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水利水电工程对生态环境的作用

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[摘要]文中研究了某水利工程建设前后水生环境的变化情况,并以此为依据进一步分析了水利工程修建对库区及周边生物的影响。得出以下结论,水利水电工程建设造成了水文情势的变化,相关参数变幅具有时空差异性。陆生生物及水生生物,都会受到水利工程不同程度的影响,并改变了原有的种群格局。

[关键词]水利水电工程;水生环境;水文情势;生态系统

引言

我国大部处于季风气候区,水资源时空分布不均,旱涝灾害频发,是严重制约了区域经济发展的因素。同时,我国又是世界上水能资源最丰富的国家,20世纪70年代以来,我国在各大流域开发了数十个大型水利水电枢纽及航电枢纽工程。水利水电工程的建设解决或缓解了区域电能短缺、水运能力不足、饮水不足等方面的问题。也带来了地质、区域气候、生态环境等新问题。水利工程建设引起的水文情势变化及生态环境问题引起了国内外学者重视,相关的研究及调查工作也日益增多,黎云云等[1],郭文献等[2],陈立华等[3]的研究中均得出水利工程建设会导致多个水文情势均发生了显著变化。生态环境受水利工程影响和变化更为复杂,各工程周边生态环境本身就具有地域差异,再加之工程建设属于系统工程,很难有某种通用的方法评估水利工程对生态环境的影响。通过对比工程前后生态变化来分析工程建设的影响是此类研究的常用方法之一[4-6]。

1工程概况

某水利枢纽工程开发任务以防洪、航运、发电和水资源配置为主,结合灌溉等综合利用。坝址以上控制流域面积198612km2,水库总库容为34.3亿m3,淹没影响土地面积16067.79hm2。本研究将基于该工程修建前后生态环境的变化,来分析水利水电工程建设对生态环境的影响。

2水利水电工程对水生环境的影响

水库蓄水调节,上游来流量不需全部下泄,库区水流变缓、水深增加、水体体积及水域面积增大,急流河段萎缩,河流的水动力学过程将发生较大的变化。尤其是坝前水域水深、面阔,水流缓甚至是静水,风生流和密度流的作用明显增强,呈现湖泊水动力学特征,水库库尾区域则接近原天然河流状态,变化较小,具有河流水文水动力学特征。库区水位、流速变幅呈现了时空上的差异。就水位而言,坝址水位变化最大,距坝址越远,水位变幅越小;就流量而言,坝址流速变化最大,库中段流速变化较小,库尾段断面河道为峡谷型河道,流速变化较大。无论是年内变化还是年际变化,水位变幅和流量变幅均呈现为“枯大丰小”的变化规律。就水体理化性质而言,该工程运行蓄水后,库区形成开阔的缓流水域以及较大的库湾,由于水库具有日调节性能,水量交换相对频繁,库区内不会出现水温分层现象。坝下清水下泄对河道冲刷作用较强,底质粗化,河道下切,河流并叉归槽,终导致漫滩和河道落差增大。工程施工期间,各种施工活动以及施工人员生活活动,都会产生大量的生产废水与生活污水,若随意排放会使地面水受到污染,甚至污染饮用水源,影响河道下游水质,会对周围植被生长环境造成污染。大坝建成蓄水后,对于壅水较明显及污染物入河较多的支流湾区水华发生风险较大。因湾区流速较小,有机物的分层滞留现象严重,水库底层基本常年处于低温低溶解氧状态,从而导致纳污能力的降低,水质变差,水体富营养化,加重水体缺氧状态,造成鱼类大量死亡,水质进一步恶化,形成恶性循环。

3水利水电工程对生物的影响

水力发电不直接产生环境污染,却无可避免的造成一系列间接、累积的生态影响。无论是工程施工还是库区蓄水运行,不同生物种群均会因此受到不同程度的影响,甚至个别物种会因此灭绝或濒临灭绝。本节从陆生生物、水生生物两个方面分析该工程修建对生物的影响。

3.1对陆生生物的影响分析

工程建设期间,会占用周边的林地、草地或耕地,砍伐树木或淹没陆地,破坏了植物的生长环境,甚至使这一地区的某些或某种植物消失。施工期间,大量车辆和工程人员频繁进出评价范围,都可能将外来物种带进该区域。由于外来物种特别是外来入侵种比当地物种能更好的适应和利用被干扰的环境,将导致当地物种数量的减少,影响森林的结构和功能。而且水库的建设使库区气候、土壤环境等因素发生变化,这些都会对陆生植物的生存造成影响。施工活动和水库蓄水,会破坏动物的栖息地,动物因生存空间减小被迫外迁,寻找新的栖息场所。使动物群落的结构发生变化,甚至导致某些动物的灭绝。从空间角度,河谷带内,动物群落将受到较大的不利影响,组成该群落的种类和数量都将减少。库区内,沿江灌丛疏林鸟类群落受工程建设的影响较大,蝙蝠类也有可能因为洞穴被淹没而失去栖息地。农耕区内,大量啮齿类将会向水位线以上寻找新的栖息地,它们的上迁,有可能将会在短时期内,导致淹没线以上部分区域形成鼠类高密度区,给农作物和人类造成一定危害。从物种角度,水库形成后,库周植物生长和植被的恢复,进而昆虫增加,以昆虫为食的蜥蜴以及以蜥蜴为食的蛇类均会因此数目上升,这意味着水库蓄水对正常蓄水位以上区域的爬行动物是有利的。水域面积的扩大增大了两栖动物的栖息、繁殖场所,这对栖息于这里的两栖动物的生活、繁殖同样有利。施工期内由于栖息地破坏以及施工噪声,对鸟类和兽类影响较大,甚至会造成个别物种数量锐减。工程完成后,周围地区生态环境渐趋稳定,将吸引野生动物返回库周区生存、繁殖。

3.2对水生生物的影响分析

就底栖生物而言,主要包含底栖藻类以及底栖动物两类。底栖藻类主要分布于河流近岸的浅水带以及潮湿的沿岸带,作为典型的水陆交错地带,这里具有明显的边缘效应,对流域的土地利用变化表现出强烈的生态脆弱和敏感性。某些着生藻类如具有一定运动能力,库区受电站蓄水的影响,原来的沿岸带被淹没,新的沿岸带形成,着生藻类会因此迁移。藻类还受不同的蓄水情况时的水文情势的影响,水流速度变低,营养物滞留,藻类增多,有可能加剧水体富营养化的趋势。库区清水下泄,下游水体透明度增大,有利于着生藻类的生长。库区底栖动物的种类较多,适应的生长环境也不同。工程建成蓄水后,适应流水的河流性种类种群数量将减少,适应静水性水域的种类将大量增加。库区底栖动物的类群将呈单一化趋势,主要以摇蚊科和寡毛类为主,底栖动物的数量较建坝前会有所增加,随着营养物质的不断积累,其现存生物量将呈稳步增长趋势,也可能出现某种生物泛滥的情形。对浮游生物而言,工程建成后库区河段由原有的急流生态将变成河道型缓流水库生态、深度增加、水面扩大、容积增加、透明度增大。被淹没区域植被、土壤内营养物质渗出,引起水中有机物质及矿物质的增加,加上水流速度减缓,泥沙沉降,导致营养物质的滞留和积累,总体上有利于浮游生物的生长与繁殖。水利工程对鱼类的影响机制较为复杂,大坝阻隔、水文情势、水质变化均会对鱼类产生巨大影响。水库建设使河流的连续性受到影响,阻隔了洄游鱼类的通道,对半洄游性鱼类和非洄游性鱼类也有很强的阻隔效应。种群数量较大的鱼类,群体间将出现遗传分化;种群数量较少的物种将逐步丧失遗传多样性,危及物种长期生存,导致种群灭绝的概率增加。库区建成后,库区水流变缓,泥沙沉积,透明度升高,营养物质滞留,浮游生物会有较大幅度的升高,水体生物生产力提高,为仔幼鱼和浮游生物食性鱼类生长提供了有利条件。然而这也使鱼类区系组成、种群及资源量将发生较大变化。库区原有的产漂流性卵鱼类的产卵场将消失,一些适宜急流环境生活的鱼类,库区将逐渐消失或被迫上移库尾以上河段及支流中,适宜于静水、摄食浮游生物、喜栖居于水体中上层的鱼类将得到不同程度的发展,成为库区优势种群。整体而言,水库形成后,库区水面积和库容均有大幅度增加,加上水流变缓、透明度升高、营养物质滞留等,水体生物生产力有明显升高,库区江段总渔产量会有较大幅度增长,但渔获物组成会有明显变化,流水性鱼类比例显著下降,缓流或静水性鱼类比例明显升高。

4结论

1)水电工程对水生环境具有较大影响程度的影响,表现为水文情势的改变,参数变幅呈现了较大的时空差异。2)水利工程尤其是施工阶段,极大的影响了库区周围陆生生物原有生态格局。整体而言对陆生植物的影响大于对陆生动物的影响。工程结束后,水库蓄水导致水位上涨,淹没部分植被,引起植物种群数量的减少甚至个别物种消失。3)水利工程的建设有利于底栖藻类、浮游动物的生长,造成底栖动物物种重新进行优胜劣汰的进化过程,但是底栖动物的数量会明显上升,进而提高水体生物生产力,库区江段总渔产量也会因此有较大幅度提高,但鱼类组成会有明显变化。

[参考文献]

[1]黎云云,畅建霞,等.黄河干流控制性梯级水库联合运行对下游水文情势的影响[J].资源科学,2014,36(6):1183-1190.

[2]郭文献,王鸿翔,等.三峡梯级水库对长江中下游水文情势影响研究[J].中国农村水利水电,2009(12):7-10.

[3]陈立华,赖河涛,等.龙滩水库工程对红水河天峨站水文情势的影响分析[J].广西大学学报(自然科学版),2017,42(1):394-402.

[4]麻泽龙,程根伟.河流梯级开发对生态环境影响的研究进展[J].水科学进展,2006,17(5):748-753.

[5]李柏山,李海燕,等.汉江流域水电梯级开发对生态环境影响评价研究[J].人民长江,2016,47(23):16-22.

[6]具杏祥,苏学灵.水利工程建设对水生态环境系统影响分析[J].中国农村水利水电,2008(7):8-11.

[7]赵冬.水库蓄水方案对下游河道生态径流破坏率的影响评价研究[J].水利规划与设计,2017(07):18-20+35.

作者:岳娟 刘绮 薄滔 单位:南京南瑞水利水电科技有限公司

水利水电工程对生态环境的作用责任编辑:张雨    阅读:人次

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