水生態保護對龍羊峽下游河流生態的影響

(青海省水利水電勘測設計研究院，青海 西寧 810001)

水生態保護對龍羊峽下游河流生態的影響

霍莉莉

(青海省水利水電勘測設計研究院，青海 西寧 810001)

大壩的建設阻隔了河流的連續性，影響了大壩下游河流的生態結構和功能。本文分析了大壩對河流結構的影響以及龍羊峽的生態環境狀況。從整個區域的水生態保護著手，研究了龍羊峽下游河流的泥沙含量的變化，揭示大壩的生態保護是河流生態恢復的重要措施。

大壩；生態保護；河流；泥沙

隨著社會的發展和科學技術的進步，大壩建設的技術日臻完善，在河流上建設大規模的水電站成為常態。河流上建設大壩，將河流攔截建成水庫，滿足了發電、防洪和灌溉的需求，但是，大壩的建設會影響河流的生態環境。黃河干流上建設了如龍羊峽和劉家峽等幾座大型水電站，這些攔河大壩的建設，使區域生態環境發生了變化，同時使河流的生態環境受到了較大的影響。河流由于管理和區域生態環境退化的原因，部分河流產生斷流和水污染嚴重的情況，嚴重影響河流生態系統的結構和功能[1]。鑒于筑壩對河流生態環境的影響，研究大壩生態修復措施，改善河流生態環境尤為重要。

1 筑壩對河流結構影響

河流是陸地生態系統和水生態系統間物質循環的主要通道[2]，現在黃河干流上建設了很多大型水電站，水庫的建設隔斷了河流的自然流動狀態，河流上攔水筑壩后，河流產生了一系列的反應，改變了河流的物理、化學和生物因素。筑壩對河流流動狀態的改變，直接影響大壩下游的生態環境，根據影響程度可以分為三個層次[3]：第一層次是對下游輸送物質和能量的影響，河流的流速發生改變后，輸送的浮游物和能量發生改變；第二層次是河道結構的變化，河流運動狀態的改變，使河流對河床的沖刷發生改變，河流的含沙量和淤積程度發生變化，同時，河道內生物群落的生活環境改變也會影響生物的種類和數量；第三個層次是綜合了所有一、二層次影響引起的變化。

大壩建設后，將大壩上游水流蓄在水庫中，改變了河流的水動力條件，使河流的流動趨于緩慢，河流攜運泥沙的能力減弱，大顆粒物質和水團容易沉積，強水條件下的河流搬運作用，慢慢變成了弱水動力條件下的湖泊沉積效用[4]，下游水流的流速增大，增強了河流對于河岸的沖刷，導致了下游河流的含沙量較高。大壩通過改變河流的運動狀態改變了下游泥沙和生物要素的流動、運移，影響生物地球循環以及區域生態環境[5]。

2 龍羊峽生態環境狀況

龍羊峽水電站是黃河上的龍頭水電站，龍羊峽水電站自1989年投產使用后，充分發揮了發電、防洪和灌溉的效益。但是，不容忽視的是龍羊峽庫區的生態環境日趨惡劣，水土流失嚴重，土地沙漠化是主要的生態環境問題。生態環境的不斷惡化，造成了龍羊峽庫區群眾生活困難，阻礙了地區經濟的發展。龍羊峽庫區每年流入的泥沙可達3000多萬t，而整個地區每年流入黃河的泥沙量6780萬t，輸入庫區的泥沙3131萬m3，黃河水量減少，隨著泥沙堆積量的增加，庫容逐步縮小，對發電、防洪、灌溉等方面造成相當大的經濟損失。同時，農業生產連年發生干旱造成了巨大的經濟損失。

3 龍羊峽水庫生態修復對下游河流泥沙的影響

河流面積雖然較小，但是河流作為區域的重要組成部分，其功能對于整個區域生態具有較大的作用，河流的水資源、水質、對洪水的調節功能具有較大的生態系統價值和服務功能。因此，河流的修復不是僅僅在河道環境上進行改變，河流生態系統的結構、功能的全面恢復也不是僅局限于生態系統的種群保護。河流作為區域系統中重要的部分，尤其是已建設大壩的河流其生態環境與大壩的運行狀態有關，河流生態系統修復應該從整個區域生態恢復來考慮，要綜合考慮流域土地利用方式、管理措施、大壩運行的影響，而不是僅僅考慮河道范圍內[6]。

龍羊峽庫區主要的水土保護措施包括退牧還草、退耕還林、封山育林、沙漠化治理、濕地保護、黑土灘治理及人工增雨工程等。龍羊峽庫區的生態脆弱在于庫區的水土流失嚴重和沙漠化的擴大。植被和森林是涵養水源和防風固沙的核心，在庫區環境的修復中，將保護自然環境和采取工程措施結合起來，加強草原、森林、水庫和河流的生態系統保護及建設，建設一系列的生態監測與預警體系，從根本上遏制生態整體退化趨勢。

3.1 龍羊峽下游河流泥沙年際變化

黃河干流泥沙含量的差異比較大，從泥沙觀測站獲得的數據可知：龍羊峽下游同仁觀察站、黃河沿站多年平均含沙量分別為1.30kg/m3、0.117kg/m3；龍羊峽庫區經過生態修復后，黃河沿、同仁站分別為0.052kg/m3、1.28kg/m3。從數據對比可知，兩站2005—2012年系列平均含沙量較多年含沙量有所減少，黃河沿站泥沙含量減少量顯著。河流年輸沙量和河流的搬移能力、河流的年徑流量以及河流對河岸的沖刷能力有關系。黃河沿、同仁站多年平均輸沙量分別為8.1萬t、57.5萬t；2005—2012年系列黃河沿、同仁站的年均輸沙量分別為4.72萬t、70.7萬t。由數據可知，不同時段、不同年降雨量代表站的含沙量與輸沙量不同，即河流的輸沙能力不同。龍羊峽水庫下游主要河流泥沙觀測站2005—2012年含沙量、輸沙量見表1。

表1 河流泥沙觀測站2005—2012年含沙量、輸沙量

由于受降水、徑流的制約，泥沙的季節變化很大，年內分配很不均勻，最大含沙量、輸沙量均集中在汛期，最大月平均含沙量、輸沙量基本出現在7月、8月，最小月平均含沙量、輸沙量出現在12月、次年1月。

分析河流泥沙觀測站的數據可知：黃河沿、同仁站的含沙量在2005—2012年系列平均含沙量比多年平均有所減少，且在輸沙量方面兩站2005—2012年系列平均輸沙量較多年平均輸沙量分別減少了3.4萬t和13.2萬t，輸送到下游的泥沙量大大減少。2005—2012年最大月平均含沙量與多年月平均含沙量出現月份有所不同，黃河沿、同仁站的情況相似，2005—2012年系列最大月平均含沙量均出現8月，而往年的最大月平均含沙量出現在7月，平均含沙量有向后推延的趨勢。兩個泥沙觀測站的月平均含沙量關系曲線見圖1。

圖1 泥沙觀測站平均含沙量關系曲線

3.2 生態保護的保土減沙效應

河流平均含沙量除了與河流的徑流量大小以及河流對河岸的沖刷能力有關，還與流域下墊面的狀況有關，下墊面植被比較少，且土質比較疏松的情況下，水土流失情況比較嚴重，流入河流的泥沙較多。河流含沙量的大小與雨量大小、降雨強度以及河流的徑流量有關，降雨量、降雨強度越大，降雨對土壤的破壞越大，其河流的含沙量越大；徑流量越大，水力侵蝕能力加大，河流含沙量增大。依據黃河沿站泥沙測站多年平均含沙量和年徑流量曲線圖可以看出，河流的含沙量和河流的年徑流量的走勢相似，年徑流大的年份其含沙量也較大，見圖2。

圖2 黃河沿站年平均含沙量及年徑流量過程線

一般來說，河流徑流量越大，對河岸的沖刷越強，河流含沙量越大。 2005—2012年系列，黃河沿站、同仁站的年徑流量要大于多年平均降雨量，但是兩個觀測站河流的含沙量小于多年的平均含沙量，具體數據見表2。依據黃河沿站年平均含沙量及年徑流過程關系曲線分析，2005—2012年系列平均徑流量比多年平均年徑流量大，2009年徑流量達到了峰值，河流的泥沙含量沒有達到峰值，且低于多年平均河流的泥沙含量。以黃河沿站1999年、2007年徑流量及含沙量關系分析：1999年與2007年的年徑流量相差不是很大，河流的泥沙含量差異較大，出現差異的原因在于兩年洪峰出現的時間段不同，見圖3，1999年洪峰出現在6月，此時處于春旱季節，且洪峰出現前的雨量較少，植被覆蓋率較少，雨量大，時間較短，造成的水土流失情況比較嚴重。2007年，洪峰出現在7月，此時植被的覆蓋率較高，洪峰出現前，雨量充沛且持續時間較長，此時水土流失相對較少。根據對比分析，河流含沙量較少的年份與下墊面植被覆蓋率高、植被生長條件較好、雨量較為集中、生態修復提高下墊面的保水能力、水庫調節下游的徑流量集中程度有關。

表2 2005—2012年系列及多年平均河流年徑流量及年平均含沙量

圖3 黃河沿站1999年、2007年洪水過程對比

4 結 論

a. 一般來說，河流徑流量越大，對河岸的沖刷越強，河流含沙量越大，河流的輸沙量越大，徑流量和含沙量呈正相關關系。2005—2012年系列徑流量增加明顯，含沙量卻減少，分析來看與水庫的生態修復有關，水庫改變了河流徑流量的集中程度，植被覆蓋率的提升減少了水土流失。

b. 生態措施修復水庫及河道環境，保護土壤減少侵蝕，保持土地生產力，并能提高河岸基穩定性，減少河流和水庫的淤積。生態保護措施通過提高區域植被覆蓋度及涵養水源能力，同時也使原本暴露的地表土壤免受或減少水力與風力侵蝕，從而在降水時減少表層土壤損失量，降低河川水流含沙量和輸沙量，減輕下游河道及湖庫泥沙淤積問題，發揮生態系統的保土減沙效應。

[1] 毛戰坡, 王雨春, 彭文啟, 等. 筑壩對河流生態系統影響研究進展[J]. 水科學進展, 2005, 16(1)：134- 140.

[2] Karr J R, Chu EW. Sustaining living rivers [J] . Hydrobiologia, 2000, 422 / 423：1- 14.

[3] 蔡大為. 大壩的發展及其對河流生態環境的影響[J]. 人民珠江, 2015, 36(3)：107- 110.

[4] Hart D D, Poff N L. A special section on dam removal and river restoration [J]. Bioscience, 2002, 52(8)： 653- 655.

[5] 劉蘭芬, 陳慶偉, 田智德. 大壩生態影響與水庫生態調度[C]//《“水電開發與綠色未”新華論壇文集》編委會. “水電開發與綠色未來”首屆新華論壇論文匯編. 北京： 中國水利水電出版社， 2007.

[6] 樊洪波. 大壩工程對水生態影響的環境評價與生態補償[J]. 河南水利與南水北調, 2010(4)：27- 28.

InfluenceofwaterecologicalprotectiononLongyangxiadownstreamriverecology

HUO Lili

(QinghaiWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Xining810001,China)

Construction of dam blocks the continuity of river and affects the ecological structure and function of dam downstream river.In the paper, the influence of the dam on river structures and ecological environment condition of Longyangxia are analyzed. The changes of sediment content in Longyangxia downstream river are studied according to water ecological conservation of the whole area. It is revealed that dam ecological protection is an important measure of river ecological restoration.

dam; ecological protection; river; sediment

10.16616/j.cnki.10- 1326/TV.2017.010.011

TV213.4

A

2096-0131(2017)010-0035-04