還將會影響航運和電站的正常運行。還有就是，出庫泥沙要比原天然河道泥沙量少的多，使下游年輸沙量減少，這樣就容易造成下游河段沖刷嚴(yán)重，河床下降。

如果要減輕水庫淤積，就要做好上游封山育林、退耕還林、種草等水土保持工作，還要保持好水庫的合理運行。

2.2對水溫、水質(zhì)的影響及措施

河流中原本流動的水在水庫停滯，水位的上升使得水流變緩，水溫升高，水體本身的自凈能力變差，大量細(xì)菌和水生物便會增加，造成庫區(qū)水溫和有機(jī)質(zhì)的明顯分層現(xiàn)象，改變了原天然河道的環(huán)境。與此同時，湖泊形成的同時也使河流的排污能力降低，污染物很容易形成堆積，無法擴(kuò)散，水質(zhì)變差。

面對上下游的環(huán)境污染問題，認(rèn)真貫徹環(huán)境保護(hù)投資建設(shè)，做好移民安置；對周邊企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的管理和規(guī)范，控制好入庫污染物負(fù)荷總量；建立質(zhì)量高的污水處理生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和生態(tài)工業(yè)建設(shè)并在庫區(qū)設(shè)立水質(zhì)監(jiān)督管理部門，負(fù)責(zé)對水體污染的跟蹤監(jiān)測和管理。

2.3對下游河流形態(tài)的影響

水利工程對河流廊道的影響程度和范圍依賴于大壩的動能、壩體規(guī)模、河流流量之間的關(guān)系。水電站的下泄流量隨用電負(fù)荷的變化而變化，而下瀉流量是影響下游河岸侵蝕的重要因素。大壩導(dǎo)致水流變慢，甚至成為湖泊環(huán)境，這會導(dǎo)致河床形態(tài)、植物群落和生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化。同時大壩下游下瀉的高速水流侵蝕下游的河床和河岸，使得靠近大壩下游的河道逐漸變深變窄，河道逐漸萎縮；并且岸坡浸水后，在水庫水位降低的同時，有可能因喪失穩(wěn)定而坍滑。庫區(qū)大范圍坍岸，會加劇水庫淤積，而壩址附近的滑坡，將給工程的正常施工和運行帶來極為不利的后果。比如，意大利互依昂拱壩，因庫區(qū)大滑坡，巖體驟然滑入水庫，使庫水漫溢壩頂而突然下泄，造成下游巨大災(zāi)害，并使水庫淤滿報廢。有的工程在施工中由于壩址附近發(fā)生滑坡，被迫改變設(shè)計，甚至中途停工，應(yīng)當(dāng)引以為戒。

3水利工程對生物環(huán)境的影響

3.1對陸地生物的影響

庫區(qū)淹沒和永久的工程建筑，對陸生動植物帶來直接甚至永久性的影響：一方面，是對庫區(qū)及周圍造成間接性的氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等問題，并導(dǎo)致動植物結(jié)構(gòu)、種類及生活等多方面的影響和變化；另一方面，水庫的興建以及之后的蓄水會淹沒流域或沿岸地勢、海拔較低的農(nóng)田、坡地、平原等，這對農(nóng)業(yè)以及陸生生物帶來毀滅性的影響。

3.2對水生生物的影響

對水生生物來說影響直接而明顯，影響最大的是魚類資源。魚類是水生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級較高的類群，是重要的水生生物資源。魚類作為河流生態(tài)系統(tǒng)中的消費者，與生態(tài)環(huán)境中的其他水生生物之間有著密切的聯(lián)系。其通過上、下行效應(yīng)與環(huán)境間進(jìn)行緊密的相互作用。魚類的生存、繁衍所需的生態(tài)環(huán)境是在漫長的生物進(jìn)化過程中形成的，而魚類種類和資源量穩(wěn)定的前提是生態(tài)環(huán)境的相對穩(wěn)定。已有研究表明，興修大壩是近百年來全球9000多種淡水魚類近1/5受到威脅甚至遭受滅絕的主要原因。水利工程的修建對河流產(chǎn)生了分割作用，大壩將天然河道分成了以大壩為中心的三部分，即大壩上游、水庫庫區(qū)和大壩下游區(qū)，這不僅造成了生態(tài)景觀的破碎，而且對魚類產(chǎn)生直接或間接的影響。

水利工程對魚類的直接影響主要有：一是阻隔了洄游通道。大壩的分割作用改變了河流的水力學(xué)特性，形成了高位水頭，減緩或者阻隔某些魚類在上下游之間的遷移，使洄游生物不能完成其生活周期，這對生活史中需要大范圍遷移的物種往往是毀滅性傷害。半洄游性魚類通常在江河上游產(chǎn)卵，由于大壩攔截?zé)o法到達(dá)。二是幼小魚類和某些種類的魚兒經(jīng)過溢洪道、水輪機(jī)等，因高壓高速水流的沖擊而受傷或死亡。三是影響物種交流。大壩阻隔了洄游性魚類的洄游通道，這可能造成不同水域群體間的遺傳交流，導(dǎo)致整體遺傳多樣性喪失。

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。不同的魚類所需的棲息環(huán)境不同，因此，庫區(qū)的魚類組成常發(fā)生明顯的變化。這就從其他方面對魚類進(jìn)行間接的影響：第一，水溫的變化。由于水生生物常以日常及日水溫作為繁殖信號，故建壩前后水溫的變化也會影響魚類產(chǎn)卵及生長周期。第二，泥沙含量的變化。大壩建成以后導(dǎo)致水庫中泥沙堆積，而泥沙表面的有機(jī)物滯留在水庫中，在某些情況下，這些有機(jī)物是下游生物重要的營養(yǎng)元素。第三，水質(zhì)的變化。水庫建成的頭幾年，藻類的大量繁殖加重水體的富營養(yǎng)化，影響水質(zhì)，并造成水體缺氧，從而間接影響其他水生生物。

4總結(jié)

綜上所述，大壩影響了水生生物遷移過程，進(jìn)而影響了河流生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的功能，還影響了水生生物的產(chǎn)卵場，干擾了水生生物的正常生長發(fā)育，最終導(dǎo)致生物多樣性的減少。筆者認(rèn)為從資源保護(hù)的角度考慮，通過修建保護(hù)設(shè)施用來緩解水利工程建設(shè)對魚類的影響是必要的，至于魚道的設(shè)計是否真正起到過魚的保護(hù)作用，還需經(jīng)過論證和不斷改進(jìn)，避免使其成為一種擺設(shè)。由于水庫調(diào)度的調(diào)節(jié)作用影響到魚類資源，因此水利調(diào)度時，需要根據(jù)當(dāng)?shù)佤~類繁殖的生物學(xué)特性，制定科學(xué)調(diào)水方式，盡可能地創(chuàng)造魚類繁殖所需的條件。針對水庫蓄水后淹沒魚類的產(chǎn)卵場，可考慮在下游河道或支流上建立人工產(chǎn)卵河道或利用人工孵化場放養(yǎng)。目前人工增值放養(yǎng)是增加水域資源量、保護(hù)生物多樣性、養(yǎng)護(hù)水生生物資源、改善水域生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。通過有計劃地開展人工放養(yǎng)種苗，可增加魚類種群結(jié)構(gòu)和幼齡魚類數(shù)量，擴(kuò)大群體規(guī)模，儲備足夠量的繁殖后備群體，緩解天然魚類資源量不足等問題。同時應(yīng)重視環(huán)境影響評價及評估體系建設(shè)，完善工程建設(shè)項目，建立項目資源與生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，減少工程建設(shè)的負(fù)面影響，確保遭受破壞的資源和生態(tài)得到相應(yīng)補(bǔ)償和修復(fù)。

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（責(zé)任編輯：劉青）

收稿日期：2015-12-10

中圖分類號：X171. 1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8853(2016)01-0017-02