曹東福，馬 猛，鄭曼莉

（云南省水利水電勘測設計研究院，云南昆明650021）

水利水電工程對洱海流域河流生態(tài)系統(tǒng)的影響

曹東福，馬 猛，鄭曼莉

（云南省水利水電勘測設計研究院，云南昆明650021）

以洱海流域內兩條重要河流—彌苴河和西洱河為研究對象，收集了歷史資料，采取現(xiàn)場調查、統(tǒng)計分析等方法，分析了水利水電工程對河流水文水資源及生態(tài)系統(tǒng)的影響。修建水利水電工程改變了河道的水文特性、水力特性、物理化學特性及生態(tài)學特性。集中的水庫群建設，改變了水資源的時空分配規(guī)律，并造成水資源的空間大轉移及干流水資源量的減少。過于密集的水電開發(fā)，使自然河流生態(tài)系統(tǒng)完全被破壞，其物流和能流通道完全被隔斷，嚴重影響了水生生物的生存和繁衍，對河流的生態(tài)系統(tǒng)產生了重大影響。

水文水資源；河流開發(fā)；生態(tài)系統(tǒng)；水利水電工程；洱海流域

水利水電工程是人類改造自然、利用自然的重要活動。然而，由于在河流上修建水利水電工程改變了河流的水文特性、水力特性、化學物理特性以及生態(tài)學特性，嚴重地影響了河流生態(tài)系統(tǒng)的功能和結構，［1］因此，大量水利水電工程的修建給人類帶來巨大的經濟效益和社會效益的同時，也對生態(tài)環(huán)境帶來重大損失與眾多不利影響。一般來講，水利水電工程在環(huán)境方面的影響主要包括對河道水文水資源的影響，對泥沙的影響，對氣候、地質、土壤、水體、水生生物、陸生生物的影響，工程占地和移民安置帶來的社會影響，以及對文物和景觀的影響、對人群健康的影響等［2］。

1 洱海流域概況

洱海流域位于云南省大理白族自治州境內，流域面積2565km2，跨大理市和洱源縣，屬瀾滄江水系，主要補給源為大氣降水、森林滯留水及少量融雪。洱海流域的流域面積主要由北部的彌苴河流域、西部的蒼山十八溪、南部鳳儀片區(qū)、東部的海東片區(qū)以及湖面面積構成。入湖河流北有彌苴河、羅時江、永安江，西有蒼山18溪，南有波羅江、白塔河，東有鳳尾箐大溝、向陽大溝、挖色大溝等小溪，湖西南角的西洱河為洱海的唯一天然出口［3］。

2 水利工程影響

2.1 水利工程概況

洱海流域內分布有云南省的兩個重點中型灌區(qū)，即洱海灌區(qū)和彌苴河灌區(qū)。為了解決流域內農業(yè)灌溉供水以及人畜飲水問題，自文革時期到現(xiàn)在，流域內修建了大量水利工程，以中小型水庫為主。據(jù)不完全統(tǒng)計，流域分布有中型水庫3座，?。ㄒ唬┬退畮?座，小 （二）型水庫17座［4］。這些水利工程主要分布在彌苴河流域，其中3座中型、2座小 （一）型和8座小 （二）型水庫分布在該流域內，在彌苴河流域的上游形成了一個水庫群，總庫容達1.7億m3左右，因此，水利工程對流域水文水資源的影響，主要以彌苴河流域為研究對象進行分析研究。

彌苴河流域位于洱海流域北部，由彌茨河、鳳羽河、海尾河、彌苴河、羅石江、永安江6條主要河流以及與之連通的海西海、茈碧湖、西湖、東湖4個湖泊組成。江河均于江尾村注入洱海。水系上游有兩大源頭：北源彌茨河（長43.4km）、南源鳳羽河（長35km），彌茨河和鳳羽河合并后稱彌苴河（長22.28km），徑流面積1233.58km2，約占洱海流域面積的48.1%，為洱海最為重要的補給來源。其中分布有彌苴河灌區(qū)，灌區(qū)內分布6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，50個村委會，人口19.49萬人，灌溉面積1.432萬hm2（21.48萬畝）。

2.2 水利工程影響分析

2.2.1 對支流（建庫河段）的影響

本文以3個典型工程，即彌苴河流域上游水庫群中的3座中型水庫為研究對象來分析水利工程建設對支流 （建庫河段）的影響。

三岔河水庫位于彌苴河上游彌茨河左岸支流三營河的上游河段，壩址河段呈 “V”字型，庫區(qū)河段漸寬，壩址處多年平均流量1.1m3／s，多年平均來水量3500萬m3，屬小型河流，水面寬約2～12m，水深約0.2～2m。三岔河水庫始建于2007年，水庫設計正常蓄水位2450.11m，總庫容1152萬m3，壩址控制徑流面積85.2km2，正常蓄水位時水庫面積39.83萬m2，回水長度2.34km。

海西海位于彌茨河源頭支流上。海西海原為斷陷溶蝕洼地形成的天然淡水湖泊，湖泊面積2.6km2，南北長3.6km，東西最大寬1.5km，湖岸線長10km，總庫容2227萬m3。海西海水庫始建于1956年，經改擴建后，現(xiàn)總庫容達到6185萬m3，建庫時將周邊支流河水引入庫區(qū)，最大引水流量70m3／s。

茈碧湖位于彌苴河上游鳳羽河支流海源河上，建庫前是高原斷陷溶蝕洼地形成的天然淡水湖泊，東、北靠山，西南連田，南北狹長，是洱海上游的主要湖泊之一，湖面海拔高程2052.8m，湖區(qū)周邊為沼澤地，湖面面積較大，約12km2，總庫容達1億m3左右，茈碧湖本區(qū)徑流面積95.2km2，多年平均來水量3350萬m3。1955年將湖泊縮小，建成中型水庫，后經多次改造擴建，現(xiàn)茈碧湖水庫正常蓄水位2056m，水庫總庫容0.936億m3，湖面總面積7.86km2，建庫后將彌茨河、鳳羽河部分水量引入庫區(qū)，現(xiàn)多年平均來水量約5630萬m3。

各水庫建庫前后主要水文參數(shù)變化情況見表1。

表1 三岔河水庫、海西海水庫、茈碧湖水庫建設前后主要水文參數(shù)

三岔河水庫是在天然河道上筑壩建庫，為絕大多數(shù)水庫的成庫方式，具有典型意義。建庫前，水流流態(tài)保持自然形態(tài)，其徑流過程與降雨過程相對應，河道徑流年際、年內變幅較大，汛期河道流速、水深、河寬明顯大于枯期。建庫后，庫區(qū)回水長度達2.34km，回水范圍內庫區(qū)水位明顯增高，庫區(qū)河段水面面積驟增至39.83萬m2，庫內流速明顯減緩，泥沙淤積在庫區(qū)，水域環(huán)境從急流河道型轉為緩流型，水體自凈能力減弱，水溫結構發(fā)生變化。水庫攔蓄上游來水，汛期蓄水消峰，非汛期向下游供水，徑流過程較建庫前均勻，同時，建庫蓄水使原有連續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)被分隔成上、下游兩段，造成完整的河流生態(tài)系統(tǒng)的片斷化，導致三岔河水庫壩址至匯入彌茨河的三岔河河段水量明顯減少。

茈碧湖水庫、海西海水庫建庫前均為天然湖泊，本身存在一定的湖面面積、水深及庫容，其水文情勢變化僅受本區(qū)水文條件制約，其湖面面積、消落帶范圍、庫容、水位等年際、年內變幅均為自然過程，僅受天然來水、蒸發(fā)、滲流等過程影響。建庫后，人為從周邊河流引水入庫，使得周邊河流水量減少，庫區(qū)來水增加，增強了庫區(qū)水體的交換頻率，也改變了湖泊的營養(yǎng)鹽結構；另外筑壩后加大庫容，增強庫區(qū)的調節(jié)性能，將庫區(qū)水體引至灌區(qū)和城鎮(zhèn)，使天然湖泊的水文過程及區(qū)域的水資源分布發(fā)生明顯變化。

2.2.2 對干流的影響

收集了彌苴河練城水文站建庫前 （1954—1955年）以及建庫后（2000—2012年）水文觀測資料。練城水文站位于彌苴河干流下游，測站地控制面積為1024km2，占彌苴河流域的83%，屬國家正規(guī)測站。建庫前后徑流過程詳見表2和表3，建庫前后流量對比見圖1。

表2 彌苴河練城站水庫建設前（1954—1955年）徑流分配過程表 （m3／s）

表3 彌苴河練城站水庫建設后（2000—2012年）徑流分配過程表 （m3／s）

從表2、表3和圖1可以看出，彌苴河每年12月至次年5月為枯水期，6月至11月為豐水期，水庫建設之前，彌苴河徑流分布年內變化較大，最大月均流量為8月，達53.55 m3／s，最小月均流量發(fā)生在5月，為2.43m3／s；而到2000—2012年，徑流年內變化較小，最大月均流量為8月，為20.49m3／s，僅為20世紀50年代的38%，最小月均流量發(fā)生在4月，為3.37m3／s，與20世紀50年代相差不大。以上說明水庫群的削峰作用明顯，對干流的防洪起到了積極作用。

另外，由于上游水庫群的攔蓄作用以及灌區(qū)、城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等受水區(qū)的蒸發(fā)、土壤吸收、產品帶走、居民和牲畜飲用等耗水作用［5］，使得彌苴河干流總徑流量大大減少。由表2、表3計算得知，20世紀50年代，彌苴河練城站斷面年均徑流量約5.5億m3，而到本世紀初，年均徑流量下降至3.3億m3，只占20世紀50年代的60%。

3 水電工程影響

3.1 水電工程概況

由于經濟社會發(fā)展的需要，流域內建有大量水電工程。流域內的河流均為中小型河流，流量不大，水頭不高，因此均為小型水電工程。據(jù)不完全統(tǒng)計，流域共分布水電站17座，其中彌苴河流域分布8座，總裝機容量1.19萬kW，蒼山18溪分布5座，總裝機容量1.82萬kW，西洱河上分布4座，總裝機容量22.5萬kW。由于西洱河上裝機容量占全流域的88.2%，在此以西洱河作為研究對象，分析水電工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響。

西洱河為洱海唯一天然泄水河道，總長23km，自東向西匯入漾濞江，屬瀾滄江水系。流域呈東西向，北高南低，北岸為蒼山南麓，南岸為無量山北麓。河流除首尾兩段地勢略開闊外，大都穿過深山峽谷，岸坡陡峻，羞巖裸露，水流湍急，落差集中。西洱河多年平均水資源量為8.2億m3，河面海拔自1960m下降至1360m，落差約600m，平均坡降約3%。1972—1988年，在西洱河上共建成4座梯級電站，均為引水式電站，共利用落差608m，利用率為99.7%。電站總裝機容量25.5萬kW，其中一級10.5萬kW，其他均為5.0萬kW，多年平均發(fā)電量合計9.03億kWh［6］。

3.2 對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響

電站建設前，西洱河為天然河道，河流流態(tài)為自然流態(tài)，河流水量、水位、流量、流速、泥沙等主要受天然降水影響。電站建成后，河道被嚴重破碎化，在22km的河道上，分布了4座水壩和4座廠房。由于電站建設較早，各電站均未設置生態(tài)流量泄放設施，導致河道斷流，形成了 “庫區(qū)-大壩-減脫水河段-廠房”的景觀格局。經測算，共形成了4.46km的庫區(qū)河段，占河道總長度的20.27%，15.61km的脫水河段（占河道總長度的70.95%）和1.92km的減水河段（占河道總長度的8.72%），減脫水河段共計17.53km，占河道總長度的79.68%。主要參數(shù)變化情況詳見表4，河床破碎化示意圖見圖2。

過于密集的水電開發(fā)，使得該河段已完成了河流生態(tài)系統(tǒng)的再造，天然河道已完全消失，自然流動過程已不復存在。由于水壩過于密集，河道已被嚴重地破碎化，隔斷了河流的物流和能流通道。由于沒有生態(tài)流量下泄設施，絕大部分河床常年處于干涸狀態(tài)，阻斷了河流的給養(yǎng)來源，魚類等水生生物的生存環(huán)境也幾乎完全消失，嚴重影響了水生生物的生存和繁衍，使得該河段的水生生物面臨枯竭。

表4 電站建設后西洱河變化

4 結論與建議

（1）大量水利水電工程的建設，破壞了河流長期演化形成的生態(tài)環(huán)境，使得洱海流域內各主要河流由自然河流生態(tài)向人工河流生態(tài)環(huán)境轉變，完成河流生態(tài)體系的再造，使河流原有連續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)被分隔成不連續(xù)的環(huán)境單元，造成河流的破碎化。

（2）大量水利工程興建，改變了水資源的時空分布規(guī)律。從時間分配上看，豐水期完成蓄水，枯水期用于農業(yè)灌溉等，水庫群的削峰作用明顯，下游河道豐水期水量大大減少。從空間分布上看，大量河道內水資源通過水庫群調蓄，用于灌區(qū)、城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村，完成了水資源的大轉移。

（3）大量水利工程的興建，在改變河道內水資源空間大轉移的同時，也對區(qū)域水資源量產生直接影響。由于灌區(qū)、城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等受水區(qū)的蒸發(fā)、土壤吸收、產品帶走、居民和牲畜飲用等耗水作用，使得干流水資源量大大減少。

（4）過于密集的水電開發(fā)，完全改變了天然河流的水文特性、水力特性和物理化學特性，自然河流生態(tài)系統(tǒng)完全被破壞，自然河流的物流和能流通道完全被隔斷，嚴重影響了水生生物的生存和繁衍。

（5）各級組織應嚴格控制水資源的開發(fā)強度，當水資源開發(fā)利用率達到或超過區(qū)域水資源總量的40%時，將引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問題，諸如水質惡化、河道淤積、水生生物枯竭等。

（6）在進行水利水電開發(fā)規(guī)劃時，應預留生態(tài)基流，并在運行期加強監(jiān)管，保證生態(tài)基流的下放，以保證下游河道水生生物及兩岸陸生生物完成生活史所需要的基本水量，免遭滅絕之災。

［1］鄭曉東.河道型水庫水環(huán)境影響預測研究-以金沙水庫為例［D］.邯鄲：河北工程大學，2012.

［2］曹永強，倪廣恒，胡和平.水利水電工程建設對生態(tài)環(huán)境的影響分析［J］.人民黃河，2005（1）：56-57.

［3］李兆林，岑華.洱海流域環(huán)境現(xiàn)狀分析 ［J］.云南地理環(huán)境研究，2002（1）：54-55.

［4］云南省水利水電勘測設計研究院.洱源壩區(qū)水資源利用規(guī)劃報告［R］.2011.

［5］趙鳳偉，魏曉妹，栗曉玲.灌區(qū)耗水量問題初探 ［J］.節(jié)水灌溉，2006（1）：25-26.

［6］云南省水利水電勘測設計研究院.洱海流域環(huán)境影響回顧性評價報告［R］.2014.

Research on Effects of W ater Resources and Hydropower Engineering upon the River Ecosystem in the Erhai Basin

CAO Dong-fu，Ma Meng，Zheng Man-li
（Yunnan Water Conservancy and Hydropower Survey Design Institute，KunmingYunnan 650021，China）

Miju River and Xi＇er River locating in the Erhai Lake basin were chosen as the research targets to analyze the influence ofwater resources and hydropower engineering on hydrology and water resources and ecosystems of the rivers.The historical data was collected combining to the in situ investigation.Statisticalmethodology was adopted.The hydropower engineering has changed the hydrological properties and hydraulic power and physical and chemical characteristics and ecological environment of river channels.Dense cluster of reservoirs have changed the temporal and spatial distribution ofwater resources and caused massive spatial transfer of water that reduced water amount in themain stream.Therefore，cluster of reservoirs construction have damaged the ecological system of the natural rivers.Italso cutoff thematerial and energy channel thatwould impact the survival and reproduce of aquatic organism.

hydrology and water resources；river development；ecosystem；hydropower engineering；the Erhai Lake basin

X82

A

1673-9655（2015）05-0078-05

2015-04-01

曹東福（1978-），男，工程師，主要從事水資源保護及環(huán)境影響評價工作。