小浪底水利工程的环境效应

大型水利工程的环境效应研究 以小浪底水利枢纽工程为例 摘 要：环境效应是指由环境变化而产生的环境效果。大型水利工程的建设不可 避免的会造成人为的改变当地的环境，从而引发一系列的环境效应。这里以小 浪底水利枢纽工程为例，来探究水利工程建设对库区、库周和黄河下游的环境 效应。 关 键 词：小浪底；水利工程；环境效应 新中国成立以来，大规模的水利工程建设使我国初步形成了防洪、排涝、 灌溉、供水、发电于一体的水利工程体系，这些水利工程的建设在防御水旱灾 害、改善生态环境和调水蓄沙等方面发挥了至关重要作用。然而，水利工程建 设在给人类带来福祉的同时，也对环境产生了一定的影响。分析水利工程建设 对环境产生的影响，有利于正确认识和应对水利工程建设产生的各种环境问题， 以实现水利工程与生态环境的协调发展。本文以小浪底为例，来探究小浪底水 利工程建设的环境效应。 1.小浪底水利枢纽工程概况 小浪底水利枢纽位于黄河干流上最后一段峡谷的出口处。上距三门峡大坝 130km，下距郑州花园口 128km，控制流域面积 694000km2，占黄河流域面积的 92.30%，是三门峡大坝以下河段惟一能够取得较大库容的控制性工程。小浪底 水利枢纽工程从 1991 年 9 月开始前期准备工程施工，9 月 12 日主体工程开工， 2001 年底基本建成。 小浪底水利工程建成后在防洪、排涝、灌溉、供水、发电等方面发挥了重 要作用，取得了显著的社会效益、生态效益和经济效益。然而大型水利工程的 建设不可避免的会造成人为的改变当地的环境，从而引起一系列的环境效应。 所以探究小浪底运行以来所引起的环境效应，从而趋利避害以促使小浪底更好 地发挥其自身作用是十分必要的。 2.小浪底工程建设以来库区及库周的环境效应 库区系指 275m 水位线以下的约 272.3km2的区域；库周系指小浪底坝址与 三门峡大坝区间的集流区，总面积约 5756km2；库区、库周是移民搬迁、工程施 工、水库蓄水最直接的影响区。大型水利工程建设初期随着工程建设最先影响 到的就是库区环境。1 2.1 库区水质水温的变化 2.1.1 库区水质的变化 在小浪底工程建设期间，李晨1对小浪底库区水质进行预测，他认为小浪 底的来水量 98%来自于三门峡水库。三门峡库区多年水质监测表明出库水质标 准为一级。因此，他预计未来小浪底水库的水质将是良好的，可满足下游工农 业及其他用水要求。然而自截流蓄水以来，受上游来水、入库支流以及库区淹 没等原因所产生的污染影响，水质不容乐观。22003 年，小浪底水库在八里胡 同以下曾出现大面积绿藻，水体变为黄褐色，呈现富营养化趋势。2009 年 3 月 至 2010 年 5 月，苏畅等人依据水环境监测规范(SL219-98)和地表水环 境质量标准(GB3838-2002)的规定，对小浪底库区表层水质进行了监测，结果 表明，水质类别为类的占 9，水质类别为类的占 60，水质类别为类 的占 19，水质类别为 V 类的占 9，水质类别为劣 V 类的占 3。3由此表 明小浪底水库的水质总体较好，基本达到类水质目标，各水质参数年内无明 显变化规律。小浪底水库上游黄河来水水质较差，为类劣类，是库区污 染物的主要来源，今后应加强对小浪底水源监测，防止富营养化现象产生。 2.1.2 库区水温的变化 李晨还预测蓄水调节期(每年 10 月至次年 6 月)蓄水时，库水出现水温分层； 汛期(7-9 月)敞泄时，库水上下混合不分层。据目前观测发现：水库蓄水后， 水深增大，水体交换速度减缓，改变了水气交界面和水体内部的热量传输过程， 水库水温出现分层现象，随水深的增加水温降低。按照小浪底水库的运行方式， 春季升温期下泄深层冷水，下泄水温较天然河道水温低；汛期水库低水位敞泄 运行，下泄水流水温主要受来水控制，与天然河道水温接近；冬季降温期下泄 水温比天然河道水温略高。坝下小浪底水文站原河道水温月变化范围为 2.0- 26.5，温差为 24.5 ；水库蓄水后，下泄水温月变化范围为 8.1-26.1 ， 温差为 18.0 ，比天然河道温差变化幅度小 6.5。春季下泄的低温水流经过 长距离输送，灌溉水流起到增温作用，对农田灌溉影响程度有限；冬季下泄水 温略高于天然河道，减少了河道流凌量，对凌情影响有限。 2.2 局地小气候的变化 相关文献显示，大型水库的修建必将对库区及库周一定范围内的气候与环 境、交通运输、工农业生产以及水域和陆地生态产生一定程度的影响，水库总 库容在 10 亿 m3以上，水域面积在 100 km2以上的大型水库对周边气候与环境 的影响较明显4。介玉娥5等通过对水浪底小库淹没区的济源、孟津、新安、渑 池、垣曲以及非淹没区蓄水前(1988 -1997 年)、后(1998 -2007 年)的降水量、气 温、光照、蒸发量等气象要素进行统计分析，研究发现小浪底水库蓄水后，库 区降水量明显增加，平均增幅 16. 9%，能影响到周边 55km 左右的范围；库区 和周边的温度均呈增高趋势，其中春季平均气温增高 1. 5，夏季变幅不大， 秋季平均增高 0. 5，冬季平均增高 0. 6；夏、秋季日照和蒸发量显著减少， 轻雾日数明显增多，大雾影响范围为 30 km 左右，相对湿度呈略增大趋势。张 姣姣等人6利用小浪底库区及周边地区具有代表性的 12 个气象观测站 1988- 2007 年的逐日雷暴资料进行统计分析，研究发现小浪底水库蓄水后库区和距离 库区较近的区域年雷暴日数呈增多趋势，远离库区的区域年雷暴日数呈减少趋 势。库区蓄水对雷暴日数的季节变化影响明显，蓄水后较蓄水前雷暴日数秋季 增加，夏季减少。 2.3 库区及库周生物多样性的变化 水利工程建设对生物多样性产生的影响通常可分为对陆生生物和水生生物 产生的影响7。小浪底水库蓄水运行后，水面面积的增加、水体质量的提高为 水生生物的生长提供了良好的环境。同时，库周淹没影响了陆生植物资源和陆 生动物的栖息环境。8小浪底水库新安峪里曾是北方铜鱼的重要产卵场所 ，但 大坝的建成不仅破坏了水生生物的栖息场所 ，也造成黄河流域水体连通性下降 阻断了大量洄游鱼类的通道 ，导致洄游性鱼类无法洄游生长，数量明显下降 ，甚至绝迹。据调查，与上世纪 80 年代相比，淡水洄游鱼类减少了 49，最 为典型的洄游鱼类如北方铜鱼，自 2002 年最后一次人们见到，已近 10 年不见 其踪迹，被专家列入灭绝物种目录。 2.4 促进了小浪底水利风景区的开发 小浪底水库蓄水后库区水面达 27800hm2，最大蓄水量 1265108m3，水 面长达 200km，是中国北方最大的人工湖泊。9湖中岛屿林立，港湾交错，沟 壑纵横，夏日水涨，更是烟波浩渺。湖的两岸，群山连绵 ，老的地层为第四纪 黄土覆盖。小浪底水库蓄水后，为了保护母亲河，黄河小浪底水利枢纽建设管 理局在黄河故道原第二标段堆料场建起了以大坝为依托 ，以水 、草 、林为特 色的大型生态园林，使库区的生态环境进一步得到改善。由此可见小浪底水利 风景区的水文、地质、生物、工程、文化景观齐备，环境良好。开发利用条件 及管理较好，具有广阔的旅游发展前景。 3. 小浪底工程建设以来对黄河下游的环境效应 3.1 对黄河下游河道冲淤的影响 黄河小浪底水库于 1999 年 10 月下闸蓄水，自 2002 年起，小浪底水库实施 了调水调沙，小浪底水库 126 亿 m3的总库容和 75 亿 m3的淤沙库容可以对出库 水沙进行有效的调节，显著改善下游河道的来水来沙过程，调水调沙下泄的水 流造成了下游河道的全线冲刷，扭转了 20 世纪末期以前出现河床严重淤积，河 道日益萎缩的局面，并正在向有利的方向发展。以付春兰10根据泺口水文站 2001 年至 2011 年实测资料统计分析出：主汛期由占全年总水量 64.7%的来水量 带走了占全年总沙量的 85.3%的来沙量，主要是由调水调沙期的大于或等于 2500m3/s 以上流量，此流量级的相应的流速也大、挟沙能力也大，能携带大量 泥沙流向下游，使河道得到强烈冲刷。由此可见小浪底水库调水调沙对于冲刷 河道及今后黄河下游改造有显著作用。 3.2 对下游湿地环境的影响 研究表明由于小浪底的蓄水调节作用，使沿黄地区引黄灌溉的水量增加， 相应引黄退水量也增多，这对黄河下游湿地系统范围内动植物的生长繁殖较为 有利。11小浪底工程建成后，由于调水调沙作用，使引黄水含沙量明显减少， 相应引黄退水的含沙量也少了，从而有效地减少河道和湿地的淤积量，防止水 域底部因淤垫变浅和缩小范围，避免水生群落向旱生动植物群落演化，对于湿 地保护也起到十分重要的作用。但到正常运用时期,引黄退水的含沙量将会增加, 湿地又面临新的淤积，再加上人类活动的加剧，湿地生态将面临新的威胁，如 不采取相应的措施，将降低水生物的数量和质量，使水禽的栖息环境恶化。但 是小浪底工程建成后，由于水库库区前期拦沙作用和后期的“蓄清排浑”调度 措施,将对古黄河三角洲湿地生态改良产生不利影响。 3.3 使得沿黄水源地及灌区补给水源得以保证 小浪底水库运行后,受水库工程调蓄作用(非汛期放水、汛期蓄水)，下游来 水受季节性影响减弱，水环境大为改观。稳定的径流量使下游灌区得以安全运 行和发展，各灌区实灌面积得以稳定和发展。12黄河下游傍河水源地补给主要 来自黄河侧渗，因此稳定的黄河径流量是水源地正常运行的保证。小浪底水库 运行后,下游流量稳定，改变了地下水不合理开采使灌区土地沙化现象及生态环 境逐步恶化的局面，提高了水源地运行的安全性和稳定性，城市供水安全得到 保证，灌区水利系统得以恢复和发展，农业经济效益显著。 4. 结 语 通过对小浪底水库运行 10 多年来环境变化研究成果分析，不难发现小浪底 水库调度运行发挥了巨大的综合效益，小浪底水利工程的合理的生态调度把对 周边环境产生的不利影响降低到了最低，积极的、正面的影响占据了主导地位。 水库调度运用对周边环境的影响是长期存在的，应不断加强环境监测分析并做 出正确预测，提出切实可行的环境保护及治理策略，使库区环境质量维持在一 个合理的水平，适时调整水库的调度运行方式，真正达到人与自然和谐相处。 参考文献： 1李晨小浪底水利枢纽环境影响评价J 人民黄河，1993（3）：57- 60 2宋华力，杨勋兰，等小浪底水库水环境质量分析与评价J人民黄河， 201335（7）：57-59 3苏畅，张金水，等小浪底水库富营养化趋势分析J人民黄河，2013 35（6）：73-79 4傅抱璞小气候学M 北京：气象出版社，1994: 263298 5介玉娥，胡玉梅,等小浪底水库蓄水后气候变化对生态、农业的影响 J 气象与环境科学，200932：252-255 6张姣姣，介玉娥，等小浪底水库蓄水前后雷暴气候变化特征分析J气 象与环境科学，201033（1）：52-56 7翁立达，赵琛山中国水利水电工程的环境保护J水利学报，2000(9)： 73-77 8祁志峰小