郭瑞文

(閆潭灌區(qū)水利管理處 菏澤 274000)

1 概 述

由于菏澤地下淺層水易污染，深層水含氟高，不適合人直接飲用。黃河水是菏澤人較安全的飲用水源，但有許多縣區(qū)市民喝不到黃河水，因此建設(shè)平原水庫是解決菏澤人民飲水安全的最好方法。菏澤將于“十二·五”期間投資70億元建設(shè)14座平原水庫，使每個(gè)縣區(qū)至少有2座水庫，從而徹底解決菏澤人飲水安全問題。同時(shí)仍要進(jìn)行平原水庫農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)展生態(tài)旅游及商業(yè)等綜合開發(fā)，因此解決好水庫的生態(tài)環(huán)境是水庫能否長久發(fā)揮效益的關(guān)鍵。

2 水庫管理中存在的自然生態(tài)問題

水庫對于國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生的效益十分顯著，其調(diào)節(jié)自然生態(tài)、防洪防旱、發(fā)電灌溉等作用巨大。另外，還可以將其建設(shè)成為生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)，帶動(dòng)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，水庫建設(shè)及管理涉及面較為廣泛，管理不善會造成自然環(huán)境破壞、飲水及電力供應(yīng)緊張等問題，其社會影響極大，對自然生態(tài)、社會安全與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的影響延續(xù)時(shí)間較長，因此水庫生態(tài)備受各界廣泛關(guān)注。綜合看來，水庫生態(tài)危機(jī)主要表現(xiàn)在以下幾方面:

?水庫堤防的護(hù)坡、河床采用了不透水材質(zhì)和襯砌，阻隔了地下水的交換，因水體循環(huán)系統(tǒng)的變化，改變了周圍自然生態(tài)系統(tǒng);?由于水庫蓄水導(dǎo)致水陸分界上升，同時(shí)水深增加也使河流的流速降低，甚至形成靜水，使與之相關(guān)的陸地生物、兩棲生物，特別是水生物的自然生存環(huán)境發(fā)生較大改變，使原有的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生較大改變;?由于水庫堤壩、水閘不合理的截流防滲，導(dǎo)致上下游、周圍陸地的水體交換頻率減少，水庫內(nèi)截阻大量的垃圾、水污染得不到稀釋和排放，被控河流上下游的水體流速均會降低或形成靜水，產(chǎn)生淤積或淤塞、水質(zhì)及自然環(huán)境惡化等問題。

3 水庫中的滲流與生態(tài)

滲流是維持生態(tài)系統(tǒng)的水體循環(huán)、營養(yǎng)物質(zhì)輸移的重要方式，對維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的正常功能起著重要作用，但滲流對生態(tài)環(huán)境也有不利的影響，如洪水期水庫圍壩因滲漏發(fā)生垮決、沖毀農(nóng)田、淹沒城鎮(zhèn)，不合理的截滲、防滲措施阻斷水陸水體聯(lián)系等。

3.1 水庫圍壩攔河蓄水對周圍陸地的影響

濕地具有調(diào)節(jié)自然生態(tài)的重要作用，水庫周圍的濕地主要靠水庫內(nèi)的高水位或地下水源予以補(bǔ)充。因此正常水位情況下，水庫蓄水及上游來水是濕地重要的水源，低于水庫水位線的陸地低洼地更適宜濕地動(dòng)植物、微生物的生長繁育，形成濕地生態(tài)系統(tǒng)，見圖1。如果水庫水位一旦出現(xiàn)下降，并長時(shí)間得不到補(bǔ)充，地下水及濕地得不到補(bǔ)給水源，面積減小或逐漸消失，將導(dǎo)致水草死亡、濕地動(dòng)植物消失以及水質(zhì)變壞，濕地生態(tài)系統(tǒng)因此瓦解，見圖2。所以，合理調(diào)控水庫生態(tài)基流，保持科學(xué)的生態(tài)流量，才能更好地維持水庫周圍自然生態(tài)系統(tǒng)，確保自然之肺——濕地不被人為破壞。

圖1 水庫滲透維持濕地存在

圖2 水庫水位下降，濕地消失

3.2 不透水護(hù)坡、護(hù)底隔斷水陸溝通

水庫中為了控制水力滲透，引起堤岸坡腳產(chǎn)生滲透破壞，常采取混凝土砌石等不透水護(hù)坡、護(hù)底(圖3、圖4)，雖然滲透控制住了，但卻隔斷了水庫與周圍的水流的溝通，隔斷了水陸生物的天然聯(lián)系，破壞了由水生生物、陸生生物、微生物組成的完整的水庫生態(tài)系統(tǒng)。如何建設(shè)生態(tài)型護(hù)岸工程，建設(shè)既抗沖又擋水、防滲的生態(tài)堤防，是傳統(tǒng)水工學(xué)今后的轉(zhuǎn)型方向。

圖3 不透水護(hù)坡、護(hù)底隔斷水庫與濕地的滲透線

圖4 不透水整治斷面隔斷水庫與周圍的水流溝通

3.3 水閘工程對水庫生態(tài)環(huán)境的影響

水閘設(shè)施一般作用為引水及防洪排澇等，由于水閘運(yùn)行頻率一般較低，水閘建設(shè)之初要對被控河流、周圍地下水流的交換問題進(jìn)行充分考慮，否則將會破壞水閘周圍的生態(tài)環(huán)境。如果閘底不透水層過淺，或采用壩體和堤防的截滲墻與不透水層相連等施工設(shè)計(jì)等，會直接阻斷被控河流進(jìn)水河道與出水河道的水體聯(lián)系。不科學(xué)的截流、防滲措施就會導(dǎo)致河流流速變慢、靜流、淤塞及水質(zhì)變壞等問題(圖5)。

圖5 水閘工程對水庫生態(tài)環(huán)境的影響

4 滲流及其控制技術(shù)在生態(tài)環(huán)境的應(yīng)用分析

4.1 水體滲流是水庫自然生態(tài)保護(hù)的技術(shù)手段之一

一方面要采取科學(xué)合理的水庫施工設(shè)計(jì)，使壩體及堤防的水體滲流交換通道保持穩(wěn)定;另一方面，還要發(fā)揮水庫防洪防汛的重要功能。以壩體及堤防的穩(wěn)固為重點(diǎn)，在保障水庫安全及發(fā)揮水庫重要的蓄水灌溉、調(diào)解水量及防洪防汛的職能基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采取保護(hù)自然環(huán)境及其生態(tài)系統(tǒng)的措施。同時(shí)，在水庫施工設(shè)計(jì)和論證、建設(shè)過程中，在符合地質(zhì)構(gòu)造及保障壩體及堤防安全的基礎(chǔ)上，謹(jǐn)慎地采取水庫的水體滲流技術(shù)。并通過技術(shù)引進(jìn)及創(chuàng)新，不斷改善水庫滲流控制技術(shù)及措施，如使用水滲透性較好的石料，采用石籠和木樁等材料及相關(guān)工藝來穩(wěn)定護(hù)坡等。這些新材料、新工藝的采用，既能更好地保護(hù)壩體和堤防牢固穩(wěn)定，也可保障水庫與被控河流、陸地地下水的正常水體交換。

4.2 采用滲流數(shù)學(xué)模型及仿真計(jì)算等進(jìn)行水庫設(shè)計(jì)的優(yōu)選

水庫建設(shè)及施工設(shè)計(jì)涉及面廣，不同地區(qū)、氣候及水文條件下的水庫周圍的生態(tài)環(huán)境均有明顯不同。如僅憑一時(shí)一地的施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)，而不采取科學(xué)系統(tǒng)的生態(tài)評估是不科學(xué)的。要想了解水庫水位上升對自然生態(tài)的影響及改變程度，可以通過建模的方式進(jìn)行水庫水位線、水庫淹沒面積、生態(tài)環(huán)境形態(tài)變化及生物鏈改變進(jìn)行生態(tài)評估。此外，還可以對水庫的生態(tài)基流和流量設(shè)計(jì)、被控河流不同情況的自然生態(tài)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型評估或仿真計(jì)算，進(jìn)而優(yōu)選水庫建設(shè)設(shè)計(jì)，防止人為因素對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的忽略。

4.3 水庫的自然生態(tài)保護(hù)及滲流技術(shù)應(yīng)用

水庫建設(shè)與生態(tài)保護(hù)是較大的系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，它包括:?壩址選取、項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)與管理、水庫生態(tài)移民等;?對水庫建設(shè)中、建設(shè)后的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)評估，綜合研究數(shù)據(jù)，對水庫的壩體、堤防采取生態(tài)設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理;?對水庫周圍濕地、地表植被等生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)保護(hù);?重視水庫的生態(tài)水工設(shè)計(jì)，對水庫及河流、陸地的生態(tài)水資源進(jìn)行合理調(diào)配;?建立綜合的水庫效益及自然生態(tài)評價(jià)機(jī)制和保障措施。

5 結(jié) 語

本文深入闡述了水庫滲流與自然生態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系，水庫的滲透技術(shù)是保障水生態(tài)系統(tǒng)平衡、水資源合理循環(huán)和補(bǔ)充的重要方法。通過先進(jìn)的滲透技術(shù)應(yīng)用及水庫生態(tài)建設(shè)，可以保持水庫的自然生態(tài)平衡，最大限度地降低因水庫建設(shè)對環(huán)境造成的破壞性影響。既可發(fā)揮水庫蓄水發(fā)電、水利調(diào)節(jié)、生產(chǎn)生活供水等重要功能，還能將其建設(shè)成為一個(gè)對自然環(huán)境起重要調(diào)節(jié)作用的生態(tài)項(xiàng)目。因此對這樣一個(gè)復(fù)雜的水利建設(shè)項(xiàng)目，筆者建議:應(yīng)通過建立生態(tài)評價(jià)數(shù)學(xué)模型及仿真運(yùn)算等的方式，對水庫的水位線——水庫淹沒面積——自然生態(tài)及物種變化等各環(huán)節(jié)因子進(jìn)行綜合評估，進(jìn)而對水庫的施工、運(yùn)行的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)選。

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