水利水电工程对洱海流域河流生态系统的影响

曹东福，马 猛，郑曼莉

（云南省水利水电勘测设计研究院，云南昆明650021）

水利水电工程对洱海流域河流生态系统的影响

曹东福，马 猛，郑曼莉

（云南省水利水电勘测设计研究院，云南昆明650021）

以洱海流域内两条重要河流—弥苴河和西洱河为研究对象，收集了历史资料，采取现场调查、统计分析等方法，分析了水利水电工程对河流水文水资源及生态系统的影响。修建水利水电工程改变了河道的水文特性、水力特性、物理化学特性及生态学特性。集中的水库群建设，改变了水资源的时空分配规律，并造成水资源的空间大转移及干流水资源量的减少。过于密集的水电开发，使自然河流生态系统完全被破坏，其物流和能流通道完全被隔断，严重影响了水生生物的生存和繁衍，对河流的生态系统产生了重大影响。

水文水资源；河流开发；生态系统；水利水电工程；洱海流域

水利水电工程是人类改造自然、利用自然的重要活动。然而，由于在河流上修建水利水电工程改变了河流的水文特性、水力特性、化学物理特性以及生态学特性，严重地影响了河流生态系统的功能和结构，［1］因此，大量水利水电工程的修建给人类带来巨大的经济效益和社会效益的同时，也对生态环境带来重大损失与众多不利影响。一般来讲，水利水电工程在环境方面的影响主要包括对河道水文水资源的影响，对泥沙的影响，对气候、地质、土壤、水体、水生生物、陆生生物的影响，工程占地和移民安置带来的社会影响，以及对文物和景观的影响、对人群健康的影响等［2］。

1 洱海流域概况

洱海流域位于云南省大理白族自治州境内，流域面积2565km2，跨大理市和洱源县，属澜沧江水系，主要补给源为大气降水、森林滞留水及少量融雪。洱海流域的流域面积主要由北部的弥苴河流域、西部的苍山十八溪、南部凤仪片区、东部的海东片区以及湖面面积构成。入湖河流北有弥苴河、罗时江、永安江，西有苍山18溪，南有波罗江、白塔河，东有凤尾箐大沟、向阳大沟、挖色大沟等小溪，湖西南角的西洱河为洱海的唯一天然出口［3］。

2 水利工程影响

2.1 水利工程概况

洱海流域内分布有云南省的两个重点中型灌区，即洱海灌区和弥苴河灌区。为了解决流域内农业灌溉供水以及人畜饮水问题，自文革时期到现在，流域内修建了大量水利工程，以中小型水库为主。据不完全统计，流域分布有中型水库3座，小（一）型水库3座，小 （二）型水库17座［4］。这些水利工程主要分布在弥苴河流域，其中3座中型、2座小 （一）型和8座小 （二）型水库分布在该流域内，在弥苴河流域的上游形成了一个水库群，总库容达1.7亿m3左右，因此，水利工程对流域水文水资源的影响，主要以弥苴河流域为研究对象进行分析研究。

弥苴河流域位于洱海流域北部，由弥茨河、凤羽河、海尾河、弥苴河、罗石江、永安江6条主要河流以及与之连通的海西海、茈碧湖、西湖、东湖4个湖泊组成。江河均于江尾村注入洱海。水系上游有两大源头：北源弥茨河（长43.4km）、南源凤羽河（长35km），弥茨河和凤羽河合并后称弥苴河（长22.28km），径流面积1233.58km2，约占洱海流域面积的48.1%，为洱海最为重要的补给来源。其中分布有弥苴河灌区，灌区内分布6个乡镇，50个村委会，人口19.49万人，灌溉面积1.432万hm2（21.48万亩）。

2.2 水利工程影响分析

2.2.1 对支流（建库河段）的影响

本文以3个典型工程，即弥苴河流域上游水库群中的3座中型水库为研究对象来分析水利工程建设对支流 （建库河段）的影响。

三岔河水库位于弥苴河上游弥茨河左岸支流三营河的上游河段，坝址河段呈 “V”字型，库区河段渐宽，坝址处多年平均流量1.1m3／s，多年平均来水量3500万m3，属小型河流，水面宽约2～12m，水深约0.2～2m。三岔河水库始建于2007年，水库设计正常蓄水位2450.11m，总库容1152万m3，坝址控制径流面积85.2km2，正常蓄水位时水库面积39.83万m2，回水长度2.34km。

海西海位于弥茨河源头支流上。海西海原为断陷溶蚀洼地形成的天然淡水湖泊，湖泊面积2.6km2，南北长3.6km，东西最大宽1.5km，湖岸线长10km，总库容2227万m3。海西海水库始建于1956年，经改扩建后，现总库容达到6185万m3，建库时将周边支流河水引入库区，最大引水流量70m3／s。

茈碧湖位于弥苴河上游凤羽河支流海源河上，建库前是高原断陷溶蚀洼地形成的天然淡水湖泊，东、北靠山，西南连田，南北狭长，是洱海上游的主要湖泊之一，湖面海拔高程2052.8m，湖区周边为沼泽地，湖面面积较大，约12km2，总库容达1亿m3左右，茈碧湖本区径流面积95.2km2，多年平均来水量3350万m3。1955年将湖泊缩小，建成中型水库，后经多次改造扩建，现茈碧湖水库正常蓄水位2056m，水库总库容0.936亿m3，湖面总面积7.86km2，建库后将弥茨河、凤羽河部分水量引入库区，现多年平均来水量约5630万m3。

各水库建库前后主要水文参数变化情况见表1。

表1 三岔河水库、海西海水库、茈碧湖水库建设前后主要水文参数

三岔河水库是在天然河道上筑坝建库，为绝大多数水库的成库方式，具有典型意义。建库前，水流流态保持自然形态，其径流过程与降雨过程相对应，河道径流年际、年内变幅较大，汛期河道流速、水深、河宽明显大于枯期。建库后，库区回水长度达2.34km，回水范围内库区水位明显增高，库区河段水面面积骤增至39.83万m2，库内流速明显减缓，泥沙淤积在库区，水域环境从急流河道型转为缓流型，水体自净能力减弱，水温结构发生变化。水库拦蓄上游来水，汛期蓄水消峰，非汛期向下游供水，径流过程较建库前均匀，同时，建库蓄水使原有连续的河流生态系统被分隔成上、下游两段，造成完整的河流生态系统的片断化，导致三岔河水库坝址至汇入弥茨河的三岔河河段水量明显减少。

茈碧湖水库、海西海水库建库前均为天然湖泊，本身存在一定的湖面面积、水深及库容，其水文情势变化仅受本区水文条件制约，其湖面面积、消落带范围、库容、水位等年际、年内变幅均为自然过程，仅受天然来水、蒸发、渗流等过程影响。建库后，人为从周边河流引水入库，使得周边河流水量减少，库区来水增加，增强了库区水体的交换频率，也改变了湖泊的营养盐结构；另外筑坝后加大库容，增强库区的调节性能，将库区水体引至灌区和城镇，使天然湖泊的水文过程及区域的水资源分布发生明显变化。

2.2.2 对干流的影响

收集了弥苴河练城水文站建库前 （1954—1955年）以及建库后（2000—2012年）水文观测资料。练城水文站位于弥苴河干流下游，测站地控制面积为1024km2，占弥苴河流域的83%，属国家正规测站。建库前后径流过程详见表2和表3，建库前后流量对比见图1。

表2 弥苴河练城站水库建设前（1954—1955年）径流分配过程表 （m3／s）

表3 弥苴河练城站水库建设后（2000—2012年）径流分配过程表 （m3／s）

从表2、表3和图1可以看出，弥苴河每年12月至次年5月为枯水期，6月至11月为丰水期，水库建设之前，弥苴河径流分布年内变化较大，最大月均流量为8月，达53.55 m3／s，最小月均流量发生在5月，为2.43m3／s；而到2000—2012年，径流年内变化较小，最大月均流量为8月，为20.49m3／s，仅为20世纪50年代的38%，最小月均流量发生在4月，为3.37m3／s，与20世纪50年代相差不大。以上说明水库群的削峰作用明显，对干流的防洪起到了积极作用。

另外，由于上游水库群的拦蓄作用以及灌区、城镇、乡村等受水区的蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牲畜饮用等耗水作用［5］，使得弥苴河干流总径流量大大减少。由表2、表3计算得知，20世纪50年代，弥苴河练城站断面年均径流量约5.5亿m3，而到本世纪初，年均径流量下降至3.3亿m3，只占20世纪50年代的60%。

3 水电工程影响

3.1 水电工程概况

由于经济社会发展的需要，流域内建有大量水电工程。流域内的河流均为中小型河流，流量不大，水头不高，因此均为小型水电工程。据不完全统计，流域共分布水电站17座，其中弥苴河流域分布8座，总装机容量1.19万kW，苍山18溪分布5座，总装机容量1.82万kW，西洱河上分布4座，总装机容量22.5万kW。由于西洱河上装机容量占全流域的88.2%，在此以西洱河作为研究对象，分析水电工程对河流生态系统的影响。

西洱河为洱海唯一天然泄水河道，总长23km，自东向西汇入漾濞江，属澜沧江水系。流域呈东西向，北高南低，北岸为苍山南麓，南岸为无量山北麓。河流除首尾两段地势略开阔外，大都穿过深山峡谷，岸坡陡峻，羞岩裸露，水流湍急，落差集中。西洱河多年平均水资源量为8.2亿m3，河面海拔自1960m下降至1360m，落差约600m，平均坡降约3%。1972—1988年，在西洱河上共建成4座梯级电站，均为引水式电站，共利用落差608m，利用率为99.7%。电站总装机容量25.5万kW，其中一级10.5万kW，其他均为5.0万kW，多年平均发电量合计9.03亿kWh［6］。

3.2 对河流生态系统的影响

电站建设前，西洱河为天然河道，河流流态为自然流态，河流水量、水位、流量、流速、泥沙等主要受天然降水影响。电站建成后，河道被严重破碎化，在22km的河道上，分布了4座水坝和4座厂房。由于电站建设较早，各电站均未设置生态流量泄放设施，导致河道断流，形成了 “库区-大坝-减脱水河段-厂房”的景观格局。经测算，共形成了4.46km的库区河段，占河道总长度的20.27%，15.61km的脱水河段（占河道总长度的70.95%）和1.92km的减水河段（占河道总长度的8.72%），减脱水河段共计17.53km，占河道总长度的79.68%。主要参数变化情况详见表4，河床破碎化示意图见图2。

过于密集的水电开发，使得该河段已完成了河流生态系统的再造，天然河道已完全消失，自然流动过程已不复存在。由于水坝过于密集，河道已被严重地破碎化，隔断了河流的物流和能流通道。由于没有生态流量下泄设施，绝大部分河床常年处于干涸状态，阻断了河流的给养来源，鱼类等水生生物的生存环境也几乎完全消失，严重影响了水生生物的生存和繁衍，使得该河段的水生生物面临枯竭。

表4 电站建设后西洱河变化

4 结论与建议

（1）大量水利水电工程的建设，破坏了河流长期演化形成的生态环境，使得洱海流域内各主要河流由自然河流生态向人工河流生态环境转变，完成河流生态体系的再造，使河流原有连续的河流生态系统被分隔成不连续的环境单元，造成河流的破碎化。

（2）大量水利工程兴建，改变了水资源的时空分布规律。从时间分配上看，丰水期完成蓄水，枯水期用于农业灌溉等，水库群的削峰作用明显，下游河道丰水期水量大大减少。从空间分布上看，大量河道内水资源通过水库群调蓄，用于灌区、城镇和乡村，完成了水资源的大转移。

（3）大量水利工程的兴建，在改变河道内水资源空间大转移的同时，也对区域水资源量产生直接影响。由于灌区、城镇、乡村等受水区的蒸发、土壤吸收、产品带走、居民和牲畜饮用等耗水作用，使得干流水资源量大大减少。

（4）过于密集的水电开发，完全改变了天然河流的水文特性、水力特性和物理化学特性，自然河流生态系统完全被破坏，自然河流的物流和能流通道完全被隔断，严重影响了水生生物的生存和繁衍。

（5）各级组织应严格控制水资源的开发强度，当水资源开发利用率达到或超过区域水资源总量的40%时，将引发一系列生态环境问题，诸如水质恶化、河道淤积、水生生物枯竭等。

（6）在进行水利水电开发规划时，应预留生态基流，并在运行期加强监管，保证生态基流的下放，以保证下游河道水生生物及两岸陆生生物完成生活史所需要的基本水量，免遭灭绝之灾。

［1］郑晓东.河道型水库水环境影响预测研究-以金沙水库为例［D］.邯郸：河北工程大学，2012.

［2］曹永强，倪广恒，胡和平.水利水电工程建设对生态环境的影响分析［J］.人民黄河，2005（1）：56-57.

［3］李兆林，岑华.洱海流域环境现状分析 ［J］.云南地理环境研究，2002（1）：54-55.

［4］云南省水利水电勘测设计研究院.洱源坝区水资源利用规划报告［R］.2011.

［5］赵凤伟，魏晓妹，栗晓玲.灌区耗水量问题初探 ［J］.节水灌溉，2006（1）：25-26.

［6］云南省水利水电勘测设计研究院.洱海流域环境影响回顾性评价报告［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

曹东福（1978-），男，工程师，主要从事水资源保护及环境影响评价工作。