本文關鍵詞：瀾滄江流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

瀾滄江流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應 投稿：楊鑵鑶

 

 

DOI:10.13243/j.cnki.slxb.2007.s1.124 水 利 學 報 2007年10月 文章編號:0559-9350(2007)增刊-0577-05SHUILI XUEBAO增刊 瀾滄江流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應 鐘華平,劉　…

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DOI:10.13243/j.cnki.slxb.2007.s1.124

水　　利　　學　　報

　2007年10月

文章編號:0559-9350(2007)增刊-0577-05SHUILI　　XUEBAO增刊

瀾滄江流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應

鐘華平,劉　恒,耿雷華

(南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室,江蘇南京　210029)

摘要:流域的梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生累積效應。闡述了累積效應的空間和時間表現(xiàn)特征,及群體性、系統(tǒng)性、累積性、波及性和潛在性影響效應特征。分析了瀾滄江干流中、下游8個梯級水電站的建設運行對瀾滄江的徑流、水溫、水質(zhì)、泥沙和魚類等方面產(chǎn)生的累積效應,表明瀾滄江流域梯級開發(fā)應以流域的生態(tài)環(huán)境可承受程度作為臨界閾值,控制生態(tài)環(huán)境的累積效應。

關鍵詞:累積效應;梯級開發(fā);生態(tài)環(huán)境;瀾滄江

中圖分類號:X171文獻標識碼:A

1　導言

瀾滄江-湄公河是一條國際河流,全長4880km,總落差5500m,流域面積81.0萬km,以長度計為世界第六大河流。在中國境內(nèi)的河段稱為瀾滄江,河長2198km,落差5000m,流域面積17.4萬km。瀾滄江流域水能資源極其豐富,是我國重點開發(fā)的12個水電基地之一。

瀾滄江干流中、下游規(guī)劃開發(fā)8個梯級水電站,從上至下分別為功果橋、小灣、漫灣、大朝山、糯扎渡、景洪、橄欖壩、勐松,其中骨干工程為小灣和糯扎渡。目前已建成的水電站有2座:漫灣水電站1995年6月投入運行;大朝山水電站2001年11月蓄水,2003年10月6臺機組全部投入運行。在建的水電站有小灣和景洪,將要建設的有糯扎渡和功果橋。到2010年底,有功果橋、小灣、漫灣、大朝山和景洪5個梯級水電站聯(lián)合運行,到2015年包括糯扎渡在內(nèi)的6個梯級聯(lián)合運行。瀾滄江中、下游梯級水電站全部建成運行后,將對瀾滄江水文情勢和流域形態(tài)產(chǎn)生較大的影響,尤其是小灣水電站和糯扎渡水電站建成后,將形成兩個水面面積分別為189.1km、315.0km的水庫,由于水庫庫容較大,具有多年調(diào)節(jié)能力,將對天然徑流產(chǎn)生較強的調(diào)節(jié)作用,河流水資源分配和利用將由自然狀態(tài)變?yōu)槿藶檎{(diào)度。2222

2　累積效應特征

累積效應是當一項活動與過去、現(xiàn)在以及可合理預見的將來活動結(jié)合在一起時,所產(chǎn)生的對生態(tài)環(huán)境增加的影響。累積效應本身并不是一種新型的生態(tài)環(huán)境影響,而是人們從另一個全新角度來看待生態(tài)環(huán)境問題的方式[1]。當區(qū)域生態(tài)環(huán)境處于可持續(xù)發(fā)展的臨界水平時,一項自身生態(tài)環(huán)境影響較小的

[2]開發(fā)活動,與其他開發(fā)活動的生態(tài)環(huán)境影響累積后,可能產(chǎn)生重大的生態(tài)環(huán)境累積效應。累積效應具有空間和時間兩方面的表現(xiàn)特征:

(1)空間累積特征:當兩個干擾之間的空間間距小于疏散每個干擾所需的距離時,干擾就會產(chǎn)生空間上的累積現(xiàn)象�？臻g上的累積可以是局部的、區(qū)域的或全球的,在密度上可以是分散的或集聚的,在收稿日期:2007-07-26

基金項目:國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)資助項目(2003CB415104)

作者簡介:鐘華平(1964-),男,江西贛縣人,博士,教授級高級工程師,主要從事水資源可持續(xù)利用研究。E-mail:hpzhong@nhri.cn

外形上可以是點狀的、線狀的或面狀的�？臻g累積在累積影響區(qū)內(nèi)的累積程度可采用“累積度”表示,累積度為累積變化值與環(huán)境閾值或臨界值的比值。

(2)時間累積特征:當兩個干擾之間的時間間隔小于環(huán)境系統(tǒng)從每個干擾中恢復過來所需的時間時,干擾就會產(chǎn)生時間上的累積現(xiàn)象。時間上的累積可以是連續(xù)性的、周期性的或不規(guī)則性的,產(chǎn)生的時間可長可短。時間上的累積可用“累積頻率”表示,累積頻率是指在累積影響區(qū)域的某段時間內(nèi)出現(xiàn)累積效應的時間比率。

流域梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生累積效應,但表現(xiàn)形式復雜多樣。在兩個梯級或多個梯級間,對某一生態(tài)環(huán)境因子可能表現(xiàn)為協(xié)同作用,也可能表現(xiàn)為拮抗作用;同時,對某一生態(tài)環(huán)境因子的某一要素可能表現(xiàn)為協(xié)同作用,而另一要素可能表現(xiàn)為拮抗作用。

流域梯級開發(fā)既有單個水電工程對生態(tài)環(huán)境的影響效應特征,又具有多個水電工程影響效應的群體性、系統(tǒng)性、累積性、波及性和潛在性[3]。

(1)影響效應的群體性　梯級水電工程對生態(tài)環(huán)境的累積效應,是大于單個工程的影響效應之和還是小于單個工程影響效應之和,應視具體情況而定。這就是梯級水庫對生態(tài)環(huán)境影響的群體效應。

(2)影響效應的系統(tǒng)性　流域梯級開發(fā)為流域建立了一個工程群-社會-經(jīng)濟-自然的人類復合生態(tài)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)內(nèi)部之間相互聯(lián)系、相互制約和相互影響,組成了一個具有整體功能和綜合效益的集群。在這個集群中,人和工程對生態(tài)環(huán)境的干擾作用大大加強了,它對生態(tài)環(huán)境的影響性質(zhì)、影響因素和影響后果都是系統(tǒng)的。

(3)影響效應的累積性　流域梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響,其突出的特點就是具有累積性。有些生態(tài)環(huán)境因子的變化,不僅受一個工程的影響,而且還受到梯級其他工程的影響,這些影響具有疊加、累積性質(zhì)。

(4)影響效應的波及性　流域梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境影響的范圍,一般比單一工程對生態(tài)環(huán)境影響所涉及的范圍大,它所影響的區(qū)域,除固定的影響區(qū)、常年影響區(qū)外,還隨工程的施工與運行所涉及的范圍而變化,影響范圍大。

(5)影響效應的潛在性　單個水電工程對生態(tài)環(huán)境的影響效應雖也有潛在性,但易于區(qū)別與防范,而梯級開發(fā)對生態(tài)環(huán)境潛在的影響效應則要復雜得多。在流域已建幾個梯級的情況下,如誘發(fā)地震、塌岸、滑波,潛在著三者同時發(fā)生的可能性,也存在著幾個梯級同時誘發(fā)地震的可能性。

3　流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應

瀾滄江流域高密集的梯級水電工程開發(fā),必然會給瀾滄江流域生態(tài)環(huán)境帶來一些負面影響。瀾滄江是一個完整的生態(tài)系統(tǒng),這個生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定,是在歷史長河中長期、緩慢形成的,而流域梯級水電工程的開發(fā)將改變原有河流的生態(tài)系統(tǒng)。這種梯級開發(fā)阻斷了原有河道的水流連續(xù)特性,從而使瀾滄江中下游的河流形態(tài)、水文情勢發(fā)生變化,進而使原本依存于流域的物種構成、生態(tài)環(huán)境發(fā)生重大變化。瀾滄江流域的梯級開發(fā)將對流域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生明顯的累積效應。

3.1　徑流的累積效應　由于大壩的阻隔作用,瀾滄江梯級水電站的建成,使瀾滄江天然河流原有的徑流過程發(fā)生顯著變化。

(1)阻隔河道,形成水庫群,并抬高各庫區(qū)水位,使瀾滄江原來沿河道連續(xù)漸變的水位線,變成為階梯狀的水位線,水流特征改變十分明顯。

(2)天然河道形態(tài)改變,由河道變?yōu)槭孜蚕嘟拥暮䦷?水面面積增大,水庫蒸發(fā)量隨之加大,并影響局地氣候。瀾滄江梯級水電站建成后,8個梯級水庫面積共約621.2km,比天然河流增加水域面積約

23532.1km,是天然水面面積的7.0倍,多年平均新增蒸發(fā)損失量達2.2億m。

(3)瀾滄江梯級水電站聯(lián)合調(diào)度運行,人為控制下泄流量,使瀾滄江各個庫區(qū)流速沿程分布發(fā)生較大的變化。各庫從庫尾至壩前隨著水深沿程的增加而流速減小,至壩前達到最小。水庫庫容越大,對天然流速的改變越大。據(jù)中國水科院研究,小灣和糯扎渡兩個特大型水庫,壩前平均流速將約為0.01m s,2

漫灣、大朝山和景洪水庫壩前平均流速約為0.10m s。

(4)瀾滄江梯級水電站的建成運行,將在一定程度上起到消峰減量作用,對下湄公河徑流量有明顯的調(diào)節(jié)作用,使枯季徑流增加,汛期徑流減少。當龍頭水庫小灣水電站和最大調(diào)節(jié)水庫糯扎渡水電站建成后,這種調(diào)節(jié)作用將更加明顯,對下游河段水文情勢影響顯著。長遠來看,這種水文情勢的變化對下

[4]游國家是有利的,但在梯級水庫建成蓄水初期,尤其是小灣和糯扎渡水庫蓄水初期,將使壩下游河段

水位明顯降低、流量減少。雖然瀾滄江徑流量僅占瀾滄江-湄公河流域徑流量的16%,但根據(jù)泰國-老撾邊境ChiangSaen水文站的監(jiān)測數(shù)據(jù),1962～1992年平均最小徑流量為752m s,而1993～2003年平均最小徑流量為569m s,即在漫灣水電站建成后,年平均最小徑流量減少了近25%。在旱季最枯的

[5,6]4月份,瀾滄江的徑流量占到了湄公河柬埔寨河段徑流量的45%,因此瀾滄江梯級大壩蓄水初期,對

下游河段徑流量的影響較大。

3.2　水溫的累積效應　水溫是水生生態(tài)系統(tǒng)最為重要的因素之一,它對水生生物的生存、新陳代謝、繁殖行為以及種群的結(jié)構和分布都有不同程度的影響,并最終影響水生生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程、結(jié)構以及功能。

水庫建成蓄水后,水位大幅度抬升,一些深水大庫在夏季將出現(xiàn)水溫穩(wěn)定分層現(xiàn)象,表現(xiàn)為上高下低,下層庫水的溫度明顯低于河道狀態(tài)下的水溫,從而導致下泄水水溫降低,并影響下游梯級的入庫水

[7]溫。瀾滄江流域梯級開發(fā),在改變河道徑流的年內(nèi)分配和年際分配的同時,也將相應地改變水體的年內(nèi)熱量分配,引起水溫在流域沿程和縱向深度上的梯度變化。水溫的沿程變化在下游100km以內(nèi)都難以消除[8]3[5]3,如果兩級大壩之間小于這個距離,就會產(chǎn)生累積效應。

瀾滄江的梯級開發(fā)使各水庫基本首尾銜接,這一影響將逐級傳遞,每一個水庫的水溫不僅會受到本身由于水位抬升和水量增加帶來的影響,同時還受上游梯級的共同作用,使下泄水的水溫降低更加明顯。如漫灣水庫水溫不僅受本身建庫的影響,且還受小灣下泄水流水溫的影響,而大朝山水庫則同時將受漫灣和小灣水庫下泄低溫水的累積影響。隨著干流上梯級電站數(shù)目的增加,水溫的空間累積效應將會更加明顯,上游庫區(qū)的下泄水將可能對其下游幾個庫區(qū)的水溫產(chǎn)生空間累積效應。

3.3　水質(zhì)的累積效應　瀾滄江流域現(xiàn)狀水質(zhì),總體上呈惡化趨勢,清潔水體逐年減少。干流上、中游水質(zhì)較好并基本保持穩(wěn)定,下游水質(zhì)惡化趨勢明顯。按照湖庫標準評價,瀾滄江干流總磷在各監(jiān)測斷面均超標,為Ⅴ類水質(zhì)。隨著瀾滄江流域的梯級開發(fā),河流水質(zhì)將進一步惡化。

(1)流域梯級開發(fā)使河流湖庫化,特別是建在流域下游的水庫,湖庫富營養(yǎng)化是水庫的主要生態(tài)環(huán)境問題。梯級開發(fā)后,形成梯級水庫,水流減緩,水中溶解氧急劇降低,導致水體自凈能力減弱,水環(huán)境容量發(fā)生改變,對污染的混合能力和稀釋能力減弱;同時,庫區(qū)周邊和上游大量未經(jīng)處理的生活廢水、畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水、施工廢水和雨季地表徑流源源不斷地直接進入瀾滄江,河流水質(zhì)將呈下降趨勢,庫區(qū)水體污染加重。

(2)由于下泄水量減少,導致河流挾沙能力降低,挾沙顆粒細化,降低了對金屬粒子的吸附能力,造成沉淀,使有毒、有害物質(zhì)沉積于水庫,影響水質(zhì)。這些物質(zhì)長期積累,是潛在的二次污染源。

(3)金屬礦采選、冶煉造成瀾滄江重金屬污染。瀾滄江上游一些支流,開采鉛鋅礦污染水域,造成重金屬鉛、鎘等指標超標。目前,已建成的漫灣庫區(qū)水域,重金屬(汞、鎘、鉛、鉻、鋅和銅)的累積影響加重較為明顯,濃度增加的趨勢不能忽視。

(4)工程施工期間排放的生產(chǎn)廢水、生活污水等,如不加以處理和控制,任意向瀾滄江里排放,將對施工江段的水質(zhì)造成局部污染,并影響下游水庫的水質(zhì),且累積效應十分明顯。

(5)由于水庫還有著溫度調(diào)節(jié)和營養(yǎng)物沉淀的作用,對下游水質(zhì)也有較大的長期的間接影響。

3.4　泥沙的累積效應　由于水庫的攔沙作用,影響河流的沖淤與輸沙,打亂了原有河流的輸沙平衡,上游來沙大部分被攔于各梯級庫內(nèi),下泄水量中含沙量大大減少。流域梯級開發(fā)對泥沙的攔截可以達到99%[9],累積效應顯著。

瀾滄江流域梯級水電工程建成蓄水后,各庫區(qū)的泥沙主要來源有:

(1)水土流失。由于土地開墾(尤其是坡地開墾)、植被破壞造成水土流失。1980年代以來,瀾滄江

含沙量和輸沙模數(shù)均有增大的趨勢,以下游的嘎舊-景洪段最大。流域的梯級開發(fā),使庫區(qū)以上地區(qū)的泥沙淤積在庫內(nèi),這是一種相對緩慢、長期和沿程的泥沙淤積。另一種是相對快速、短暫和集中的泥沙淤積,即梯級水電站工程建設造成的水土流失。工程建設造成水土流失的區(qū)域分布主要在施工區(qū)和移民安置區(qū)。施工區(qū)范圍相對集中,影響水土流失的主要因素為主體工程開挖、砂石料場開挖,棄渣場、場地平整和道路修建,上述施工活動將大面積擾動施工區(qū)地表,破壞原有地貌和植被,產(chǎn)生嚴重的水土流失。

(2)庫岸坍塌、滑坡。梯級水庫蓄水后,水位抬高、水面擴大,造成水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件改變,影響庫岸穩(wěn)定,在局部庫段可能引起庫岸坍塌或山體滑坡,并使大量泥沙集中的庫區(qū)。庫岸坍塌或滑坡在經(jīng)歷一段再造過程后,才能達到新的平衡。

(3)礦產(chǎn)資源開發(fā)。開采礦藏,產(chǎn)生大量的尾礦,這些尾礦堆積在山間河谷,在造成環(huán)境污染的同時,也產(chǎn)生水土流失,造成大量泥沙富集在庫區(qū)中。

3.5　對魚類的累積效應　由于大壩阻隔河道,將原本連續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)分割為壩上、壩下多個孤立的系統(tǒng),截斷水生生物的自然通道,使河道下泄水流的流速、水深、渾濁度和懸浮物質(zhì)等水流系統(tǒng)發(fā)生變化,導致水生生物生境(生境面積、生境規(guī)模、適宜生境等)突變并產(chǎn)生累積效應,影響水生生物多樣性,對水生生態(tài)系統(tǒng)造成危害。北美一項研究表明,全球估算瀕于滅絕的淡水魚達到已知種類的30%,大壩建設是淡水物種滅絕的主要原因之一[9][10]。梯級大壩對水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生累積影響效應。

瀾滄江流域梯級水電站全部建成蓄水后,流域內(nèi)將形成流速緩慢的多個大型、特大型人工湖,破壞魚類洄游通道的完整性與連續(xù)性,對瀾滄江流域的魚類和數(shù)量將造成較大的影響。

(1)大壩的建成隔斷魚類的洄游通道,阻斷魚類的遷徙,造成魚類生境的片段化,阻斷魚類種群間的基因交流,最終導致瀾滄江區(qū)域洄游魚類乃至整個瀾滄江-湄公河流域洄游魚類的絕跡。

(2)水庫大壩建設將改變原天然狀態(tài)下的水生生態(tài)環(huán)境,使急流淺灘的水生生境變?yōu)樯钏暮䦷焐�。區(qū)內(nèi)水流變緩,使一些適應原河道生境的喜急流淺灘生境的魚類受到影響,如常年生活在激流中底棲的種類(如野鯪亞科、鰍科),以及喜流水性生活的中下層種類(如鲇科、鲅亞科、長臀科等),不僅會失去原有的棲息、繁殖場所,還將失去餌料來源。瀾滄江西洱河支流梯級水電站的建設使魚類生存條件遭

[10]到嚴重破壞,幾乎沒有漁獲物記錄;已建的漫灣電站壩上庫區(qū)與壩下相比較,流水魚類明顯減少。

(3)來自上游水庫的下泄低溫水對喜高溫環(huán)境的魚類也存在一定的影響。低溫水影響喜高溫環(huán)境魚類的新陳代謝、繁殖行為,隨著瀾滄江生境的改變,水溫產(chǎn)生累積效應,最終影響到喜高溫環(huán)境魚類的生存狀態(tài)。

(4)高壩水頭下泄時,高速水流表面形成的負壓,將空氣中的N2、O2和CO2吸入到壩下水體內(nèi),對壩下水體產(chǎn)生劇烈的曝氣過程,使下泄水中氣體呈過飽和狀態(tài)。水中溶解氣體的增加,會對水生生物產(chǎn)生重要影響,不僅會破壞水生生物原有的生存環(huán)境,而且還會直接導致某些生物產(chǎn)生疾病。瀾滄江中、下游梯級水電站建成運行后,各梯級水電站首尾連接,各梯級的下泄流量均比較大,特別是小灣和糯扎渡兩個水電站為特大型水電站,上、下游水位差上百米,下泄水會造成水中溶解氧過飽和現(xiàn)象,對魚類產(chǎn)生不利影響。

4　結(jié)語

生態(tài)環(huán)境累積效應既包括同類生態(tài)環(huán)境影響的加和作用,也包括不同生態(tài)環(huán)境影響的協(xié)同或拮抗作用。從協(xié)調(diào)水電工程開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護之間的關系來看,應使生態(tài)環(huán)境累積效應最小化,包括生態(tài)環(huán)境效應的累積區(qū)最小、累積度最低和累積頻率最低幾方面。從單一水電站的角度看,可能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較小的影響效應,但多個梯級水電工程開發(fā)的迭加,往往會產(chǎn)生加和效應或協(xié)同作用。流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應十分復雜,當生態(tài)環(huán)境累積程度超過其閾值范圍,將使生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)崩裂性的累積效應。生態(tài)環(huán)境累積效應問題將成為未來水電工程建設的限制性因素。

瀾滄江流域梯級開發(fā)對流域的徑流、水質(zhì)、水生生境、生物多樣性、社會和經(jīng)濟結(jié)構等多方面產(chǎn)生影

響。瀾滄江流域梯級開發(fā)帶來的生態(tài)環(huán)境問題關系到流域可持續(xù)發(fā)展。由于瀾滄江流域梯級開發(fā)破壞原有的河流生態(tài)系統(tǒng),且河流生態(tài)系統(tǒng)的變化是急劇的、具有累積效應的,因此瀾滄江流域梯級開發(fā)應以流域的生態(tài)環(huán)境可承受程度作為臨界尺度,控制生態(tài)環(huán)境累積效應。通過協(xié)調(diào)流域水電工程開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護的關系,達到瀾滄江流域人與自然和諧相處。

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CumulativeeffectsofLancangRiverbasincascadehydropower

developmentonecologyandenvironment

ZHONGHua-ping,LIUHeng,GENGLei-hua

(StateKeyLaboratoryofHydrology-WaterResourcesandHydraulicEngineering,

NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing　210029,China)

Abstract:Theriverbasinscascadehydropowerdevelopmentmaycausethecumulativeeffectsonecologyandenvironment.Itwasexpoundedthatthecharacteristicsofcumulativeeffectsofthespatialandtemporalscope,andthatofcolonial,systematic,cumulative,diffusibleandpotentialeffects.Thecumulativeeffectsonrunoff,watertemperature,waterquality,sedimentsandfisheswasanalyzedbasedonthe8-damschemeonthemiddleandlowerreachesoftheLancangRiverbecompletedandoperated.Then,itwasshowedthatthecumulativeeffectsoftheLancangRiverbasincascadehydropowerdevelopmentonecologyandenvironmentshouldbecontrolledaccordingtothecriticalthresholdsofsustainabledegreesofecologyandenvironmentinthebasin.

Keywords:cumulativeeffect;cascadehydropowerdevelopment;ecologyandenvironment;LancangRiver

 

DOI:10.13243/j.cnki.slxb.2007.s1.124 水 利 學 報 2007年10月 文章編號:0559-9350(2007)增刊-0577-05SHUILI XUEBAO增刊 瀾滄江流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應 鐘華平,劉　…

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  本文關鍵詞：瀾滄江流域梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境累積效應，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：180053