水库对周边环境的影响分析

刘建周, 刘锦宇, 张党立

(1.黄河勘测规划设计有限公司,河南 郑州 450003; 2.沈阳农业大学,辽宁 沈阳 110866)

中国是世界上水库数量最多的国家,截至2011年底,全国已建水库9.7万余座,总库容0.8万亿m3[1]。这些水库起到了防洪减淤、供水、发电等重要作用,发挥了巨大经济效益,有力地促进了工农业经济发展和居民生活需要。但水库特别是大型水库的兴建改变了库周自然、社会等环境条件,给库周环境带来了不利影响或破坏。水是生命之源,是人类赖以生存和发展的基础,水利是工农业的命脉。在充分开发利用水利资源的同时,避免或减少水利工程(水库)对环境的不利影响,是水库建设者首先要考虑的问题。

1 水库对库周自然环境的影响

1.1 大气圈

水库主要影响库区及其附近大气圈对流层底部地表气温和湿度等,形成局部库区小气候。

夏季,日间库水吸纳太阳能,使库区气温降低;冬季,夜间库水释放热能,库区气温升高。库水减小了库区一年四季、日夜间温差的变化幅度。

库区水面蒸发量大于陆面,使库区及其附近空气湿度增大,雾天增多,气水循环加快,库周降雨量有所增加。水库蓄水后,一般库周空气湿度较蓄水前增加15%左右,降雨量增加3%左右[2]。

同时,库水也使库区无霜期、风速等发生不同程度的变化。

1.2 水圈

水库引起库区水体赋存形态和赋存位置、水量、水质等发生改变。水库蓄水人工调节了水资源的空间分布,使水库大坝下游径流量季节性变化幅度、洪峰流量等减小。水库蓄水形成液态地表水体聚集于库区,并在其空中形成部分气态水,相应地水库大坝下游液态水减少、地表径流减弱。库水补给库周地下水,地下水位升高,赋存于孔隙、裂隙、岩溶等岩土体中的地下水量增加。

原流动的水体在库区内汇集滞留,其水质可能发生变化。天然河道水体面积及体积相对较小,流速较快,混动作用强,空间上其水温基本相同。而库区水体面积及体积相对较大,流速滞缓,混动作用弱,水的比热又较大,从而使库区水体沿水深出现水温分层现象。库水年平均温度随水深增加而降低,据观测统计,大型水库水面年平均水温比当地年平均气温高2 ℃左右,库水面以下50～60 m处年平均水温比当地年平均气温低6 ℃左右;库区水体运移缓慢,使排入库内的污染物不易扩散,库区水体的自净能力较弱;库区淹没区域的污染物随水库蓄水进入水体,及排入库内的污染物附着于库区泥沙上,两者均影响库区水质;滞留于库区的水体复养速度缓慢,含有氮、磷等营养元素的污染物及有害物质汇入水库后,库水及库底营养物质增加,蓝绿藻等浮游生物大量繁殖,产生富营养化现象,富营养化主要发生于水深浅、水面宽、水体滞留时间较长的水库。

1.3 生物圈

水库蓄水后,库区原河道内流速快、水深浅的水体被流速滞缓、水深深的水体取代,淹没区原陆生生态环境变为水生生态环境,库区由原河流型或河谷型生态系统逐渐向湖泊型生态系统演化,使动植物种群发生变化,引起生物圈发生改变。淹没区陆生植被淹没,水库水位升降又使淹没区在水域与不毛陆地之间转换。库区库水位以上区域,由于空气湿度增大、气温有所升高,陆生草被植物增多,陆生植被繁茂。库内水体的富营养化,可能出现水生植物群落,如浮萍、水藻等。库周植被等有机质进入库水,又为水生动物提供了营养,使浮游生物的种类和数量增加,促进了鱼类种群的繁育。库水的富营养化,又使鱼类等水生动物种群数量减少甚至绝灭。

由于大坝的阻隔和库水下泄流量的变化,改变了库坝区下游地表水径流条件和生态环境,使下游水生动植物及其栖息地环境发生变化,隔断了洄游性水生动物的洄游通道,影响物种转换,使珍惜动植物群减少,改变了生物的多样性。

1.4 土壤圈

水库大坝、库区及其附近区域,由于工程施工开挖、弃渣占压和堆放、水库蓄水淹没、库水波浪淘刷等,导致地表植被被破坏,土壤的涵水能力下降,地表土壤和碎石土松动,抗冲能力减弱,引起水土流失;水库蓄水引起库周地下水位升高,毛细管作用使库周土壤产生浸没,导致土壤盐渍化[3],土壤浸没和盐渍化主要发生于地形平坦的平原水库;库区及其上游水土流失又使土壤等物质被搬运至水库,造成水库淤积。

水库大坝下游河段,与建库前相比最大洪峰流量减小,河水漫滩的几率减少,河床与其两岸进行水沙等交换发生改变,河漫滩获得上游有机质泥沙的机会减少,土壤的肥力、含水量等均有所下降,给下游农业生产带来不利影响。

1.5 岩石圈

水库对岩石圈的影响主要表现在四个方面:库水改变岩土体的物理力学性质,使岩土体变软、强度降低、含水量增加;库水使库岸岩土体产生静水压力和动水压力;库水压力改变了库盆岩土体的应力平衡;库水对库岸岩土体产生冲蚀淘刷。由此产生了如下库周岩石圈的变化。

(1) 水库塌岸:前缘分布于水库最高回水位及其以下高程的水库库周土质岸坡,在库水的浸泡、冲刷、淘蚀等作用下,发生坍塌,产生水库塌岸,影响库岸稳定,加剧水库淤积。

(2) 滑坡:在水库工程建设及运营(包括蓄水)过程中,人类及工程活动和库水的浸泡,伴随库水位变化产生的动水压力和静水压力等均可能影响库坝区岸坡的稳定,产生滑坡。同时,在以上因素的影响下,库坝区存在的已有滑坡可能再次复活。

(3) 地面塌陷:在库水自重、浸泡、冲蚀、溶蚀、动水压力、静水压力等作用下,打破了库区及其库周附近地下已有空洞应力平衡,产生地面塌陷。库区常见采空区塌陷和岩溶塌陷。

(4) 诱发地震:处于地形高差悬殊、岩体强度较高、地质构造复杂、活动断裂和岩溶发育、高地应力、渗漏等复杂地质环境条件下的高坝大库,往往具有孕育地震的地质环境,有可能诱发水库地震。水库诱发地震一般为构造型震、塌陷(岩溶塌陷、采空区塌陷)型震、气爆型震等。水库诱发地震主要发生于库周附近。

水库主要影响岩石圈的表层环境,位置集中于库区及其附近区域。

1.6 景观、文化遗产及资源等

水库蓄水后,水库淹没区内的风景名胜等重要自然景观和古文化遗迹随之消失,非金属和金属矿产、稀有元素矿产、矿泉水等资源被水淹没,矿产资源开采难度加大。

2 水库对库周社会环境的影响

2.1 移民

水库工程多涉及库区移民问题,移民能否搬得出、稳得住、能发展、可致富,能否确保移民生活有保障、扎下根、不回返等,需经时间考验,处理不当会影响社会和谐稳定。

2.2 库周居民

居住于水库最高回水位以上的原住民和后靠移民等库周居民,水库蓄水后可能会给其衣食住行带来一些困难。

(1) 交通:水库工程施工或淹没常引起原铁路、公路等改线。改线后,交通线路多变长,离城镇偏远,交通便利性相对变差,与外界沟通渠道减少。

(2) 生产生活:由于库周居民居住位置较高,供水、供电等生产生活配套设施不完善时,其工农业生产和生活用水、用电等将会困难,生产生活条件变差,居住舒适度、满意度会有不同程度地下降。

(3) 政治、经济、文化教育、医疗卫生:位于最高回水位以下的原村镇居民迁出后,库周村镇及其居民减少,库周居民集体或政治活动少,信息闭塞;近年来农业发展相对滞后,库周居民经济发展缓慢,百姓经济收入渠道较少,经济收入较低;库周村镇规模小、人口少,村镇及附近多无学校、医院等教育培训机构和医疗卫生机构,文化教育落后,就医、子女上学、婚嫁等困难。

(4) 人口:库周村镇青壮年多出外打工,仅老弱病残婴幼留守,空心化严重,加之农村人口向城镇迁移,村中人口逐年减少,村落日渐衰败。

(5) 社会和谐与稳定:由于生存、生活环境变差,群众怨声载道,民心涣散,社会不稳定、不和谐因素增多。

3 处理措施

水库对库周环境的影响是多方面的、长期的,需多方并举、综合施策,才能有效避免或减少水库的影响。

3.1 工程措施

(1) 重点库岸及堆渣场整治:对可能发生地质灾害、危及人民生命财产和工程安全的库周岸坡及堆渣场进行坡面平整、坡面和坡体排水、岸坡防护、地质灾害整治等进行工程治理。

(2) 增设大坝过鱼、人工产卵孵育、改善坝下水温等建筑物和设施。

(3) 库周及上游建立完善的雨污管网系统,实现雨污分流,废污水达标排放。

(4) 对易于迁移的库区景观、文化遗产等进行迁移或保护,对矿产资源进行抢救性开发或采取工程保护措施。

(5) 使旅游和水库开发与环境保护相结合,将水库建成休闲、度假、旅游风景区,解决库周居民就业,增加当地收入。

3.2 非工程措施

(1) 制订科学合理的水库运行规程,保证生态基流,控制水库蓄水、下泄水量和速度,防范水库水位过快升降,避免对库盆、库岸和工程安全带来不利影响;优化配置、合理利用水资源,增强水体的自净能力。

(2) 建立多目的、多用途、多层次水库综合监测及巡检系统。对水库水位、水质、来水量、下泄量、动植物群落、重点库岸、堆渣场、工程建筑物、构造活动、库周地震等进行全面、立体监测和巡检,发现监测数据异常和问题时应分析原因,及时采取应对措施。

(3) 严禁在水库岸边及其附近采挖砂砾石、取土或平整土地等,严禁填堵坡面自然排水沟道。

(4) 禁止网箱养殖和投放饲料等,严控污染源。

(5) 建立水库自然保护区,编制库区水环境水质规划,进行水环境功能区划分。

3.3 生态措施

在库周及其上游植树种草,建设库周防护林带,减缓岩体风化速度,减少水土流失。

4 结论

“协调、绿色”是五大发展理念的重要组成部分,生态文明建设是五位一体总体布局之一。在水库开发建设的全生命周期中,应充分考虑经济发展与环境的和谐统一,趋利避害,减少水库开发建设对环境的不利影响,将水库建设成具有良好的社会效益、经济效益、生态效益、环境秀美的风景名胜区,科学合理利用和开发水资源,更好地为人类谋福利。