当前,大多数发达国家的水电开发率很高,有的国家甚至高达90 %以上,而发展中国家的水电资源开发水平极低,一般在10 %左右。目前,中国水能资源开发也只达到百分之十几。我国正处于经济高速增长期,研究表明:在未来20 年中,为解决水资源短缺问题,实现合理配置,满足防洪、电力供应等方面的要求,仍然需要修建大型水利水电工程。但是,修建大型水利水电工程对生态环境的影响问题已受到空前的关注,全世界大多数国家在比以往任何时候都更加认真地考证、研究、推迟,甚至在某种极端情况下中止或放弃新的水电开发方案。因此,在今后一个时期,生态问题将成为我国水电建设乃至整个水利事业进一步发展的重要制约因素。
要正确处理修建大型水利水电工程与保护生态环境的关系,就必须科学地、实事求是地分析修建大型水利水电工程可能导致什么样的生态环境问题,生态制约的具体表现是什么,并结合实际对具体问题进行具体分析,分清主次,抓住关键,用科学的发展观、人与自然和谐相处的理念正确认识并妥善处理现阶段遇到的问题,确保我国水电事业快速健康地发展。从普遍意义上讲,水利水电工程在环境方面的影响主要包括移民问题,对泥沙和河道的影响,对气候、水文、地质、土壤、水体、鱼类和生物物种的影响,以及对文物和景观的影响、对人群健康的影响等。
1 修建水利工程对自然环境的影响分析
1. 1 对气候的影响
一般情况下,地区性气候状况受大气环流所控制,但修建大、中型水库及灌溉工程后,原先的陆地变成了水体或湿地,使局部地表空气变得较湿润,对局部小气候会产生一定的影响,主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响[ 1 ]。
1. 1. 1 对降雨量的影响
(1) 降雨量有所增加:这是由于修建水库形成了大面积蓄水,在阳光辐射下,蒸发量增加引起的。
(2) 降雨地区分布发生改变:水库低温效应的影响可使降雨分布发生改变,一般库区蒸发量加大,空气变得湿润。实测资料表明,库区和邻近地区的降雨量有所减少,而一定距离的外围区降雨则有所增加,一般来说,地势高的迎风面降雨增加,而背风面降雨则减少。
(3) 降雨时间的分布发生改变:对于南方大型水库,夏季水面温度低于气温,气层稳定,大气对流减弱,降雨量减少;但冬季水面较暖,大气对流作用增强,降雨量增加。
1. 1. 2 对气温的影响
水库建成后,库区的下垫面由陆面变为水面,与空气间的能量交换方式和强度均发生变化,从而导致气温发生变化,年平均气温略有升高。
1. 2 对水文的影响
水库修建后改变了下游河道的流量过程,从而对周围环境造成影响。水库不仅存蓄了汛期洪水,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流,并引起周围地下水位下降,从而带来一系列的环境生态问题:下游天然湖泊或池塘断绝水的来源而干涸;下游地区的地下水位下降;入海口因河水流量减少引起河口淤积,造成海水倒灌;因河流流量减少,使得河流自净能力降低;以发电为主的水库,多在电力系统中担任峰荷,下泄流量的日变化幅度较大,致使下游河道水位变化较大,对航运、灌溉引水位和养鱼等均有较大影响;当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时,势必造成水质的恶化。
1. 3 泥沙淤积问题
以三门峡水库为例说明水库淤积问题。水库于1960 年蓄水,一年半后,15 亿t 泥沙全部淤在潼关—三门峡河段,潼关河床抬高4. 5 m。淤积带延伸到上游的渭河口,形成拦门沙,两岸地下水位也随之抬高,从而造成两岸农田次生盐碱化
1. 4 对水体的影响
河流中原本流动的水在水库里停滞后便会发生一些变化。首先是对航运的影响,比如过船闸需要时间,从而对上、下行航速会带来影响;水库水温有可能升高,水质可能变差,特别是水库的沟汊中容易发生水污染,如水华现象的出现;水库蓄水后,随着水面的扩大,蒸发量的增加,水汽、水雾就会增多,等等。这些都是修坝后水体变化带来的影响。水库蓄水后,对水质可产生正负两方面的影响。
(1) 有利影响:库内大体积水体流速慢,滞留时间长,有利于悬浮物的沉降,可使水体的浊度、色度降低;库内流速慢,藻类活动频繁,呼吸作用产生的CO2 与水中钙、镁离子结合产生CaCO3和MgCO3 并沉淀下来,降低了水体硬度。
(2) 不利影响:库内水流流速小,降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力,因此复氧能力减弱,使得水库水体自净能力比河流弱;库内水流流速小,透明度增大,利于藻类光合作用,坝前储存数月甚至几年的水,因藻类大量生长而导致富营养化;被淹没的植被和腐烂的有机物会大量消耗水中的氧气,并释放沼气和大量二氧化碳,同样导致温室效应;悬移质沉积于库底,长期累积不易迁移,若含有有毒物质或难降解的重金属,可形成次生污染源。
1. 5 对地质的影响
修建大坝后可能会触发地震、塌岸、滑坡等不良地质灾害。
（1）大型水库蓄水后可诱发地震。其主要原因在于水体压重引起地壳应力的增加;水渗入断层,可导致断层之间的润滑程度增加;增加岩层中空隙水压力。
(2) 库岸产生滑塌。水库蓄水后水位升高,岸坡土体的抗剪强度降低,易发生塌方、山体滑坡及危险岩体的失稳。
(3) 水库渗漏。渗漏造成周围的水文条件发生变化,若水库为污水库或尾矿水库,则渗漏易造成周围地区和地下水体的污染。
1. 6 对土壤的影响
水库蓄水引起库区土地浸没、沼泽化和盐碱化。
(1) 浸没:在浸没区,因土壤中的通气条件差,而造成土壤中的微生物活动减少,肥力下降,影响作物的生长。
(2) 沼泽化、潜育化:水位上升引起地下水位上升,土壤出现沼泽化、潜育化,过分湿润致使植物根系衰败,呼吸困难。
(3) 盐碱化:由库岸渗漏补给地下水经毛细管作用升至地表,在强烈蒸发作用下使水中盐分浓集于地表,形成盐碱化。土壤溶液渗透压过高,可引起植物生理干旱。
1. 7 对鱼类和生物物种的影响
这里的鱼类是特指的,生物物种则泛指动物、植物和微生物。当前社会上极为关注的是大坝建设对洄游鱼类造成的影响。事实上,洄游鱼类由于种类不同,其生存的环境也各不相同,如鲟鱼,相当一部分是在北纬45 ℃左右的日本北海道和我国乌苏里江、黑龙江、松花江等河、海之间洄游。而且,并不是每条河流都有洄游鱼类。世界各国在建坝时解决鱼类洄游问题通常采取两种办法:一种是采取工程措施,建鱼梯、鱼道等;另一种是对洄游鱼类进行人工繁殖。我国长江葛洲坝工程建设中,解决中华鲟洄游问题就选择了人工繁殖的办法,事实证明是比较成功的。需要强调的是,在不同的地区、不同的河流上建坝,对鱼类和生物物种的影响是不同的,要对具体的河流进行具体的分析,不能一概而论。
(1) 对陆生植物和动物的影响: ①永久性及直接的影响,库区淹没和永久性的工程建筑物对陆生植物和动物都会造成直接破坏; ②间接的影响,指局部气候,土壤沼泽化、盐碱化等所造成的对动植物的种类、结构及生活环境等的影响。
(2) 对水生生物的影响:主要指对水生藻类植物的影响。水库淹没区和浸没区原有植被的死亡,以及土壤可溶盐都会增加水体中氮磷的含量,库区周围农田、森林和草原的营养物质随降雨径流进入水体,从而形成富营养化的有利条件。
(3) 对鱼类的影响:切断了洄游性鱼类的洄游通道;水库深孔下泄的水温较低,影响下游鱼类的生长和繁殖;下泄清水,影响了下游鱼类的饵料,影响鱼类的产量;高坝溢流泄洪时,高速水流造成水中氮氧含量过于饱和,致使鱼类产生气泡病。如,长江葛洲坝,下泄流量为41 300～77 500 m3/ s ,氧饱和度为112 %～127 %,氮饱和度为125 %～135 %,致使幼鱼死亡率达32. 24 %。
2 对社会环境的影响
2. 1 对人群健康的影响
不少疾病如阿米巴痢疾、伤寒、疟疾、细菌性痢疾、霍乱、血吸虫病等直接或间接地都与水环境有关。如丹江口水库、新安江水库等建成后,原有陆地变成了湿地,利于蚊虫孳生,都曾流行过疟疾病。由于三峡水库介于两大血吸虫病流行区(四川成都平原和长江中下游平原) 之间,建库后水面增大,流速减缓,因此对钉螺能否从上游或下游向库区迁移并在那儿孳生繁殖,都是需要重视的环境问题[ 2 ]。
2. 2 对移民的影响
三峡水库将淹没陆地面积632 km2 ,移民总数超过110 万人。移民政策的调整表现为: ①将原计划在三峡库区就地后靠搬迁的部分农村移民,远迁到库区以外的经济发达地区,至今已经搬迁移民近40 万,外迁的有10 万。②对一批原计划搬迁重建的工矿企业实行破产或关闭,据资料统计,三峡库区原有1599 个工矿企业中有1 013 个实行了破产或关闭。
2. 3 对生物和文物的影响
我国是历史文明古国,文物古迹极多。水库库区淹没后可能对文物和景观带来影响,这一问题也需要引起高度重视。水库蓄水淹没原始森林,涵洞引水使河床干涸,大规模工程建设对地表植被的破坏,新建城镇和道路系统对野生动物栖息地的分割与侵占,都会造成原始生态系统的改变,威胁多样生物的生存,加剧了物种的灭绝。如贡嘎山南坡水坝的修建,将造成牛羚、马鹿等珍稀动物的高山湖滨栖息活动地的丧失以及大面积珍稀树种原始林的淹毁。
3 对策与建议
生态与环境是当前全社会十分关注的问题。关注生态,是经济社会高度发展后人们思想认识的升华所产生的必然结果。作为水利水电工作者,我们的一项重要任务就是保护生态,促进人与自然和谐相处。对社会各界关于大型水利水电工程建设的不同看法,我们应持欢迎态度。但同时,对偏激的、全盘否定大坝的错误观点也决不能苟同。发展是第一位的,在发展中应牢记新的可持续发展的理念,以科学的发展观来统领新时期水利水电事业,实现可持续发展。
水利建设不可避免地在一定程度上改变了自然面貌和生态环境,使已经形成的平衡状态受到干扰破坏。水利工程师的职责是研究由平衡状态到不平衡状态再到平衡状态的发展规律。只要遵循“因势利导,因地制宜”的原则,合理规划,周全设计,精心施工,加强科学管理,大多负面影响都可以得到缓解。水利工程带来的环境问题千变万化,只要没达到极度恶化的程度,就总能找到解决的办法。水利工程能否带来环境效益,能否把对环境的负面影响降低到最低限度是衡量水利工程建设成败的重要标志之一。因此,我们必须充分发展和应用现代科学技术,深入研究自然与生态的平衡机制,研究人类改变自然时对生态的近期和长远的影响[ 3 ]。
为了建立生态环境友好的大型水电工程建设体系,需要重点进行以下工作:
(1) 对能源的开发,不可仅仅盯着眼前的、局部的经济利益,而应该着眼长远,对整个生态系统负责。应按照“大水利”思路制定总体规划,彻底改变“技术经济最优”的工程目标。工程项目的选择、建设和运营都要真正体现生态效益、经济效益、社会效益的统筹兼顾。
(2) 完善有关法律,在不宜进行水电项目建设的自然保护区、风景名胜区、地质公园、森林公园、世界遗产区、生态功能区以及其他需要进行保护的区域内,划定保护河段和保护流域区,禁止进行水电工程建设和其他大型工程建设。应真正把加强地区的生态建设与环境保护作为根本点和切入点,对严重破坏和影响生态环境、国家自然保护区、国家风景名胜区和世界遗产的水电建设项目,应该重新进行评估和审查。
(3) 因地制宜,确定适当的开发目标。过去的水力资源规划,按照流域梯级开发模式,往往追求100 %的开发率。由于移民和耕地的补偿费用会越来越高,因此考虑社会稳定和保护耕
地资源,在规划时应因地制宜、选择适当的开发目标,对于移民和淹没耕地少、生态环境问题少的河流,可以100 %地开发;对于移民和淹没耕地多、生态环境问题大的河流,可以放弃部分河段的开发。参照多数发达国家的情况,水电资源平均开发率为70 %～80 %是可行的[ 4 ]。
(4) 研究和完善移民政策,使移民能长期共享水电开发的效益。我国水库移民经历了安置型和开发型两个阶段,国家还出台了库区后期扶持政策。为了解决好移民能走上可持续发展的道路,有专家建议研究“投资型”移民政策。其主要思路是将淹没的土地、房屋及其他有价设施进行评估,加上对生态环境的补偿作为股份,参与水电开发建设,使移民和开发方形成利益共同体,使移民能长期共享水电开发的效益。建设期安置移民的费用通过预支若干年应得的收益来解决。移民区地方政府和移民代表作为股东参与工程建设的决策管理。这一建议值得研究探索。