用人工濕地改善庫區生態環境

［老撾］ P－J.梅內爾

在設計水電項目時，除進行大壩和廠房設計外，還應重視水庫棲息地設計，而不是簡單生成一個缺乏設計的湖泊環境。好的水庫設計和維護方案可以提高對水資源綜合利用的潛力。

通常來說，天然河流被改變為水庫后其漁業生產力會降低，尤其是在邊坡陡、消落大的深庫，在汛期、枯水期緩泄的情況下更是如此。這類水庫漁業生產力之所以低下，是因為只有在水庫頂部2 m以內光線充分穿透的好氧層魚類才能生存。旱季水位消落，曝露的庫岸往往是貧瘠之地，不適合植物生成，雨季這些區域被淹沒，水庫漁業產量也不會得到提高。

這類水庫的生物多樣性通常也缺失，因為其原本富集魚類的河流環境被改變，只有那些可以在水庫飼養以及能夠到達支流產卵再回游進入水庫的魚類才能得以生存。

新濕地建設是作為流域梯級水電站水資源綜合利用研究項目的一部分，由國際化學、能源礦山與工會聯合會(ICEM)、國際水資源管理研究所(IWMI)和騰欣邦能源公司(THPC)共同合作，依托湄公河CPWF MK3項目實施的。其未來的開發由THPC負責，IWMI則通過針對水、陸地和生態系統的CGIAR研究程序對該項目進行研究與監測。

1 設計原理

南屯2(Nam Theun2)工程開了在水庫消落區建濕地的先例，該工程庫水面以上新建了約30處濕地，以補償萊凱(Nakai)高原上被淹沒的濕地。如圖1所示，跨季節性河流修建的簡易低矮土堤和泄洪道在封禁林間形成永久性濕地。

圖1 南屯2工程流域濕地植被帶

根據南格諾昂(Nam Gnouang)(以下簡稱NG)水庫的調查結果，在通向移民安置村道路與入庫河流交叉處建了一處濕地。出于旱季灌溉需要沿柬埔寨洞里薩(Tonle Sap)湖修建的老式環湖堤，以及沿非洲維多利亞湖修建小型池塘的做法其理念均與此相似。

土堤和泄洪道也許會穿過季節性河流，堤壩的最高點要比正常蓄水位低2～5 m，或者通過涵洞和水閘控制水流，如圖2所示。土堤上將修建簡易泄洪道用于雨季過流。這類簡易泄洪道也可建成便于魚類進入季節性河流產卵的通道。

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圖2 通過修建土壩形成的人工濕地

濕地設計的目標是增加水庫生物多樣性、提高其漁業生產力和改善庫區人民生活。如果建濕地旨在維護和增加水庫的生物多樣性，那么就要重點考慮保護問題，同時也要考慮當地居民的民生，充分利用水庫周邊資源，這兩者并不一定是不相容的，比如建造旨在維護魚類多樣性的濕地，將有利于增加魚類數量，提高漁業生產力，但如果是出于保護目的建造的濕地就不能用于捕魚和養殖。

若出于保護目標，建水庫濕地主要應考慮以下幾點:

(1)增加水庫特別是消落區生境的生物多樣性，并提高其漁業生產力;

(2)改善和維護水庫魚類到達各自產卵地的通道;

(3)增加水庫魚類的多樣性;

(4)提高水庫漁業生產力;

(5)為流域內的瀕危物種提供濕地生境。

(1)加強水庫漁場建設;

(2)在消落區建由當地社區管理的魚塘;

(3)實施消落區蓄水工程，以應對當地社區衰退的農業生產。

2 NG水庫的可行性研究

老撾人民共和國NG水電站項目總裝機容量為60MW，為南屯河下游裝機440MW的騰欣邦(Theun Hinboun)電站枯水期蓄水的水庫。NG水庫有一座高75 m的混凝土壩，壩址位于博利坎賽(Bolikhamxay)省。水庫于2011年的雨季開始蓄水，水庫長35km、最寬處7.5km、面積105km2、正常蓄水位(FSL)時總庫容為24.5億m3。其FSL以下的消落帶寬35 m(455～420 m)。它有幾條主支流，其南北兩岸陡峭的石灰巖山丘上分布有很多小的進水口。這些進水口大都邊坡陡峭，洞道狹窄且彎曲。

通過與THPC共同研究，在NG水庫季節性的小支流上發現了5處潛在壩址，完成了堤壩和泄洪道的初步設計和投資估算。針對所有選址，其堤壩和泄洪道設計除尺寸因地而異外，其他方面都雷同。一般來說，壩頂寬為2 m，兩側坡比為1∶1.5，壩長不超過50 m。泄洪道根據流域預期來水流量大小設計，寬度3～4 m，坡降1.2% ～1.5%，如圖3所示。

圖3 NG水庫一處濕地的堤壩與泄洪道的設計

設計時必須考慮用碎石穩固土堤邊坡，以免土堤在被完全淹沒時遭受侵蝕和下沉。如果土堤不會被淹則無需考慮用碎石加固，但如果一旦完全被淹沒，經過一段時間就可能潰決。

3 人工濕地的水文功能

新形成的濕地的功能在很大程度上取決于旱季和雨季交替的氣候模式。其決定因素依次如下:

(1)水庫每年9月和10月的季節性蓄水達到正常蓄水位;

(2)11月份水位開始消落至次年5、6月份達最低水位;

(3)當地季節性河流微區域降水和徑流;

(4)當地蒸發和滲流。

運用2014年運行規律曲線預測出NG水庫月度水位，就可以預判濕地的水文功能，如圖4所示。

圖4 NG水庫2014年預期月水位變化曲線(顯示了各處濕地的水位)

每年每處濕地都要經歷進水和退水的季節性周期:

(1)9、10月到次年2、3月，濕地從水庫補水;

(2)2、3月到5、6月，因蒸發和滲流作用水位消退，濕地與水庫主體分離;

(3)5、6月到9、10月，集雨區直接降水和徑流對濕地補水，當濕地水位達到流動水位時，開始失水，這一情況在這個時期強降雨之后隨時都會發生。

這種季節性變化與自然濕地差不多，因此其功能也與自然濕地類似。但是濕地的水文功能及其與生物學特征和事件(比如魚的產卵)的關系仍需進一步研究。

4 成本與效益分析

消落區5處適宜地帶可建設3.1 hm2永久性濕地。使用當地材料和勞工，工程總造價預計在3萬美元以內，平均每平方米造價0.35～2.3美元。若按單位體積蓄水計算成本，每立方米蓄水成本為0.42～3.33美元。與建水產養殖池塘相比，這些人工濕地的造價要低得多。

水電站經營者擔心，將水用作他用可能會導致發電減少。從理論上講，濕地蓄水是會占用發電用水，但這5處濕地的總面積為3.1 hm2，旱季的總蓄水量為22000 m3，僅占 NG水庫有效蓄水量的0.001%。

NG水庫的水可先后通過裝機60MW的NG電站和裝機440MW的騰欣邦電站兩次發電，每次每立方米水可產生3美分的經濟效益。因此，從理論上講，這3.1 hm2新增濕地每年損失的發電收益為1320美元。如果建50處這樣的濕地，折合10倍蓄水量，則理論上每年的經濟損失為13200美元。

相比之下，如果所建濕地用作生態水產養殖，每年魚產量為1 t/hm2，3.1 hm2魚塘每年可收獲3 t魚。按照農場交易價格(2美元/kg)計算，每年養殖收益約為6000美元，是水力發電損失的4倍。可見，水庫濕地經營而提高的漁業生產力足以補償理論上的發電損失。

濕地還可為大壩管理者帶來其他額外的好處，如其可起到沉積帶作用，減少水庫泥沙淤積。可以預見的是，隨著泥沙不斷淤積，濕地最終會被填滿，變為永久性沼澤而不是開放水域。即使變為沼澤地，從生態學觀點來說，它們依然具有提高水庫生物生產力和增加生物多樣性的作用。

5 結語

研究表明，改進水庫水位控制方案，可提高其漁業生產力、增加生物多樣性。開發濕地生態系統對提高漁業和其他水生動物生產力，及其對改善當地農民生計的貢獻需要通過監測得到檢驗。THPC表示，他們將致力于開發濕地踐行提升影響區居民生活水平的承諾。ICEM和IWMI正在對項目展開跟蹤監測與研究。