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水坝建设对生态环境的影响探讨

摘要:在我国水坝建设中,应该关注河流生态环境问题,尽量降低水坝建设对河流生态环境的影响,这样才能够将水坝建设的整体效益扩大到最大化,提升水坝建设效益,保护河流生态环境安全。针对滹沱河流域,在当地建设水坝,也需要多方面关注水坝对河流生态环境的影响,权衡建设水坝的利弊,做好维护滹沱河流域生态环境安全工作,才能够保障滹沱河流域生态环境安全,为当地人民生活提供良好的河流生态环境。探讨水坝建设对滹沱河流域生态环境的影响问题,通过分析大量地下水实测数据,证实在建设水坝后,导致滹沱河流域中下游地表水资源量大幅度减少,并且下游河道径流减少,滹沱河流域的植被分布面积也在不断减少,破坏滹沱河流域生态环境安全。据此可进一步研究分析水坝建设对滹沱河流域生态环境的影响,从多方面分析水坝建设对滹沱河流域生态环境影响的根源,从而可以优化解决对策,保护滹沱河流域生态环境安全。

关键词:生态环境;水坝;滹沱河;影响

1引言

在我国目前的水力发电事业发展中,建设水坝就是为了能够蓄水并应用水力发电。然而在实际水坝建设中,也应该考虑到水坝建设对当地河流生态环境带来的不利影响,从而优化水坝建设及河流生态环境保护的措施,避免因建设水坝引发河流生态环境破坏问题[1]。建设水坝会对生态环境产生破坏,也会促进生态环境良好发展,是把“双刃剑”。以滹沱河为例,当前水坝建设对于我国滹沱河流域生态环境不仅有好的一面,也有不利的一面,这一问题受到社会各界生态环境保护人士的广泛关注,故而在实际建设水坝过程中,一定要注意保护好滹沱河流域生态环境[2]。滹沱河是海河西南支子牙河一条比较大的支流,同时也是石家庄市的主要河流之一[3]。滹沱河主要分为南北两岸,其北岸部分从行洪治导线开始,一直到北岸的大堤,为保护流域内的生态环境,已结合现状建设大量的果林、用材林,形成以种植密林方式为主的生态防护带,面积约319.1公顷。然而,在实际滹沱河大部分流域内,虽然当地政府一直在制订河流生态环境保护方法,但基于水坝建设对滹沱河流域大体生态环境的破坏现状,仍需要优化制定生态环境保护措施,保护滹沱河流域生态环境[4-6]。在滹沱河流域的水坝建设中,由于水坝的拦截,使滹沱河流域地下水的水位在不断下降,并形成区域内大漏斗景象,恶化滹沱河流域的地质生态环境,从而对滹沱河流域生态环境平衡带来不良影响。因此,不仅是要对滹沱河流域水资源进行大规模的开发治理,同时也应该理顺水系关系,实现对滹沱河流域水资源的可持续利用,保护滹沱河流域生态环境安全,达到水坝建设兴利除害的目的。

2建设水坝对滹沱河流域生态环境的影响

2.1对滹沱河流域地表水的影响

滹沱河原本是常年性河流,据历史资料中记载[7],在明正德元年间一直到清同治十三年间,滹沱河发生多次水灾。并且,关于昔日的滹沱河,雨季滹沱河的水域就能够达到一望无际的状态,而到了旱季,滹沱河流域的沙洲也呈现出一幅浅滩罗织、轻舟横渡的景象。而如今,国家投资在滹沱河的上游修建岗南水坝和黄壁庄水坝后,基于建成水坝联通石津干渠,导致滹沱河黄壁庄水坝下游段变成不行洪的干河滩,也只有在特大水年,水坝弃水时,该段滹沱河流域的河道才会有水。水坝的建设导致滹沱河部分的河流湿地也渐渐演变成为河滩沙地。并且,由于水坝作用的影响,滹沱河部分河段的河流,也变成一段一段的污水河,河流周围的居民对此是苦不堪言,也对滹沱河流域生态环境安全造成不良影响;滹沱河河道断流干涸,地下水位持续下降,并且滹沱河两岸土地也在沙化,植被树木稀疏。由于建设水坝,滹沱河流域的水源受到污染,生态环境日益恶化。滹沱河流域的生态环境污染,不仅会影响农村饮用水安全,也会导致河流流域内大面积的耕地减产。在不同时间内遥感检测滹沱河流域的地表水分布情况[8],数据内容如表1所示。在滹沱河流域内建设水坝,减少了滹沱河流域上游水对下游地下水的补给。在滹沱河建水坝之前,一部分滹沱河的河水渗入到地下,少部分的水留在空气带之中,大部分的水则直接补给下游的地下水。在滹沱河流域建设水坝后,不仅截住了上游地表水往下游的流动,也截断了上游地表水补给下游地下水。并且,在有些水坝建设过程中,应用垂直防渗处理,也截断了向地下水渗漏的补给途径,导致滹沱河水坝附近的地下水位下降。针对滹沱河石家庄段,在1960—2014年,其浅层地下水位不断下降[9],如表2所示。

2.2对滹沱河植被分布的影响

在滹沱河流域修建水坝,导致滹沱河流域内植被分布面积不断减少。因为建设水坝会对滹沱河流域的地表水产生影响,导致流域内的地下水位下降,从而使滹沱河流域内的草地、林地退化,植被分布面积也不断减少。大坝的建成搅乱了河流的侵蚀和沉积地质过程。它拦住了上游入海的沉积物,将本不属于海洋的下游沉积物带进了海洋,沉积成为三角洲。由于筑建大坝之后,河流的流速在下游加快,河流的下蚀作用强度增强导致下游河谷加深,河谷的沉积作用平衡被完全破坏。由于河流基本无负载,沉积作用微弱,无法形成心滩等河谷中的沉积作用产物。在下游的末端,松散沉积物沉积,沉积作用加强,但没有上游的沉积物补充,造成了三角洲上游的水土流失,滹沱河流域的河流入海口三角洲衰退,植被被吞噬。并且,在水坝排水时也会产生人为脉冲,致使那些依赖周期性洪水而生存的植物由于种子萌发时间上的错误而不能在特定的时间内发芽,从而导致滹沱河流域植被不断退化。

2.3对水文的影响

在实际中,修建水坝会导致滹沱河河道流态发生变化,使滹沱河河流与上、下游水文特征发生改变。修建水坝,将会彻底改变滹沱河原有的自然季节性流量转变模式,从而消除了水文出现的极端变化。在滹沱河修建水坝,还会引起滹沱河流域内的河水温度、河流化学成分发生变化,切断滹沱河流域内生态网络间的联系,使滹沱河的生物多样性减少。在滹沱河上游建筑大坝之后,由于水坝蓄水,水面上升,纵坡降减少,局部侵蚀基准面抬升,河水流速减慢,下切作用减弱,流水侵蚀减少,搬运速度和能力减少减弱,泥沙无法带出,河流的沉积作用增强,导致泥沙在水坝底部形成沉积,形成一个回水的三角洲。并且,随着时间的推移,这个三角洲也会朝着水坝的方向渐渐产生递升,导致泥沙的颗粒逐渐变细,使水坝逐渐淤浅[10]。湿地及沙地面积变化,如表3所示。在下游,由于源头提高以及上游沉积作用增强,河水几乎不带任何负载,下游地区平原的泥沙量减少,造成下游被海岸侵蚀。由于负载少进而导致河流活力增加,下蚀作用增强,河流下切的深度会增加,原下游河床内松散的沉积物会被流水侵蚀而使河谷加深,下游平原可能会变得更加的崎岖不平。

2.4对滹沱河流域生物多样性的影响

在实际中,修建水坝会改变河流流域内上、下游的水体,阻断河流流域内生物运动的天然廊道,因此,建设水坝会使得河流流域内的生态系统紊乱,导致河流生态系统内的生物多样性降低,不仅会使水坝河流流域内的水生动物种类减少,也会使鸟类生物种类减少。孙砚峰等[11]等人在其研究中,采用样线法于2008年9月~2009年11月对滹沱河中游湿地的鸟类进行了调查,共记录鸟类217种,隶属于16目52科。其中,候鸟(包括旅鸟、夏候鸟、冬候鸟)169种,留鸟46种,迷鸟2种;优势种26种,常见种69种,偶见种122种;古北种148种,东洋种23种,广布种46种;国家Ⅰ、Ⅱ级重点保护鸟类30种。在进一步分析后表明,任何一种生境遭到破坏都会对该地区鸟类多样性产生负面影响。并且,修建水坝的过程中,会改变滹沱河沿河流分布陆地的生态系统结构,转化滹沱河流域生态的传统分布格局,从而会严重影响滹沱河流域内依靠这些生境生存的哺乳动物与鸟类,降低生物多样性。在修建水坝后,也会淹没滹沱河流域原有的河滩,从而会导致滹沱河流域内原有的甲鱼、乌龟等爬行动物失去原有的产卵场所,导致当地的龟鳖数量越少。

3致使水坝建设对滹沱河流域生态环境产生不良影响的因素

3.1技术因素

我国水坝建设技术还有待进一步优化。在实际中,因技术问题的存在,导致水坝建设对河流生态环境安全造成不良影响。特别是在建国初期,由于我国缺乏建筑材料,并且相关水利建筑技术也比较落后,因此在水坝建设中较少使用建筑机械修建水坝。正是由于技术的制约,不仅没有合理设计河流开发规划方案,也导致我国水电事业发展受到制约。如今,我国早已突破技术制约,技术制约情况早已不复存在。但在实际中,还应该运用科技的方法设计建设水坝,才可降低水坝对河流生态环境造成的不良影响。

3.2资金因素

滹沱河流域的水坝建设还面临资金方面的制约。在水坝建设中,由于水坝发电投入十分巨大,且水坝项目设计、施工及运营方面,还具有周期长的特点,导致水坝建设工程的效益回报时间也在不断延长。因此,在水坝建成后,获得水坝建设效益资金的时间较为延后,也就不能在水坝建设早期,运用效益资金做水坝河流流域的生态环境恢复工作,导致水坝建成后一直到获益之前,其水坝区域河流的生态环境一直处于恶化状态,不利于水坝区域的河流生态环境安全保护工作。

3.3生态因素

在实际中,基于社会角度分析,修建水坝利国利民;而基于生态角度分析,则百害无一利。建设水坝是发展水利发电事业的前提,纵观当前我国的水电发展事业,不论是“怒江水电开发”,还是“三门峡大坝工程”,这些项目均对当地河流流域的生态环境造成不良的影响。虽然这些项目建成后得到的水电效益不容忽视,但是,这些项目对河流生态环境造成的不良影响不应该被忽视。因此,针对滹沱河流域的水坝建设问题,要想更好解决建设水坝对河流生态环境产生不良影响的对策,应调整生态限制,优化应用先进的生态保护决策,从生态环境保护视角出发,在建设水坝过程中注重环保,最大限度降低水坝对滹沱河流域生态环境的影响。

4优化制定保护滹沱河流域生态环境安全的措施

4.1合理制定水坝建设规划工作

虽然建设大坝会对河流生态环境造成一些不良影响,同时也有一些优点,因此针对滹沱河流域,在建设水坝过程中,应该针对这些难以回避的不良影响问题,合理设计水坝建设规划工作,使建设水坝不会影响滹沱河流域生态环境安全,大力发展滹沱河水利,使其发挥积极影响。虽然如此,也应该在水坝建设中,权衡利弊,优化转换水坝建设观念,尽量降低水坝建设对河流生态环境安全的影响。水坝建设会引发较大的河流生态问题,与此同时,水坝建设又可以提升我国对水资源及水电的开发利用率,因此修建水坝依然是促进我国国民经济发展不可或缺的部分。在建设水坝过程中,为降低水坝建设对滹沱河流域生态环境的影响,需要在科学可靠的水坝建设规划下,有效利用建设的水坝,实现防洪、用水调度功能。同样,在水坝建设完成之后,还需要在水坝运行的过程中,分析水坝对滹沱河河流及水坝周边水文环境、地质环境产生的影响,正视生态环境变化问题,找到解决对策,缓解水坝对滹沱河流域生态环境产生的不良影响。水坝也可以改变河流流势,还可以改变水量对河流、河道、河床的冲刷,避免发生水灾。在建设水坝中,合理设计水坝建设施工方案,不仅可以降低诱发水坝周边地质灾害(地震、崩岸、塌陷)几率,也可以降低水坝建设对周边居民生活的影响。同时应该注意从生态环境保护的角度,进一步加强水坝建设规划工作,科学化、人性化做好水坝建设的前期规划,把建设水坝以及水坝运行对滹沱河流生态环境的影响尽可能控制在合理的范围内,维持滹沱河流域生态环境可持续发展。在水坝建设规划前期,可以认真做好生态评估,分析建坝对生态带来的影响。在水坝选址时,可以根据滹沱河不同表3滹沱河湿地及沙地面积变化情况河流、不同河段的实际情况,对河流生态环境状况进行准确有效的评估,积极做好生态补偿。制定科学严格的水坝建设操作方案,在滹沱河流域的水坝建设中进行合理、科学、规范的施工,使水坝建设不会对滹沱河周围生态环境造成不可恢复性破坏。

4.2做好滹沱河流域生态环境恢复工作

在人们修建水坝、通过改造自然的同时,也一定要学会遵循自然的发展规律,尽可能减少建设水坝对滹沱河生态环境造成的破坏。建设水坝,也应该分析水坝对流域内生态价值带来的损失,避免因水坝建设对滹沱河生态环境安全带来得不偿失的负面结果。在实际中,科学合理的规范水坝建设工程,降低水坝对河流生态环境的不良影响,不仅可以保护河流生态环境,也可以改善及维护传统的河流周边生态环境失衡局面,发挥积极影响。水坝使水力成为一种清洁强大的动力和能源。针对滹沱河流域建设水坝中,降低对河流生态环境的影响,可以利用水坝调控滹沱河的河流流量,缓解和预防滹沱河流域发生旱涝灾害。通过建立水坝,还可以改善周边河流生态环境平衡,对干旱地区带来水资源补给,将洪涝地区的水资源转化到干旱地区,在改善水坝周边农田环境中水资源的平衡状态中发挥重要作用。故此,在滹沱河流域内,在水坝修建完成后,也应该及时对滹沱河河流及滹沱河周边的水文、生物、水环境等生态系统进行调查分析,并尽可能最大限度的对滹沱河流域生态进行补偿性恢复,以保证滹沱河流域的生态环境安全。具体而言,既可以在滹沱河流域大力建设生态湿地,又可以在滹沱河流域的藁城、无极、晋州、深泽等地,利用现有河漕及水坑,恢复水生植物,完善生态修复措施,以降低水坝建设对当地河流流域生态环境造成的负面影响。

4.3做好滹沱河流域水污染治理工作

在治理水坝给滹沱河流域带来的水污染方面,可以从两个方面进行。首先,可以全面清理排污源。围绕滹沱河下游排水的正定、正定新区、藁城、无极、晋州和深泽进行综合治理,控制排入滹沱河的水质。其中,重点是封堵入河排污口,除污水处理厂排口外,其他排口全部封堵;清理河道内垃圾;新建改造污水处理厂,新建2座、升级改造4座,实现沿途城镇污水全部得到有效处理,处理标准达到一级A。扩建长安、藁城、无极、深泽4个区域的污水收集管网,尽可能减少直接排放到环境中的生活污水;开展滹沱河下游两岸面源环境综合整治,杜绝污水直排、垃圾随意倾倒等污染隐患;建立多部门联合执法机制,阻止罐车向滹沱河流域倾倒污染物或偷排污水的行为,保护滹沱河流域生态环境安全。其次,可以治理河道底泥和污水。在滹沱河流域的藁城、晋州、无极和深泽入河排污渠,建设预处理设施,投加新型复合高效水处理物化凝聚剂的方法,可以快速凝聚、分离溶存在污泥中的有机或无机类污染物,螯合固定重金属和部分有害盐类,治理河底污泥,通过物化剂再次降低污水处理厂排水浓度,确保入河水质达标。

4.4强化政府部门保护滹沱河流域生态环境的作用效力

政府部门在保护滹沱河流域生态环境中,也应该加强对水坝建设下滹沱河流域的生态环境修复与保护力度,可以合理规范滹沱河流域的水坝开发、利用工作,并强化实施开展关于流域内生态环境的治理、保护活动,促进滹沱河流域能够产生生态修复能力,降低水坝建设对滹沱河流域生态的影响。政府部门可以制定《滹沱河流域忻州段生态修复与保护条例(草案)》,通过立法,采取一些综合性、系统性、针对性的治理措施,坚持在建设水坝过程中实施节水优先、保护优先的原则,以自然修复为主,结合人工措施,通过工程措施对滹沱河流域生态环境进行自然修复,用人工修复促进滹沱河流域自然生态环境进入良性循环,使滹沱河流域脆弱的生态环境得到根本性的好转。政府部门在每年滹沱河汛期发生强降雨后,当地的水文局应该从降暴雨开始时,加强对滹沱河流域行洪水质监测工作,及时开展降水、滹沱河的洪水以及水质状况等雨水情信息的搜集整理,为滹沱河水坝行洪调度提供参考依据。虽然目前我国的水电事业获得稳步发展,但是仍需不断加大水坝建设力度,才可进一步提升我国的水电实力。因此,针对滹沱河流域的生态环境保护问题,为进一步缓解水坝建设产生的不良影响,应该增加国家在水坝建设方面的投资,缓解水坝建设过程中存在的资金困难问题,有效克服滹沱河水坝建设中的技术、资金制约,确保水坝建设能够符合河流生态环境保护需求。

5结论

综上所述,我国在水坝建设中,特别是针对滹沱河流域生态环境问题,应该分析水坝建设能够对滹沱河流域生态环境产生的影响,并统筹兼顾生态保护决策,既能够提升水坝建设经济效益,又可以保护滹沱河流域生态环境安全。通过研究探讨关于水坝建设的相关问题,分析水坝会对滹沱河流域生态环境安全造成的不良影响,从多方面分析水坝建设对滹沱河流域生态环境产生负面影响的根源,并提出相关解决对策,保护滹沱河流域生态环境安全。

作者:张学礼 单位:河北师范大学

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