劉建周, 劉錦宇, 張黨立

(1.黃河勘測規(guī)劃設計有限公司,河南 鄭州 450003; 2.沈陽農業(yè)大學,遼寧 沈陽 110866)

中國是世界上水庫數(shù)量最多的國家,截至2011年底,全國已建水庫9.7萬余座,總庫容0.8萬億m3[1]。這些水庫起到了防洪減淤、供水、發(fā)電等重要作用,發(fā)揮了巨大經濟效益,有力地促進了工農業(yè)經濟發(fā)展和居民生活需要。但水庫特別是大型水庫的興建改變了庫周自然、社會等環(huán)境條件,給庫周環(huán)境帶來了不利影響或破壞。水是生命之源,是人類賴以生存和發(fā)展的基礎,水利是工農業(yè)的命脈。在充分開發(fā)利用水利資源的同時,避免或減少水利工程(水庫)對環(huán)境的不利影響,是水庫建設者首先要考慮的問題。

1 水庫對庫周自然環(huán)境的影響

1.1 大氣圈

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

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

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

1.2 水圈

水庫引起庫區(qū)水體賦存形態(tài)和賦存位置、水量、水質等發(fā)生改變。水庫蓄水人工調節(jié)了水資源的空間分布,使水庫大壩下游徑流量季節(jié)性變化幅度、洪峰流量等減小。水庫蓄水形成液態(tài)地表水體聚集于庫區(qū),并在其空中形成部分氣態(tài)水,相應地水庫大壩下游液態(tài)水減少、地表徑流減弱。庫水補給庫周地下水,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。

原流動的水體在庫區(qū)內匯集滯留,其水質可能發(fā)生變化。天然河道水體面積及體積相對較小,流速較快,混動作用強,空間上其水溫基本相同。而庫區(qū)水體面積及體積相對較大,流速滯緩,混動作用弱,水的比熱又較大,從而使庫區(qū)水體沿水深出現(xiàn)水溫分層現(xiàn)象。庫水年平均溫度隨水深增加而降低,據(jù)觀測統(tǒng)計,大型水庫水面年平均水溫比當?shù)啬昶骄鶜鉁馗? ℃左右,庫水面以下50～60 m處年平均水溫比當?shù)啬昶骄鶜鉁氐? ℃左右;庫區(qū)水體運移緩慢,使排入庫內的污染物不易擴散,庫區(qū)水體的自凈能力較弱;庫區(qū)淹沒區(qū)域的污染物隨水庫蓄水進入水體,及排入庫內的污染物附著于庫區(qū)泥沙上,兩者均影響庫區(qū)水質;滯留于庫區(qū)的水體復養(yǎng)速度緩慢,含有氮、磷等營養(yǎng)元素的污染物及有害物質匯入水庫后,庫水及庫底營養(yǎng)物質增加,藍綠藻等浮游生物大量繁殖,產生富營養(yǎng)化現(xiàn)象,富營養(yǎng)化主要發(fā)生于水深淺、水面寬、水體滯留時間較長的水庫。

1.3 生物圈

水庫蓄水后,庫區(qū)原河道內流速快、水深淺的水體被流速滯緩、水深深的水體取代,淹沒區(qū)原陸生生態(tài)環(huán)境變?yōu)樗鷳B(tài)環(huán)境,庫區(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,使動植物種群發(fā)生變化,引起生物圈發(fā)生改變。淹沒區(qū)陸生植被淹沒,水庫水位升降又使淹沒區(qū)在水域與不毛陸地之間轉換。庫區(qū)庫水位以上區(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。庫內水體的富營養(yǎng)化,可能出現(xiàn)水生植物群落,如浮萍、水藻等。庫周植被等有機質進入庫水,又為水生動物提供了營養(yǎng),使浮游生物的種類和數(shù)量增加,促進了魚類種群的繁育。庫水的富營養(yǎng)化,又使魚類等水生動物種群數(shù)量減少甚至絕滅。

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

1.4 土壤圈

水庫大壩、庫區(qū)及其附近區(qū)域,由于工程施工開挖、棄渣占壓和堆放、水庫蓄水淹沒、庫水波浪淘刷等,導致地表植被被破壞,土壤的涵水能力下降,地表土壤和碎石土松動,抗沖能力減弱,引起水土流失;水庫蓄水引起庫周地下水位升高,毛細管作用使庫周土壤產生浸沒,導致土壤鹽漬化[3],土壤浸沒和鹽漬化主要發(fā)生于地形平坦的平原水庫;庫區(qū)及其上游水土流失又使土壤等物質被搬運至水庫,造成水庫淤積。

水庫大壩下游河段,與建庫前相比最大洪峰流量減小,河水漫灘的幾率減少,河床與其兩岸進行水沙等交換發(fā)生改變,河漫灘獲得上游有機質泥沙的機會減少,土壤的肥力、含水量等均有所下降,給下游農業(yè)生產帶來不利影響。

1.5 巖石圈

水庫對巖石圈的影響主要表現(xiàn)在四個方面:庫水改變巖土體的物理力學性質,使巖土體變軟、強度降低、含水量增加;庫水使庫岸巖土體產生靜水壓力和動水壓力;庫水壓力改變了庫盆巖土體的應力平衡;庫水對庫岸巖土體產生沖蝕淘刷。由此產生了如下庫周巖石圈的變化。

(1) 水庫塌岸:前緣分布于水庫最高回水位及其以下高程的水庫庫周土質岸坡,在庫水的浸泡、沖刷、淘蝕等作用下,發(fā)生坍塌,產生水庫塌岸,影響庫岸穩(wěn)定,加劇水庫淤積。

(2) 滑坡:在水庫工程建設及運營(包括蓄水)過程中,人類及工程活動和庫水的浸泡,伴隨庫水位變化產生的動水壓力和靜水壓力等均可能影響庫壩區(qū)岸坡的穩(wěn)定,產生滑坡。同時,在以上因素的影響下,庫壩區(qū)存在的已有滑坡可能再次復活。

(3) 地面塌陷:在庫水自重、浸泡、沖蝕、溶蝕、動水壓力、靜水壓力等作用下,打破了庫區(qū)及其庫周附近地下已有空洞應力平衡,產生地面塌陷。庫區(qū)常見采空區(qū)塌陷和巖溶塌陷。

(4) 誘發(fā)地震:處于地形高差懸殊、巖體強度較高、地質構造復雜、活動斷裂和巖溶發(fā)育、高地應力、滲漏等復雜地質環(huán)境條件下的高壩大庫,往往具有孕育地震的地質環(huán)境,有可能誘發(fā)水庫地震。水庫誘發(fā)地震一般為構造型震、塌陷(巖溶塌陷、采空區(qū)塌陷)型震、氣爆型震等。水庫誘發(fā)地震主要發(fā)生于庫周附近。

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

1.6 景觀、文化遺產及資源等

水庫蓄水后,水庫淹沒區(qū)內的風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、稀有元素礦產、礦泉水等資源被水淹沒,礦產資源開采難度加大。

2 水庫對庫周社會環(huán)境的影響

2.1 移民

水庫工程多涉及庫區(qū)移民問題,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,需經時間考驗,處理不當會影響社會和諧穩(wěn)定。

2.2 庫周居民

居住于水庫最高回水位以上的原住民和后靠移民等庫周居民,水庫蓄水后可能會給其衣食住行帶來一些困難。

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

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

(3) 政治、經濟、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,庫周村鎮(zhèn)及其居民減少,庫周居民集體或政治活動少,信息閉塞;近年來農業(yè)發(fā)展相對滯后,庫周居民經濟發(fā)展緩慢,百姓經濟收入渠道較少,經濟收入較低;庫周村鎮(zhèn)規(guī)模小、人口少,村鎮(zhèn)及附近多無學校、醫(yī)院等教育培訓機構和醫(yī)療衛(wèi)生機構,文化教育落后,就醫(yī)、子女上學、婚嫁等困難。

(4) 人口:庫周村鎮(zhèn)青壯年多出外打工,僅老弱病殘嬰幼留守,空心化嚴重,加之農村人口向城鎮(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,社會不穩(wěn)定、不和諧因素增多。

3 處理措施

水庫對庫周環(huán)境的影響是多方面的、長期的,需多方并舉、綜合施策,才能有效避免或減少水庫的影響。

3.1 工程措施

(1) 重點庫岸及堆渣場整治:對可能發(fā)生地質災害、危及人民生命財產和工程安全的庫周岸坡及堆渣場進行坡面平整、坡面和坡體排水、岸坡防護、地質災害整治等進行工程治理。

(2) 增設大壩過魚、人工產卵孵育、改善壩下水溫等建筑物和設施。

(3) 庫周及上游建立完善的雨污管網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)雨污分流,廢污水達標排放。

(4) 對易于遷移的庫區(qū)景觀、文化遺產等進行遷移或保護,對礦產資源進行搶救性開發(fā)或采取工程保護措施。

(5) 使旅游和水庫開發(fā)與環(huán)境保護相結合,將水庫建成休閑、度假、旅游風景區(qū),解決庫周居民就業(yè),增加當?shù)厥杖搿?/p>

3.2 非工程措施

(1) 制訂科學合理的水庫運行規(guī)程,保證生態(tài)基流,控制水庫蓄水、下泄水量和速度,防范水庫水位過快升降,避免對庫盆、庫岸和工程安全帶來不利影響;優(yōu)化配置、合理利用水資源,增強水體的自凈能力。

(2) 建立多目的、多用途、多層次水庫綜合監(jiān)測及巡檢系統(tǒng)。對水庫水位、水質、來水量、下泄量、動植物群落、重點庫岸、堆渣場、工程建筑物、構造活動、庫周地震等進行全面、立體監(jiān)測和巡檢,發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常和問題時應分析原因,及時采取應對措施。

(3) 嚴禁在水庫岸邊及其附近采挖砂礫石、取土或平整土地等,嚴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,嚴控污染源。

(5) 建立水庫自然保護區(qū),編制庫區(qū)水環(huán)境水質規(guī)劃,進行水環(huán)境功能區(qū)劃分。

3.3 生態(tài)措施

在庫周及其上游植樹種草,建設庫周防護林帶,減緩巖體風化速度,減少水土流失。

4 結論

“協(xié)調、綠色”是五大發(fā)展理念的重要組成部分,生態(tài)文明建設是五位一體總體布局之一。在水庫開發(fā)建設的全生命周期中,應充分考慮經濟發(fā)展與環(huán)境的和諧統(tǒng)一,趨利避害,減少水庫開發(fā)建設對環(huán)境的不利影響,將水庫建設成具有良好的社會效益、經濟效益、生態(tài)效益、環(huán)境秀美的風景名勝區(qū),科學合理利用和開發(fā)水資源,更好地為人類謀福利。