水庫對周邊環境的影響分析

劉建周, 劉錦宇, 張黨立

(1.黃河勘測規劃設計有限公司,河南 鄭州 450003; 2.沈陽農業大學,遼寧 沈陽 110866)

中國是世界上水庫數量最多的國家,截至2011年底,全國已建水庫9.7萬余座,總庫容0.8萬億m3[1]。這些水庫起到了防洪減淤、供水、發電等重要作用,發揮了巨大經濟效益,有力地促進了工農業經濟發展和居民生活需要。但水庫特別是大型水庫的興建改變了庫周自然、社會等環境條件,給庫周環境帶來了不利影響或破壞。水是生命之源,是人類賴以生存和發展的基礎,水利是工農業的命脈。在充分開發利用水利資源的同時,避免或減少水利工程(水庫)對環境的不利影響,是水庫建設者首先要考慮的問題。

1 水庫對庫周自然環境的影響

1.1 大氣圈

水庫主要影響庫區及其附近大氣圈對流層底部地表氣溫和濕度等,形成局部庫區小氣候。

夏季,日間庫水吸納太陽能,使庫區氣溫降低;冬季,夜間庫水釋放熱能,庫區氣溫升高。庫水減小了庫區一年四季、日夜間溫差的變化幅度。

庫區水面蒸發量大于陸面,使庫區及其附近空氣濕度增大,霧天增多,氣水循環加快,庫周降雨量有所增加。水庫蓄水后,一般庫周空氣濕度較蓄水前增加15%左右,降雨量增加3%左右[2]。

同時,庫水也使庫區無霜期、風速等發生不同程度的變化。

1.2 水圈

水庫引起庫區水體賦存形態和賦存位置、水量、水質等發生改變。水庫蓄水人工調節了水資源的空間分布,使水庫大壩下游徑流量季節性變化幅度、洪峰流量等減小。水庫蓄水形成液態地表水體聚集于庫區,并在其空中形成部分氣態水,相應地水庫大壩下游液態水減少、地表徑流減弱。庫水補給庫周地下水,地下水位升高,賦存于孔隙、裂隙、巖溶等巖土體中的地下水量增加。

原流動的水體在庫區內匯集滯留,其水質可能發生變化。天然河道水體面積及體積相對較小,流速較快,混動作用強,空間上其水溫基本相同。而庫區水體面積及體積相對較大,流速滯緩,混動作用弱,水的比熱又較大,從而使庫區水體沿水深出現水溫分層現象。庫水年平均溫度隨水深增加而降低,據觀測統計,大型水庫水面年平均水溫比當地年平均氣溫高2 ℃左右,庫水面以下50～60 m處年平均水溫比當地年平均氣溫低6 ℃左右;庫區水體運移緩慢,使排入庫內的污染物不易擴散,庫區水體的自凈能力較弱;庫區淹沒區域的污染物隨水庫蓄水進入水體,及排入庫內的污染物附著于庫區泥沙上,兩者均影響庫區水質;滯留于庫區的水體復養速度緩慢,含有氮、磷等營養元素的污染物及有害物質匯入水庫后,庫水及庫底營養物質增加,藍綠藻等浮游生物大量繁殖,產生富營養化現象,富營養化主要發生于水深淺、水面寬、水體滯留時間較長的水庫。

1.3 生物圈

水庫蓄水后,庫區原河道內流速快、水深淺的水體被流速滯緩、水深深的水體取代,淹沒區原陸生生態環境變為水生生態環境,庫區由原河流型或河谷型生態系統逐漸向湖泊型生態系統演化,使動植物種群發生變化,引起生物圈發生改變。淹沒區陸生植被淹沒,水庫水位升降又使淹沒區在水域與不毛陸地之間轉換。庫區庫水位以上區域,由于空氣濕度增大、氣溫有所升高,陸生草被植物增多,陸生植被繁茂。庫內水體的富營養化,可能出現水生植物群落,如浮萍、水藻等。庫周植被等有機質進入庫水,又為水生動物提供了營養,使浮游生物的種類和數量增加,促進了魚類種群的繁育。庫水的富營養化,又使魚類等水生動物種群數量減少甚至絕滅。

由于大壩的阻隔和庫水下泄流量的變化,改變了庫壩區下游地表水徑流條件和生態環境,使下游水生動植物及其棲息地環境發生變化,隔斷了洄游性水生動物的洄游通道,影響物種轉換,使珍惜動植物群減少,改變了生物的多樣性。

1.4 土壤圈

水庫大壩、庫區及其附近區域,由于工程施工開挖、棄渣占壓和堆放、水庫蓄水淹沒、庫水波浪淘刷等,導致地表植被被破壞,土壤的涵水能力下降,地表土壤和碎石土松動,抗沖能力減弱,引起水土流失;水庫蓄水引起庫周地下水位升高,毛細管作用使庫周土壤產生浸沒,導致土壤鹽漬化[3],土壤浸沒和鹽漬化主要發生于地形平坦的平原水庫;庫區及其上游水土流失又使土壤等物質被搬運至水庫,造成水庫淤積。

水庫大壩下游河段,與建庫前相比最大洪峰流量減小,河水漫灘的幾率減少,河床與其兩岸進行水沙等交換發生改變,河漫灘獲得上游有機質泥沙的機會減少,土壤的肥力、含水量等均有所下降,給下游農業生產帶來不利影響。

1.5 巖石圈

水庫對巖石圈的影響主要表現在四個方面:庫水改變巖土體的物理力學性質,使巖土體變軟、強度降低、含水量增加;庫水使庫岸巖土體產生靜水壓力和動水壓力;庫水壓力改變了庫盆巖土體的應力平衡;庫水對庫岸巖土體產生沖蝕淘刷。由此產生了如下庫周巖石圈的變化。

(1) 水庫塌岸:前緣分布于水庫最高回水位及其以下高程的水庫庫周土質岸坡,在庫水的浸泡、沖刷、淘蝕等作用下,發生坍塌,產生水庫塌岸,影響庫岸穩定,加劇水庫淤積。

(2) 滑坡:在水庫工程建設及運營(包括蓄水)過程中,人類及工程活動和庫水的浸泡,伴隨庫水位變化產生的動水壓力和靜水壓力等均可能影響庫壩區岸坡的穩定,產生滑坡。同時,在以上因素的影響下,庫壩區存在的已有滑坡可能再次復活。

(3) 地面塌陷:在庫水自重、浸泡、沖蝕、溶蝕、動水壓力、靜水壓力等作用下,打破了庫區及其庫周附近地下已有空洞應力平衡,產生地面塌陷。庫區常見采空區塌陷和巖溶塌陷。

(4) 誘發地震:處于地形高差懸殊、巖體強度較高、地質構造復雜、活動斷裂和巖溶發育、高地應力、滲漏等復雜地質環境條件下的高壩大庫,往往具有孕育地震的地質環境,有可能誘發水庫地震。水庫誘發地震一般為構造型震、塌陷(巖溶塌陷、采空區塌陷)型震、氣爆型震等。水庫誘發地震主要發生于庫周附近。

水庫主要影響巖石圈的表層環境,位置集中于庫區及其附近區域。

1.6 景觀、文化遺產及資源等

水庫蓄水后,水庫淹沒區內的風景名勝等重要自然景觀和古文化遺跡隨之消失,非金屬和金屬礦產、稀有元素礦產、礦泉水等資源被水淹沒,礦產資源開采難度加大。

2 水庫對庫周社會環境的影響

2.1 移民

水庫工程多涉及庫區移民問題,移民能否搬得出、穩得住、能發展、可致富,能否確保移民生活有保障、扎下根、不回返等,需經時間考驗,處理不當會影響社會和諧穩定。

2.2 庫周居民

居住于水庫最高回水位以上的原住民和后靠移民等庫周居民,水庫蓄水后可能會給其衣食住行帶來一些困難。

(1) 交通:水庫工程施工或淹沒常引起原鐵路、公路等改線。改線后,交通線路多變長,離城鎮偏遠,交通便利性相對變差,與外界溝通渠道減少。

(2) 生產生活:由于庫周居民居住位置較高,供水、供電等生產生活配套設施不完善時,其工農業生產和生活用水、用電等將會困難,生產生活條件變差,居住舒適度、滿意度會有不同程度地下降。

(3) 政治、經濟、文化教育、醫療衛生:位于最高回水位以下的原村鎮居民遷出后,庫周村鎮及其居民減少,庫周居民集體或政治活動少,信息閉塞;近年來農業發展相對滯后,庫周居民經濟發展緩慢,百姓經濟收入渠道較少,經濟收入較低;庫周村鎮規模小、人口少,村鎮及附近多無學校、醫院等教育培訓機構和醫療衛生機構,文化教育落后,就醫、子女上學、婚嫁等困難。

(4) 人口:庫周村鎮青壯年多出外打工,僅老弱病殘嬰幼留守,空心化嚴重,加之農村人口向城鎮遷移,村中人口逐年減少,村落日漸衰敗。

(5) 社會和諧與穩定:由于生存、生活環境變差,群眾怨聲載道,民心渙散,社會不穩定、不和諧因素增多。

3 處理措施

水庫對庫周環境的影響是多方面的、長期的,需多方并舉、綜合施策,才能有效避免或減少水庫的影響。

3.1 工程措施

(1) 重點庫岸及堆渣場整治:對可能發生地質災害、危及人民生命財產和工程安全的庫周岸坡及堆渣場進行坡面平整、坡面和坡體排水、岸坡防護、地質災害整治等進行工程治理。

(2) 增設大壩過魚、人工產卵孵育、改善壩下水溫等建筑物和設施。

(3) 庫周及上游建立完善的雨污管網系統,實現雨污分流,廢污水達標排放。

(4) 對易于遷移的庫區景觀、文化遺產等進行遷移或保護,對礦產資源進行搶救性開發或采取工程保護措施。

(5) 使旅游和水庫開發與環境保護相結合,將水庫建成休閑、度假、旅游風景區,解決庫周居民就業,增加當地收入。

3.2 非工程措施

(1) 制訂科學合理的水庫運行規程,保證生態基流,控制水庫蓄水、下泄水量和速度,防范水庫水位過快升降,避免對庫盆、庫岸和工程安全帶來不利影響;優化配置、合理利用水資源,增強水體的自凈能力。

(2) 建立多目的、多用途、多層次水庫綜合監測及巡檢系統。對水庫水位、水質、來水量、下泄量、動植物群落、重點庫岸、堆渣場、工程建筑物、構造活動、庫周地震等進行全面、立體監測和巡檢,發現監測數據異常和問題時應分析原因,及時采取應對措施。

(3) 嚴禁在水庫岸邊及其附近采挖砂礫石、取土或平整土地等,嚴禁填堵坡面自然排水溝道。

(4) 禁止網箱養殖和投放飼料等,嚴控污染源。

(5) 建立水庫自然保護區,編制庫區水環境水質規劃,進行水環境功能區劃分。

3.3 生態措施

在庫周及其上游植樹種草,建設庫周防護林帶,減緩巖體風化速度,減少水土流失。

4 結論

“協調、綠色”是五大發展理念的重要組成部分,生態文明建設是五位一體總體布局之一。在水庫開發建設的全生命周期中,應充分考慮經濟發展與環境的和諧統一,趨利避害,減少水庫開發建設對環境的不利影響,將水庫建設成具有良好的社會效益、經濟效益、生態效益、環境秀美的風景名勝區,科學合理利用和開發水資源,更好地為人類謀福利。