劉建周, 劉錦宇, 張黨立

(1.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,河南 鄭州 450003; 2.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),遼寧 沈陽(yáng) 110866)

中國(guó)是世界上水庫(kù)數(shù)量最多的國(guó)家,截至2011年底,全國(guó)已建水庫(kù)9.7萬(wàn)余座,總庫(kù)容0.8萬(wàn)億m3[1]。這些水庫(kù)起到了防洪減淤、供水、發(fā)電等重要作用,發(fā)揮了巨大經(jīng)濟(jì)效益,有力地促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活需要。但水庫(kù)特別是大型水庫(kù)的興建改變了庫(kù)周自然、社會(huì)等環(huán)境條件,給庫(kù)周環(huán)境帶來(lái)了不利影響或破壞。水是生命之源,是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),水利是工農(nóng)業(yè)的命脈。在充分開(kāi)發(fā)利用水利資源的同時(shí),避免或減少水利工程(水庫(kù))對(duì)環(huán)境的不利影響,是水庫(kù)建設(shè)者首先要考慮的問(wèn)題。

1 水庫(kù)對(duì)庫(kù)周自然環(huán)境的影響

1.1 大氣圈

水庫(kù)主要影響庫(kù)區(qū)及其附近大氣圈對(duì)流層底部地表氣溫和濕度等,形成局部庫(kù)區(qū)小氣候。

夏季,日間庫(kù)水吸納太陽(yáng)能,使庫(kù)區(qū)氣溫降低;冬季,夜間庫(kù)水釋放熱能,庫(kù)區(qū)氣溫升高。庫(kù)水減小了庫(kù)區(qū)一年四季、日夜間溫差的變化幅度。

庫(kù)區(qū)水面蒸發(fā)量大于陸面,使庫(kù)區(qū)及其附近空氣濕度增大,霧天增多,氣水循環(huán)加快,庫(kù)周降雨量有所增加。水庫(kù)蓄水后,一般庫(kù)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(shí),庫(kù)水也使庫(kù)區(qū)無(wú)霜期、風(fēng)速等發(fā)生不同程度的變化。

1.2 水圈

水庫(kù)引起庫(kù)區(qū)水體賦存形態(tài)和賦存位置、水量、水質(zhì)等發(fā)生改變。水庫(kù)蓄水人工調(diào)節(jié)了水資源的空間分布,使水庫(kù)大壩下游徑流量季節(jié)性變化幅度、洪峰流量等減小。水庫(kù)蓄水形成液態(tài)地表水體聚集于庫(kù)區(qū),并在其空中形成部分氣態(tài)水,相應(yīng)地水庫(kù)大壩下游液態(tài)水減少、地表徑流減弱。庫(kù)水補(bǔ)給庫(kù)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(dòng)的水體在庫(kù)區(qū)內(nèi)匯集滯留,其水質(zhì)可能發(fā)生變化。天然河道水體面積及體積相對(duì)較小,流速較快,混動(dòng)作用強(qiáng),空間上其水溫基本相同。而庫(kù)區(qū)水體面積及體積相對(duì)較大,流速滯緩,混動(dòng)作用弱,水的比熱又較大,從而使庫(kù)區(qū)水體沿水深出現(xiàn)水溫分層現(xiàn)象。庫(kù)水年平均溫度隨水深增加而降低,據(jù)觀測(cè)統(tǒng)計(jì),大型水庫(kù)水面年平均水溫比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗? ℃左右,庫(kù)水面以下50～60 m處年平均水溫比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁氐? ℃左右;庫(kù)區(qū)水體運(yùn)移緩慢,使排入庫(kù)內(nèi)的污染物不易擴(kuò)散,庫(kù)區(qū)水體的自凈能力較弱;庫(kù)區(qū)淹沒(méi)區(qū)域的污染物隨水庫(kù)蓄水進(jìn)入水體,及排入庫(kù)內(nèi)的污染物附著于庫(kù)區(qū)泥沙上,兩者均影響庫(kù)區(qū)水質(zhì);滯留于庫(kù)區(qū)的水體復(fù)養(yǎng)速度緩慢,含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的污染物及有害物質(zhì)匯入水庫(kù)后,庫(kù)水及庫(kù)底營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加,藍(lán)綠藻等浮游生物大量繁殖,產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象,富營(yíng)養(yǎng)化主要發(fā)生于水深淺、水面寬、水體滯留時(shí)間較長(zhǎng)的水庫(kù)。

1.3 生物圈

水庫(kù)蓄水后,庫(kù)區(qū)原河道內(nèi)流速快、水深淺的水體被流速滯緩、水深深的水體取代,淹沒(méi)區(qū)原陸生生態(tài)環(huán)境變?yōu)樗鷳B(tài)環(huán)境,庫(kù)區(qū)由原河流型或河谷型生態(tài)系統(tǒng)逐漸向湖泊型生態(tài)系統(tǒng)演化,使動(dòng)植物種群發(fā)生變化,引起生物圈發(fā)生改變。淹沒(méi)區(qū)陸生植被淹沒(méi),水庫(kù)水位升降又使淹沒(méi)區(qū)在水域與不毛陸地之間轉(zhuǎn)換。庫(kù)區(qū)庫(kù)水位以上區(qū)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(kù)內(nèi)水體的富營(yíng)養(yǎng)化,可能出現(xiàn)水生植物群落,如浮萍、水藻等。庫(kù)周植被等有機(jī)質(zhì)進(jìn)入庫(kù)水,又為水生動(dòng)物提供了營(yíng)養(yǎng),使浮游生物的種類和數(shù)量增加,促進(jìn)了魚(yú)類種群的繁育。庫(kù)水的富營(yíng)養(yǎng)化,又使魚(yú)類等水生動(dòng)物種群數(shù)量減少甚至絕滅。

由于大壩的阻隔和庫(kù)水下泄流量的變化,改變了庫(kù)壩區(qū)下游地表水徑流條件和生態(tài)環(huán)境,使下游水生動(dòng)植物及其棲息地環(huán)境發(fā)生變化,隔斷了洄游性水生動(dòng)物的洄游通道,影響物種轉(zhuǎn)換,使珍惜動(dòng)植物群減少,改變了生物的多樣性。

1.4 土壤圈

水庫(kù)大壩、庫(kù)區(qū)及其附近區(qū)域,由于工程施工開(kāi)挖、棄渣占?jí)汉投逊?、水?kù)蓄水淹沒(méi)、庫(kù)水波浪淘刷等,導(dǎo)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(dòng),抗沖能力減弱,引起水土流失;水庫(kù)蓄水引起庫(kù)周地下水位升高,毛細(xì)管作用使庫(kù)周土壤產(chǎn)生浸沒(méi),導(dǎo)致土壤鹽漬化[3],土壤浸沒(méi)和鹽漬化主要發(fā)生于地形平坦的平原水庫(kù);庫(kù)區(qū)及其上游水土流失又使土壤等物質(zhì)被搬運(yùn)至水庫(kù),造成水庫(kù)淤積。

水庫(kù)大壩下游河段,與建庫(kù)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(jìn)行水沙等交換發(fā)生改變,河漫灘獲得上游有機(jī)質(zhì)泥沙的機(jī)會(huì)減少,土壤的肥力、含水量等均有所下降,給下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。

1.5 巖石圈

水庫(kù)對(duì)巖石圈的影響主要表現(xiàn)在四個(gè)方面:庫(kù)水改變巖土體的物理力學(xué)性質(zhì),使巖土體變軟、強(qiáng)度降低、含水量增加;庫(kù)水使庫(kù)岸巖土體產(chǎn)生靜水壓力和動(dòng)水壓力;庫(kù)水壓力改變了庫(kù)盆巖土體的應(yīng)力平衡;庫(kù)水對(duì)庫(kù)岸巖土體產(chǎn)生沖蝕淘刷。由此產(chǎn)生了如下庫(kù)周巖石圈的變化。

(1) 水庫(kù)塌岸:前緣分布于水庫(kù)最高回水位及其以下高程的水庫(kù)庫(kù)周土質(zhì)岸坡,在庫(kù)水的浸泡、沖刷、淘蝕等作用下,發(fā)生坍塌,產(chǎn)生水庫(kù)塌岸,影響庫(kù)岸穩(wěn)定,加劇水庫(kù)淤積。

(2) 滑坡:在水庫(kù)工程建設(shè)及運(yùn)營(yíng)(包括蓄水)過(guò)程中,人類及工程活動(dòng)和庫(kù)水的浸泡,伴隨庫(kù)水位變化產(chǎn)生的動(dòng)水壓力和靜水壓力等均可能影響庫(kù)壩區(qū)岸坡的穩(wěn)定,產(chǎn)生滑坡。同時(shí),在以上因素的影響下,庫(kù)壩區(qū)存在的已有滑坡可能再次復(fù)活。

(3) 地面塌陷:在庫(kù)水自重、浸泡、沖蝕、溶蝕、動(dòng)水壓力、靜水壓力等作用下,打破了庫(kù)區(qū)及其庫(kù)周附近地下已有空洞應(yīng)力平衡,產(chǎn)生地面塌陷。庫(kù)區(qū)常見(jiàn)采空區(qū)塌陷和巖溶塌陷。

(4) 誘發(fā)地震:處于地形高差懸殊、巖體強(qiáng)度較高、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、活動(dòng)斷裂和巖溶發(fā)育、高地應(yīng)力、滲漏等復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下的高壩大庫(kù),往往具有孕育地震的地質(zhì)環(huán)境,有可能誘發(fā)水庫(kù)地震。水庫(kù)誘發(fā)地震一般為構(gòu)造型震、塌陷(巖溶塌陷、采空區(qū)塌陷)型震、氣爆型震等。水庫(kù)誘發(fā)地震主要發(fā)生于庫(kù)周附近。

水庫(kù)主要影響巖石圈的表層環(huán)境,位置集中于庫(kù)區(qū)及其附近區(qū)域。

1.6 景觀、文化遺產(chǎn)及資源等

水庫(kù)蓄水后,水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)內(nèi)的風(fēng)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(chǎn)、稀有元素礦產(chǎn)、礦泉水等資源被水淹沒(méi),礦產(chǎn)資源開(kāi)采難度加大。

2 水庫(kù)對(duì)庫(kù)周社會(huì)環(huán)境的影響

2.1 移民

水庫(kù)工程多涉及庫(kù)區(qū)移民問(wèn)題,移民能否搬得出、穩(wěn)得住、能發(fā)展、可致富,能否確保移民生活有保障、扎下根、不回返等,需經(jīng)時(shí)間考驗(yàn),處理不當(dāng)會(huì)影響社會(huì)和諧穩(wěn)定。

2.2 庫(kù)周居民

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

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

(2) 生產(chǎn)生活:由于庫(kù)周居民居住位置較高,供水、供電等生產(chǎn)生活配套設(shè)施不完善時(shí),其工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水、用電等將會(huì)困難,生產(chǎn)生活條件變差,居住舒適度、滿意度會(huì)有不同程度地下降。

(3) 政治、經(jīng)濟(jì)、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生:位于最高回水位以下的原村鎮(zhèn)居民遷出后,庫(kù)周村鎮(zhèn)及其居民減少,庫(kù)周居民集體或政治活動(dòng)少,信息閉塞;近年來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后,庫(kù)周居民經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,百姓經(jīng)濟(jì)收入渠道較少,經(jīng)濟(jì)收入較低;庫(kù)周村鎮(zhèn)規(guī)模小、人口少,村鎮(zhèn)及附近多無(wú)學(xué)校、醫(yī)院等教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu),文化教育落后,就醫(yī)、子女上學(xué)、婚嫁等困難。

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

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

3 處理措施

水庫(kù)對(duì)庫(kù)周環(huán)境的影響是多方面的、長(zhǎng)期的,需多方并舉、綜合施策,才能有效避免或減少水庫(kù)的影響。

3.1 工程措施

(1) 重點(diǎn)庫(kù)岸及堆渣場(chǎng)整治:對(duì)可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害、危及人民生命財(cái)產(chǎn)和工程安全的庫(kù)周岸坡及堆渣場(chǎng)進(jìn)行坡面平整、坡面和坡體排水、岸坡防護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害整治等進(jìn)行工程治理。

(2) 增設(shè)大壩過(guò)魚(yú)、人工產(chǎn)卵孵育、改善壩下水溫等建筑物和設(shè)施。

(3) 庫(kù)周及上游建立完善的雨污管網(wǎng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)雨污分流,廢污水達(dá)標(biāo)排放。

(4) 對(duì)易于遷移的庫(kù)區(qū)景觀、文化遺產(chǎn)等進(jìn)行遷移或保護(hù),對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行搶救性開(kāi)發(fā)或采取工程保護(hù)措施。

(5) 使旅游和水庫(kù)開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,將水庫(kù)建成休閑、度假、旅游風(fēng)景區(qū),解決庫(kù)周居民就業(yè),增加當(dāng)?shù)厥杖搿?/p>

3.2 非工程措施

(1) 制訂科學(xué)合理的水庫(kù)運(yùn)行規(guī)程,保證生態(tài)基流,控制水庫(kù)蓄水、下泄水量和速度,防范水庫(kù)水位過(guò)快升降,避免對(duì)庫(kù)盆、庫(kù)岸和工程安全帶來(lái)不利影響;優(yōu)化配置、合理利用水資源,增強(qiáng)水體的自凈能力。

(2) 建立多目的、多用途、多層次水庫(kù)綜合監(jiān)測(cè)及巡檢系統(tǒng)。對(duì)水庫(kù)水位、水質(zhì)、來(lái)水量、下泄量、動(dòng)植物群落、重點(diǎn)庫(kù)岸、堆渣場(chǎng)、工程建筑物、構(gòu)造活動(dòng)、庫(kù)周地震等進(jìn)行全面、立體監(jiān)測(cè)和巡檢,發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常和問(wèn)題時(shí)應(yīng)分析原因,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

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

(4) 禁止網(wǎng)箱養(yǎng)殖和投放飼料等,嚴(yán)控污染源。

(5) 建立水庫(kù)自然保護(hù)區(qū),編制庫(kù)區(qū)水環(huán)境水質(zhì)規(guī)劃,進(jìn)行水環(huán)境功能區(qū)劃分。

3.3 生態(tài)措施

在庫(kù)周及其上游植樹(shù)種草,建設(shè)庫(kù)周防護(hù)林帶,減緩巖體風(fēng)化速度,減少水土流失。

4 結(jié)論

“協(xié)調(diào)、綠色”是五大發(fā)展理念的重要組成部分,生態(tài)文明建設(shè)是五位一體總體布局之一。在水庫(kù)開(kāi)發(fā)建設(shè)的全生命周期中,應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境的和諧統(tǒng)一,趨利避害,減少水庫(kù)開(kāi)發(fā)建設(shè)對(duì)環(huán)境的不利影響,將水庫(kù)建設(shè)成具有良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、環(huán)境秀美的風(fēng)景名勝區(qū),科學(xué)合理利用和開(kāi)發(fā)水資源,更好地為人類謀福利。