紀(jì)道斌,龍良紅,徐 慧, 劉德富,2,宋林旭

(1.三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,湖北 宜昌 443002; 2.湖北工業(yè)大學(xué)河湖生態(tài)修復(fù)與藻類利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430068)

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梯級(jí)水庫建設(shè)對(duì)水環(huán)境的累積影響研究進(jìn)展

紀(jì)道斌1,龍良紅1,徐 慧1, 劉德富1,2,宋林旭1

(1.三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,湖北 宜昌 443002; 2.湖北工業(yè)大學(xué)河湖生態(tài)修復(fù)與藻類利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430068)

為全面了解梯級(jí)水庫建設(shè)的水環(huán)境累積影響,從水環(huán)境累積影響的定義、分類和特征三方面對(duì)其進(jìn)行了總結(jié),介紹了目前水環(huán)境累積影響研究的常用方法,著重歸納了梯級(jí)開發(fā)對(duì)徑流、水質(zhì)、水溫和泥沙等水環(huán)境累積影響的研究成果,指出了各方面的影響范圍和主要特征,探討了梯級(jí)水庫水環(huán)境累積影響研究的新趨勢(shì)。我國(guó)梯級(jí)水庫水環(huán)境累積影響研究處于發(fā)展階段,目前的研究多集中于定性評(píng)價(jià),急需建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法,系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)梯級(jí)水庫建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)。

梯級(jí)水庫;水環(huán)境;累積影響;徑流;水溫;水質(zhì);泥沙

近年來,“流域-梯級(jí)-滾動(dòng)-綜合”模式[1-3]已成為水利水電開發(fā)的主流模式。流域梯級(jí)水電開發(fā)是高效利用水資源的趨勢(shì)和必然途徑,形成包括發(fā)電、防洪、航運(yùn)、灌溉等目標(biāo)在內(nèi)的綜合利用格局[4-6]。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開始提出流域梯級(jí)水電開發(fā)的能源戰(zhàn)略,建立了水電流域梯級(jí)滾動(dòng)開發(fā)的十三大水電基地[7],再一次將梯級(jí)水電開發(fā)推向高潮。在梯級(jí)開發(fā)模式下,水庫空間布局較為密集[8],單個(gè)水庫對(duì)環(huán)境的影響必然會(huì)以某種形式疊加,產(chǎn)生環(huán)境累積效應(yīng)。同單個(gè)水庫對(duì)環(huán)境的影響相比,梯級(jí)水庫群對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為累積性、系統(tǒng)性和可控性[9]。隨著累積效應(yīng)一詞的提出,不同學(xué)者紛紛從累積影響的角度來分析梯級(jí)水電開發(fā)的環(huán)境問題,大量研究表明梯級(jí)水電開發(fā)環(huán)境累積影響主要體現(xiàn)在水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境等方面[10],而最顯著、最直觀的累積影響表現(xiàn)在水環(huán)境方面。不同學(xué)者從徑流[11-13]、水質(zhì)[14-15]、水溫[16-17]和泥沙[18-19]等角度分析了梯級(jí)水庫建設(shè)對(duì)水環(huán)境的累積影響,發(fā)現(xiàn)在不同的流域內(nèi)累積影響效果具有空間異質(zhì)性,累積影響的表現(xiàn)形式和程度也存在差異。對(duì)水文徑流的影響主要體現(xiàn)在徑流總量降低和徑流過程改變;對(duì)水質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在庫區(qū)水體富營(yíng)養(yǎng)化、河道水質(zhì)逐漸惡化或改善的兩面性特征;對(duì)于河流水溫的影響則主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:庫區(qū)水溫分層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,下泄水溫出現(xiàn)平坦化、均一化特性;對(duì)泥沙的累積影響明顯,大壩的攔截效應(yīng)使下游河流含沙量、水流攜沙粒徑、泥沙輸移能力均發(fā)生改變。在以往的研究中,雖已取得部分成果,但仍然存在一些不足,比如評(píng)價(jià)方法不夠明確、評(píng)價(jià)體系不夠完善、評(píng)價(jià)多局限于單一因子的分析等。

圖1 累積影響的分類

1 累積影響認(rèn)識(shí)

1.1 累積影響定義

1969年美國(guó)《環(huán)境政策法案》[20]和美國(guó)環(huán)境質(zhì)量委員會(huì)(CEQ)建立了環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度[21],指出環(huán)境影響包括直接影響、間接影響以及累積影響,至此累積影響逐漸被社會(huì)認(rèn)識(shí)。1979年美國(guó)環(huán)境質(zhì)量委員會(huì)[22]提出在環(huán)境評(píng)價(jià)中要考慮累積影響,隨之美國(guó)國(guó)家政策法[23]規(guī)定:累積影響是指當(dāng)異向活動(dòng)與過去、現(xiàn)在及可預(yù)見將來可能開展的其他活動(dòng)結(jié)合在一起時(shí),因影響的增加而產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境的影響。1994年加拿大《環(huán)境評(píng)價(jià)法》[24]中將累積影響定義為:累積環(huán)境影響來源于一個(gè)項(xiàng)目與已完成或?qū)⒁_展的其他項(xiàng)目或活動(dòng)的共同作用。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境的不斷重視,累積影響的研究也不斷深入,國(guó)內(nèi)外不同學(xué)者[25-27]也給出了各種各樣的定義,但都大同小異。累積影響是人們從另一個(gè)全新的角度來看待生態(tài)環(huán)境問題,其本身并不是什么新的環(huán)境問題。

1.2 累積影響分類

隨著對(duì)累積影響認(rèn)識(shí)的加深,一些學(xué)者對(duì)累積影響的類型進(jìn)行了分類。由于對(duì)累積影響的判別標(biāo)準(zhǔn)不同,存在多種分類方法,如圖1所示。按照影響因子的類型劃分,分為同質(zhì)型和異質(zhì)型。按照影響的作用途徑不同,可以分為直接累積影響、間接累積影響和多元累積影響。根據(jù)影響特征的不同可將其分為8類[28]:時(shí)間擁擠效應(yīng)、時(shí)間滯后效應(yīng)、空間擁擠效應(yīng)、空間滯后效應(yīng)或跨邊界效應(yīng)、破碎效應(yīng)或蠶食效應(yīng)、復(fù)合效應(yīng)或協(xié)同效應(yīng)、間接效應(yīng)以及觸發(fā)點(diǎn)或閾值效應(yīng)。依據(jù)累積影響發(fā)生的效果不同,累積影響可分為3類[29]:協(xié)同影響、獨(dú)立影響和拮抗影響。雖然目前分類的標(biāo)準(zhǔn)很多,這也有助于加深對(duì)累積影響的認(rèn)識(shí),但是實(shí)際發(fā)生的累積影響往往難于被嚴(yán)格劃分為某一類型。由于目前累積影響評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不一而且沒有很完善的評(píng)價(jià)體系,根據(jù)研究深度、尺度的不同,對(duì)于累積影響的分類也可能存在差異?？傮w看來,按照累積影響特征的分類方法應(yīng)用較多,并被大多學(xué)者所認(rèn)可。

1.3 累積影響的特征

從上述的定義及分類中可以明顯看出無論何種定義和分類方式,對(duì)累積影響最本質(zhì)的概括是環(huán)境影響在時(shí)間和空間上的累積,因此時(shí)空特征是累積影響的最基本特征。

a. 時(shí)間累積特征。時(shí)間累積特征是指若兩個(gè)干擾之間的時(shí)間間隔小于每個(gè)干擾恢復(fù)所需的時(shí)間間隔時(shí),就會(huì)產(chǎn)生時(shí)間上的累積影響,這種累積可以是連續(xù)的、周期性的,甚至是不規(guī)則的。時(shí)間累積特征可以用累積頻率來描述。累積頻率是指某個(gè)區(qū)域在某段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)累積效應(yīng)或累積影響的頻率，反映了干擾對(duì)環(huán)境影響的時(shí)間層面,累積頻率越大,環(huán)境受到的干擾越大,累積效應(yīng)越顯著。

b. 空間累積特征?？臻g累積特征是指當(dāng)兩個(gè)干擾之間的空間距離小于疏散每個(gè)干擾所需的距離時(shí),干擾就會(huì)產(chǎn)生空間上的累積效應(yīng),這種累積可以是局部的、流域的,甚至是全球化的?？臻g累積特征通常用累積度來評(píng)價(jià),累積度是指累積影響在累積影響區(qū)內(nèi)的累積程度,定義為累積變化值與環(huán)境閾值的比值,比值越大,累積度越大,系統(tǒng)受到的干擾越嚴(yán)重。

表1 環(huán)境累積影響評(píng)價(jià)方法

2 累積影響的研究方法

由于累積影響評(píng)價(jià)拓展了時(shí)空分析范圍,對(duì)評(píng)價(jià)方法的要求也有所提高,目前大量學(xué)者[30-31]從不同的角度、運(yùn)用不同的方法對(duì)累積影響分別作出定量、定性的評(píng)價(jià)。表1從研究對(duì)象、優(yōu)缺點(diǎn)的角度歸納總結(jié)了目前累積效應(yīng)常用的研究方法,主要包括地理信息系統(tǒng)(geographical imformation system, GIS)法[32-33]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[34](system dynamics,SD)法、情景分析法[35]、矩陣法[36]、專家咨詢法[37]、模型計(jì)算法[38]、類比法[39]以及列表清單法[40]等。

劉紅玉等[41]通過GIS法分析了撓力河流域濕地景觀時(shí)空演變產(chǎn)生的累積效應(yīng),結(jié)果表明,撓力河流域濕地景觀變化超過了閾值,累積效應(yīng)達(dá)到了極顯著程度。GIS法雖然能夠?qū)臻g維進(jìn)行透徹的分析,但是在分析累積影響的過程、方式、機(jī)制時(shí)能力不足。吳貽名等[42]等分析了利用SD法進(jìn)行累積影響評(píng)價(jià)的可行性,發(fā)現(xiàn)SD法適用于評(píng)價(jià)影響的累積過程和本質(zhì)、突出空間累積效應(yīng),但分析過程往往較復(fù)雜。矩陣法的一個(gè)重要特點(diǎn)在于依賴于人類對(duì)各種累積現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)而直觀地表示交叉或因果關(guān)系,但不能處理間接影響及時(shí)間特征明顯的影響。專家咨詢法屬于定性分析,主要側(cè)重于分析累積影響的因果條件而對(duì)于累積的方式作定性分析,不具有時(shí)空分析的能力和結(jié)構(gòu)、功能方面的分析能力。在滿足對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與行為有足夠的認(rèn)識(shí)、具有足夠可信的數(shù)據(jù)和模型的前提下,數(shù)學(xué)模型法是功能較全面的方法,對(duì)影響源、累積過程、空間累積、時(shí)間累積、結(jié)構(gòu)與功能變化等均能進(jìn)行較好的分析,但不足之處是對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求較高,要求具有足夠可信的數(shù)據(jù)和模型。

通過對(duì)上述方法的比較發(fā)現(xiàn),GIS法、矩陣法、專家咨詢法、列表清單法都只能分析特定的評(píng)價(jià)指標(biāo),并且受歷史資料的限制。情景分析法、類比法雖然操作簡(jiǎn)單可行,但受人為主觀影響較大且需要?dú)v史案例作為支撐。SD法、模型計(jì)算法能力較全面,對(duì)累積影響評(píng)價(jià)的各評(píng)價(jià)指標(biāo)均能進(jìn)行較好的分析,但過程較為復(fù)雜,同樣需要豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為支撐。這些方法的研究對(duì)象、復(fù)雜程度、適用范圍不盡相同,采用多種方法聯(lián)合應(yīng)用更有利于對(duì)累積影響的全面評(píng)價(jià)。

3 梯級(jí)水庫水環(huán)境累積影響研究現(xiàn)狀

和自然河流生態(tài)系統(tǒng)相比,梯級(jí)水電開發(fā)會(huì)產(chǎn)生一系列破壞性的環(huán)境干擾,加上水電開發(fā)活動(dòng)和生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性,這些干擾不可避免的產(chǎn)生累積效應(yīng)。水電梯級(jí)開發(fā)對(duì)環(huán)境的累積影響主要體現(xiàn)在水環(huán)境[43-45]、生態(tài)環(huán)境[46-51]和社會(huì)環(huán)境[52-53]。其中水環(huán)境的影響[54]主要體現(xiàn)在河流徑流、泥沙、水溫和水質(zhì)方面,生態(tài)環(huán)境影響主要包括對(duì)生境面積、水土流失和生物種群的影響,社會(huì)環(huán)境影響指對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改變。從國(guó)內(nèi)已有的研究動(dòng)態(tài)來看[55-57],梯級(jí)水電開發(fā)對(duì)水環(huán)境的影響成為累積效應(yīng)最重要的部分,其影響主要體現(xiàn)在水文徑流、水質(zhì)、水溫、泥沙和局地氣候等方面[58-60],其具體特征見表2。

3.1 徑流累積效應(yīng)

表2 梯級(jí)水庫水環(huán)境累積影響特征

鐘華平等[61]等以怒江水電梯級(jí)開發(fā)為例,認(rèn)為怒江梯級(jí)水電站的建成運(yùn)行在一定程度上的削峰減量對(duì)下游徑流量有明顯的調(diào)節(jié)作用,使得下游河道徑流模式發(fā)生變化,汛期6、7月流量比天然情況減少30%,4月和8—11月流量基本不變,12月至次年4月流量增加約20%,梯級(jí)水庫建設(shè)對(duì)下游河段水文情勢(shì)影響顯著。何鵬等[62]分析表明南水北調(diào)東線工程上13級(jí)梯級(jí)抽水泵站的建設(shè)阻隔了原有的天然河道,從而使天然河流的徑流過程發(fā)生了顯著的逐河段累積變化,造成河流徑流量明顯減少,且徑流形態(tài)特征極端不規(guī)律。Lu等[63]研究表明,由于上游梯級(jí)的層層攔截,瀾滄江8座梯級(jí)水庫使下游湄公河徑流嚴(yán)重減少,與自然河流徑流過程差異較大; Zhang等[64]對(duì)淮河流域的研究表明,在1991—2000年期間大壩和水閘的修建使淮河年平均徑流減少了2%,并且對(duì)豐水年和枯水年年徑流量影響不同,在豐水年(1991年)年徑流量增加了8%,在枯水年(1999年)年徑流量減少了12%?？偨Y(jié)大量學(xué)者的研究成果,發(fā)現(xiàn)梯級(jí)水庫建設(shè)對(duì)徑流的累積影響主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面:①梯級(jí)水庫建設(shè)阻隔河道,改變河流的連續(xù)性,使自然河流連續(xù)漸變的水位線變成階梯狀水位線,改變了河流水文特性的時(shí)空分布;②人為控制下泄流量,使得下游的徑流過程發(fā)生顯著改變,出現(xiàn)平坦化特征;③天然河流形態(tài)的改變,河流型水體向湖泊型水體過渡,局地氣候的改變使得降水量、蒸發(fā)量發(fā)生改變,庫區(qū)內(nèi)流速顯著降低,紊動(dòng)擴(kuò)散能力減弱,水體自凈能力降低。

3.2 水質(zhì)累積效應(yīng)

水質(zhì)是反映一條河流是否健康的最直觀指標(biāo),而影響河流水質(zhì)的因素很多,包括水量、水溫、泥沙以及河流沿程的污染情況。目前不少學(xué)者對(duì)梯級(jí)水庫的水質(zhì)累積影響也做了一定的研究,Cada等[65]研究了San Joaquin、Qwens和Ohio流域的水電站建設(shè)對(duì)水質(zhì)的影響,并建立了基于流域的累積影響評(píng)價(jià)框架。da Silva等[66]研究了巴西Iguacu流域5座梯級(jí)水庫對(duì)水質(zhì)的影響,認(rèn)為梯級(jí)水庫建設(shè)改變了水流動(dòng)態(tài)特性,流速降低,水體垂向分層明顯,水下真光層增加,有利于浮游植物的繁殖,水體富營(yíng)養(yǎng)化程度逐漸加重,嚴(yán)重影響水庫水質(zhì)?？軙悦返萚67]等通過對(duì)比黃河龍羊峽—?jiǎng)⒓覎{河段梯級(jí)水庫建設(shè)前后水質(zhì)單項(xiàng)和綜合指標(biāo),發(fā)現(xiàn)庫區(qū)點(diǎn)、面污染源較小,水質(zhì)良好,為Ⅰ至Ⅱ類,未發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。由于上游龍羊峽、劉家峽水庫的調(diào)節(jié)作用,河段枯水期、豐水期水質(zhì)變化不顯著,即使在水量偏枯和污染源加重的趨勢(shì)下,由于水庫水體的稀釋作用以及攔截作用,下游河段沿程水質(zhì)變化也趨于平緩并且污染物濃度整體有下降趨勢(shì)。然而,劉恒等[68]通過分析瀾滄江流域、怒江流域梯級(jí)開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積影響,提出隨著瀾滄江、怒江流域的梯級(jí)開發(fā),總體上水質(zhì)呈惡化趨勢(shì),清潔水體逐年減少;按照湖庫標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià),瀾滄江干流總磷在各監(jiān)測(cè)斷面均超標(biāo),為Ⅴ類水質(zhì)。隨著瀾滄江流域的梯級(jí)開發(fā),加上上游金屬礦采選、冶煉和生活垃圾、廢水入庫,使得水體富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)一步加重。由此可見,梯級(jí)水庫建設(shè)通過重塑河流的水文過程,從而影響河流的水質(zhì)狀況,這一過程主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是庫區(qū)水體自凈能力降低、營(yíng)養(yǎng)物沉積;二是人為干擾導(dǎo)致河段沿程污染負(fù)荷增加,水體富營(yíng)養(yǎng)化程度加重。但是對(duì)于不同的梯級(jí)水庫,水質(zhì)的累積影響表現(xiàn)出雙面性,在水庫水體的稀釋作用和攔截作用下,當(dāng)入庫負(fù)荷較小時(shí),水庫下游水質(zhì)能得到一定程度的改善,污染程度趨于減緩。

3.3 水溫累積效應(yīng)

流域水電梯級(jí)開發(fā)雖然能充分利用流域的水能資源,但水庫蓄水的熱源效應(yīng)會(huì)很大程度地改變河流水溫過程,影響年內(nèi)年際的水溫分布,產(chǎn)生較大的水溫累積影響。郭文獻(xiàn)等[69]分析了三峽-葛洲壩梯級(jí)水庫對(duì)水溫的影響,葛洲壩水庫蓄水使得宜昌站水溫平均增溫0.3℃,其中1 月、2 月、5 月、12 月增溫效應(yīng)較明顯,其他月份增溫不顯著,葛洲壩水庫蓄水對(duì)不同月份下泄水溫都具有一定的增溫效應(yīng)。而三峽水庫對(duì)水溫的影響程度大小不同,其中3—5月為降溫,降溫程度平均達(dá)到0.9℃,10月至次年1月增溫效應(yīng)明顯,尤其是12 月增溫為3.1℃,由此可見,不同類型水庫的水溫效應(yīng)不盡相同。鄧云等[60]通過建立立面二維水庫水溫模型,分析了雅礱江梯級(jí)開發(fā)的水溫累積效應(yīng),發(fā)現(xiàn)梯級(jí)水庫聯(lián)合運(yùn)行后下游二灘庫區(qū)水溫分層有所減弱,下泄水溫過程的延遲和均化現(xiàn)象進(jìn)一步加強(qiáng)。周孝德等[70]通過對(duì)比不同類型的水庫水溫累積影響差異,提出由于水庫的類型不同,水溫影響存在協(xié)同增大和削弱降低效應(yīng),不同水庫聯(lián)合運(yùn)行期水庫水溫累積影響的差異顯著。同樣,在烏江干流中上游水電梯級(jí)開發(fā)水溫累積影響效應(yīng)的研究中,黃蜂等[58]發(fā)現(xiàn)不同水庫水溫結(jié)構(gòu)對(duì)水溫累積效應(yīng)的影響各不相同,穩(wěn)定分層型水庫對(duì)水溫累積影響具有正效應(yīng)(正效應(yīng)指溫差由于該庫的調(diào)節(jié)作用而增大),混合型水庫具有負(fù)效應(yīng)(負(fù)效應(yīng)指溫差由于該庫的調(diào)節(jié)作用而降低),同時(shí)水庫在梯級(jí)開發(fā)中所處的位置也直接影響水溫的累積效應(yīng)。從眾多學(xué)者的研究[71]中發(fā)現(xiàn),梯級(jí)電站運(yùn)行不僅改變了庫區(qū)的水溫分布,同時(shí)也改變了天然河流的水溫年變化過程,使得春夏季下泄水溫低于天然河流水溫,秋冬季則高于天然河流水溫,下泄水溫的過程表現(xiàn)出延遲、均化特征。水庫越深,庫容越大,調(diào)節(jié)性能越好,對(duì)天然水溫年過程的影響就越大,環(huán)境累積影響也越大。

3.4 泥沙累積效應(yīng)

有關(guān)資料表明,尼羅河阿斯旺高壩建庫前后汛期含沙量減小99%;科羅拉多河格倫峽壩建庫前后年平均含沙量下降了98%;官?gòu)d水庫自1956年蓄水以后的3年內(nèi),永定河下游的含沙量減少了90%左右;三門峽水庫的黃河下游和丹江口水庫的漢江下游,也都普遍出現(xiàn)含沙量較建庫前大幅度減少的現(xiàn)象。V?r?smarty等[72]指出在科羅拉多河和尼羅河等流域,大型梯級(jí)水庫的修建使局部攔沙效率可超過80%;Williams等[73-74]的研究表明,對(duì)于庫容大于107m3的梯級(jí)水庫而言,其攔沙效率一般超過99%。Jorcin等[75-76]研究了巴西東南部Paranapanema流域2000—2001年梯級(jí)水庫泥沙的物理化學(xué)動(dòng)態(tài)特性。楊麗虎等[77]通過建立流域綜合模型分析了金沙江下游長(zhǎng)江上游梯級(jí)水庫建設(shè)對(duì)水沙的累積影響,得知攔沙系數(shù)最大的支流為嘉陵江流域,為0.008 6/a，最小的為烏江流域,為0.004 8/a,從總體上來看,長(zhǎng)江上游梯級(jí)水庫的攔沙系數(shù)為0.006 8/a;同時(shí)由于下泄流量的平坦化使得河段流速降低,挾沙能力也顯著降低。李帥等[78]研究發(fā)現(xiàn)天全河2000年平均含沙量為0.52 kg/m3,2004年梯級(jí)開發(fā)以后,天全河年平均含沙量減少為0.46 kg/m3,截止2008年,其年平均含沙量已銳減到0.37 kg/m3,僅為2000年的71.2%。天全河流域梯級(jí)水庫的建設(shè)使得上游和支流來沙大部分被攔于各梯級(jí)庫內(nèi),年攔沙量高達(dá)7.109萬m3,梯級(jí)水庫的攔沙系數(shù)為0.004 4/a。大量研究表明,梯級(jí)水庫改變了下游河段來水來沙過程,對(duì)下游河流產(chǎn)生再造河床的作用,使得河床會(huì)發(fā)生一系列變化。泥沙的累積效應(yīng)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面:改變水流含沙量、水流攜沙粒徑、泥沙輸移能力。

4 梯級(jí)水庫水環(huán)境累積效應(yīng)研究新趨勢(shì)

由于梯級(jí)水電開發(fā)是一項(xiàng)具有長(zhǎng)期性和艱巨性的系統(tǒng)工程,對(duì)流域的環(huán)境影響深遠(yuǎn)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)梯級(jí)水電開發(fā)產(chǎn)生的累積影響的關(guān)注正逐漸增多,從水環(huán)境的角度來評(píng)價(jià)梯級(jí)水庫的環(huán)境效應(yīng)也逐漸走向成熟,但在以往的研究中仍發(fā)現(xiàn)一些問題,比如在水環(huán)境評(píng)價(jià)中,雖然逐漸明確到徑流、水質(zhì)、水溫、泥沙等指標(biāo),但仍然沒有形成明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法,而且很多研究結(jié)果都局限于概念性的評(píng)價(jià),針對(duì)這些問題可能呈現(xiàn)以下新的研究趨勢(shì):

a. 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的完善化。結(jié)合以往的研究發(fā)現(xiàn):在過去的研究中,由于歷史基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏導(dǎo)致累積效應(yīng)評(píng)價(jià)困難重重。不論采用何種研究方法,生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都是進(jìn)行累積影響評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),持續(xù)、跟蹤監(jiān)測(cè)也可為檢驗(yàn)累積影響結(jié)論提供依據(jù)。在今后的研究中,應(yīng)進(jìn)一步完善監(jiān)測(cè)指標(biāo),規(guī)范監(jiān)測(cè)過程,并堅(jiān)持長(zhǎng)期持續(xù)野外生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)。

b. 評(píng)價(jià)體系的標(biāo)準(zhǔn)化。累積效應(yīng)評(píng)價(jià)中最關(guān)鍵的技術(shù)問題是如何進(jìn)行累積影響的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和定量分析,而目前還沒有一個(gè)明確和得到共識(shí)的評(píng)價(jià)技術(shù)體系,使得進(jìn)行累積效應(yīng)評(píng)價(jià)時(shí),評(píng)價(jià)對(duì)象、評(píng)價(jià)時(shí)空范圍、評(píng)價(jià)邊界受主觀影響較大,站在不同的角度對(duì)累積效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)可能得到不同的結(jié)果。因此,隨著累積影響定義和科學(xué)體系的完善,將形成明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

c. 評(píng)價(jià)結(jié)果的系統(tǒng)化。由于累積影響的復(fù)雜性,在水環(huán)境累積影響的研究中,一般將徑流、水質(zhì)、水溫、泥沙、魚類種群、生境、局地氣候等直接累積影響問題應(yīng)用到現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型中單獨(dú)研究,分別進(jìn)行影響評(píng)價(jià)。在未來的研究中,應(yīng)該考慮各指標(biāo)之間的相互影響和耦合作用,給出更全面、系統(tǒng)的累積影響評(píng)價(jià)結(jié)果。

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Advances in study on cumulative effects of construction of cascaded reservoirs on water environment//

JI Daobin1, LONG Lianghong1, XU Hui1, LIU Defu1,2, SONG Linxu1

(1.CollegeofHydraulic&EnvironmentalEngineering,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China; 2.KeyLaboratoryofEcologicalRemediationforLakes&RiversandAlgaResourceUtilization,HubeiUniversityofTechnology,Wuhan430068,China)

In order to investigate cumulative water environmental effects of construction of cascaded reservoirs on water environment comprehensively, new understandings of cumulative water environmental effects are summarized from the definition, classification, and characteristics. Common methods for investigating cumulative water environmental effects are compared. Research achievements of cumulative environmental effects of cascade development on runoff, water quality, water temperature, and sediment are reviewed from the aspects of influence scope and main characteristics. New tendencies for future study on the cumulative effects of cascaded reservoirs on water environment are discussed. It is concluded that the study on the cumulative effects of cascade reservoirs in China, mainly qualitative evaluation at present, is in a developing stage. It is necessary to establish a unified evaluation criteria and method in order to systematically investigate the environmental effects of the construction of cascaded reservoirs.

cascaded reservoir; water environment; cumulative effect; runoff; water temperature; water quality; sediment

國(guó)家科技合作與交流專項(xiàng)(2014DFE70070);國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(51209123,51209190)

紀(jì)道斌(1981—),男,副教授,主要從事生態(tài)水工學(xué)研究。E-mail: dbji01101@163.com

10.3880/j.issn.1006-7647.2017.03.002

X-1

A

1006-7647(2017)03-0007-08

2016-04-06 編輯：鄭孝宇)