长江中上游水电工程开发对生态地质环境的影响.doc

长江中上游水电工程开发对生态地质环境的影响长江上游地域辽阔、地质资源丰富、规模巨大，蕴涵巨大水力资源。长江上游地区水能资源理论蕴藏量居全国之首，其中可开发水能资源装机容量达18993万kw，年发电量9889亿kwh，占全国可开发量的50.2%。西南地区水电开发建设正如火如荼的展开，仅金沙江、乌江、雅砻江、大渡河流域规划建设20余座大型水电站，总装机容量达9000万千瓦。1、金沙江流域国务院批准的长江流域综合利用规划简要报告表明，以溪洛渡建设为开端，金沙江中下游将规划兴建梯级电站12座，装机总容量为5858万千瓦，年发电量为2632亿千瓦时。2002年，国家正式授权中国三峡总公司先期开发金沙江下游河段的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4座电站。这4座电站的装机总容量达3850万千瓦，年发电量为1744亿千瓦时。乌东德电站：位于四川省会东县与云南省禄劝县交界的峡谷区，是金沙江下游河段四个水电梯级乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝的第一个梯级。装机容量740万千瓦。双曲拱坝高235m。工程预计2009年开工，2020年基本建成。白鹤滩电站：位于金沙江下游四川省宁南县与云南省巧家县交界的峡谷区，是金沙江下游梯级中的第二级。装机容量1250万千瓦。双曲拱坝高277m。工程预计2010年前后开工建设。溪洛渡电站：位于四川省雷波县与云南省永善县交界的深山峡谷，是金沙江下游梯级中的第三级，装机总容量1260万千瓦，位居世界第三。最大坝高278m，属世界特高拱坝，枢纽泄洪总功率近1亿千瓦，为目前世界上已建成拱坝枢纽泄洪功率最高水平二滩电站的3倍。工程于2005年正式开工建设，预计2013年6月首批机组发电，2015年工程全部竣工。向家坝电站：位于四川省宜宾县和云南省水富县交界的金沙江峡谷出口处，上距溪洛渡水电站约196公里。是金沙江流域水利资源梯级开发的最后一级水电站。装机容量600万千瓦，坝高161m。该工程于2006年正式开工建设，预计2015年工程全部竣工。2、乌江流域根据国家发改委关于乌江干流规划报告审查意见的复函，乌江干流梯级开发方案按普定、引子渡、洪家渡、东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林、沙沱、彭水10个梯级。已建东风、乌江渡、普定、引子渡水电站。陆续开工建设的有洪家渡、彭水、构皮滩、思林、沙沱水电站。较大的电站有：构皮滩电站：乌江第五级构皮滩水电站是贵州省最大的水电站。位于乌江干流中游，贵州省中部的余庆县境内。大坝设计为高拱坝，坝高达232.5 m，是国内在建水电站中坝高排在第三位的混凝土双曲拱坝。总装机容量300万千瓦。因工程规模大，调节性能好，技术指标优越，地理位置适中，成为向广东送电的外区电源中条件最好的站点之一。思林电站：位于贵州省思南县境内，为乌江干流梯级开发的第六级电站。装机容量100万千瓦，设计坝高117m。沙沱电站：位于贵州省东北部沿河县境内，系乌江干流规划开发的第七级梯级电站，装机容量100万千瓦。3、雅砻江流域雅砻江流域按11个梯级水电工程开发。主要大型水电站有：锦屏一级电站：位于盐源县和木里县境内，装机容量360万千瓦，双曲拱坝坝高305m，为世界第一高拱坝。锦屏二级电站：位于木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，系雅砻江卡拉至江口河段规划的5个梯级电站之一，装机容量480万千瓦，上游紧邻锦屏一级，下游依次为官地（180万千瓦）、二滩（330万千瓦,已投产）、桐子林电站（45万千瓦）。官地电站：位于四川省凉山彝族自治州西昌市与盐源县交界的雅砻江打倮河湾段上。该电站是雅砻江卡拉至江口河段水电规划5级开发方式的第3个大型梯级电站，总装机容量为180万千瓦。杨房沟电站：位于木里县境内，装机容量为200万千瓦。卡拉电站：位于木里县境内，装机容量为106万千瓦。4、大渡河流域大渡河流域按22个梯级水电工程开发，总装机容量2360万千瓦，年发电量1130亿千瓦时。瀑布沟电站：位于大渡河中游汉源县和甘洛县境内，是大渡河干流规划的第17级水电站，总装机容量330万千瓦。深溪沟电站：位于汉源县和甘洛县交界处，是大渡河干流规划的第18级水电站，其上一梯级为建设中的瀑布沟水电站，下一级为规划的枕头坝水电站。装机容量66万千瓦。是瀑布沟电站的反调节水库。大渡河流域其他各项水电工程前期工作也在加紧进行。大岗山、双江口、猴子岩、金川电站已通过预可研或可研审查。5、岷江流域岷江流域按23个梯级水电工程开发，总装机容量213.78万千瓦。6、南水北调(西线)工程工程规划区位于青藏高原的东北部，海拔30004500米。根据规划方案，在长江上游的通天河、雅砻江和大渡河上游筑坝建库，总库容最大为318.2亿m3，采用深埋长隧洞穿过长江黄河分水岭巴颜喀拉山引水至黄河上游。考虑可调水量及工程规模，目前选取通天河的歇马直门达、雅砻江的宜牛仁青里和大渡河的灯塔斜尔尕为规划的重点引水河段，黄河贾曲口以上为受水河段(图1)。图1 南水北调西线工程示意图1、坝址 2、抽水线路及长度 3、自流线路及长度随着流域梯级水电开发工程的加快，遇到的环境地质问题愈来愈多，如水文地质问题、水库诱发地震、库岸再造、水库渗漏、水库淤积等环境地质问题。并具体表现在以下几个方面：1、对周围气候的影响一般情况下，地区性气候状况受大气环流所控制，但修建大、中型水库及灌溉工程后，原先的陆地变成了水体或湿地，使局部地表空气变得较湿润，对局部小气候会产生一定的影响，主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响。（1）对降雨量的影响（a）降雨量有所增加：这是由于修建水库形成了大面积蓄水，在阳光辐射下，蒸发量增加引起的。（b）降雨地区分布发生改变：水库低温效应的影响可使降雨分布发生改变，一般库区蒸发量加大，空气变得湿润。根据对二滩等水电站实测资料表明，库区和邻近地区的降雨量有所减少，而一定距离的外围区降雨则有所增加，一般来说，地势高的迎风面降雨增加，而背风面降雨则减少。（c）降雨时间的分布发生改变：对于长江上游大型水库而言，夏季水面温度低于气温，气层稳定，大气对流减弱，降雨量减少；但冬季水面较暖，大气对流作用增强，降雨量增加。（2）对气温的影响水库建成后，库区的下垫面由陆面变为水面，与空气间的能量交换方式和强度均发生变化，从而导致气温发生变化，年平均气温略有升高。2、对河流水文及周围水文地质条件的影响大坝修建、水库蓄水后改变了下游河道的流量过程，从而对周围环境造成影响。水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流，往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，同样径流式水电工程也因引水发电而致使闸坝下游同样出现断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题。具体表现在：（1）下游河道、湖泊或池塘断绝水的来源而干涸这在岷江流域都江堰茂县河段表现的最为典型，发源于邛崃山脉和岷山山脉的岷江，上游（源头到成都）主要有杂古脑河、黑水河两条支流。按照国家能源部水电发展规划，在都江堰以上区域，岷江流域总共将建设27个电站，其中15万千瓦以上的电站9个，15万千瓦以下到5万千瓦的9个，而5万千瓦以下的还有9个。这些水电站，在西部大开发实施以来已相继开工建设或者准备开工。目前在黑水河上准备开工的有3个，杂古脑河上已经开工的有4个，岷江干流上已开工和准备开工的加起来共有6个；其中最近的两个工地距离不过10km。由于按流域最大水能开发为目标的水电工程开发（且均以隧洞引水径流式发电为主），使其中的局部河段不仅在枯水季节断流，就是在丰水季节的79月分也出现断流，如在2006年78月，在岷江的映秀湾太平驿福堂水电站河段以及姜射坝铜钟河段曾出现近40多天断流，对当地局部水文条件产生了不利影响（见照片1、2）。照片1 岷江流域正在修建的径流式水电站照片2 岷江局部河段因引水发电导致的河道断流一方面由于断流改变了局部小气候环境，使沿河两岸地段气温升高，气候干燥；另一方面又使沿河农田灌溉受到影响，使沿河居民生产和生活受到不利影响。（2）下游地区的地下水位下降，使局部地段人民生活用水造成困难岷江沿岸人口密集，然而贫困现象突出，岷江上游区域森林覆盖率低，干热河谷面积广，水土流失严重。在此条件下岷江流域水源涵养能力本身已大为降低。近几十年里，岷江枯水期流量逐渐减少，而汛期流量逐渐增大。其年均输沙量达到1000万吨，为长江上游各大支流水系之最。而大量水电站的修建所造成的部分河段断流，又使得断流河段局部气候及水文地质条件发生改变，一个突出的问题是，使这些断流部位的两岸河流阶地地下水位下降，使原本依靠地下水生活的当地居民不仅造成饮水困难，而且对生产也带来不利影响。（3）部分流域的过度水电开发，可能使该流域旅游价值大打折扣，亦可能带来严重的地质灾害仍以岷江为例，在岷江的都江堰以上河段，过度的水电开发，已使该流域旅游价值大打折扣。早有人文学者说过，“如果没有岷江，就没有泽被千古的都江堰，也就没有物产丰饶，水旱从人的成都平原，没有以三星堆、金沙为中心的长江上游奇异瑰丽的远古文明，更不会有繁荣富庶的今天。”世人对岷江的上述评价并不为过。岷江一路串起了4处世界遗产，而且仅在上游，就还有多处可与遗产媲美的地方：雪宝顶、米亚罗、牟尼沟、四姑娘山等。但是一个个已经和即将建成的大坝，不仅让岷江的水流条件发生了根本性的改变，而且对整个流域河段的自然生态环境造成了破坏。隧洞引水式开发造成了河水从隧洞中引流，致使河床在枯水期断流，丰水期水量减少。不仅使得曾经是汹涌湍急的岷江水在局部发生断流，而且沿着岷江的旅游公路一侧的山体，因大量的水电及其配套工程修建，原本较为脆弱的地质环境更为恶劣，以紫坪铺水电站及其因此而改建的国道213公路为例，坝区库区段地质灾害频繁发生，使得游览九寨沟的游客不仅时常遭受堵车之苦、身心疲惫，而且沿途自然景色的改变也失去了自然之美。因此流域生态系统改变后，九寨沟等旅游胜地原来的魅力也可能大打折扣（照片3和3）。照片3 庞大的引水管道改变了自然和谐的岷江河道照片4 修建水电站对自然地质环境条件的改变同时如上所述，由于岷江流域自然地质环境复杂、且脆弱，自然地质灾害发育，而在流域内大量修建水坝，可能会诱发新的地质灾害。如岷江上游的茂县、松潘等地区，河流两岸侵蚀作用强烈，谷坡陡峻，山峦高耸，山体破碎，植被稀疏，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频频发生，水电工程极可能诱发新的地质灾害或加剧原有地质灾害发育现状。而岷江正在施工的各梯级水电站之间，两岸边坡陡峻，局部间夹部分缓坡台地。而这些缓坡台地上的耕地和村落，往往分布在滑坡体或大型泥石流沟口堆积扇上。一旦水电站蓄水，这些原本多为第四系块碎石山体以及其他易被侵蚀风化的砂页岩等软岩，在内、外应力作用下，随时可能活动成灾。而一旦成灾，这些小库容电站或径流引水式电站可能无法承受，造成连带性、毁灭性的灾难。（4）对土壤的影响高坝水库蓄水后，由于地下水位抬升，会引起库区土地浸没、沼泽化和盐碱化。 浸没。在浸没区，因土壤中的通气条件差，而造成土壤中的微生物活动减少，肥力下降，影响农作物的生长。 沼泽化。水位上升引起地下水位上升，土壤出现沼泽化、潜育化，过分湿润致使植物根系衰败，呼吸困难，影响土地耕作。盐碱化。由库岸渗漏补给地下水经毛细管作用升至地表，在强烈蒸发作用下使水中盐分浓集于地表，形成盐碱化，使土地失去耕种能力。同时土壤溶液渗透压过高，又可引起植物生理干旱，减少农作物产量。（5）频繁的停、放水，对下游人民生活造成不利影响以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水和水产养殖等均有较大影响。岷江流域紫坪铺水电站2006年因频繁断水、放水，导致下游人民生活造成影响（如不规则的放水往往使下游居民防不胜防，不仅造成灌溉引水不正常，而且使在河道中生产和生活人员被冲走而造成伤亡）。综上所述，水电开发必须注意合理保护环境，真正做到“和谐水电”，减少对周围生态及地质环境的根本性改变，是非常必要的。3、对河道水体的影响河流中原本流动的水在水库里停滞后便会发生一些变化。首先是对航运的影响，比如过船闸需要时间，从而对上、下行航速会带来影响。同时，水电工程的修建也可提高原有河道的航运能力，如嘉陵江广元至重庆段，原有水位较低，不利于船只行驶，而嘉陵江渠化水电工程的修建大大提高了嘉陵江的航运能力；水库水温有可能升高，水质可能变差，特别是水库的沟汊中容易发生水污染，如水华现象的出现；水库蓄水后，随着水面的扩大，蒸发量的增加，水汽、水雾就会增多等等。这些都是修坝后水体变化带来的影响。水库蓄水后，对水质可产生正负两方面的影响。（1）有利影响库内大体积水体流速慢，滞留时间长，有利于悬浮物的沉降，可使水体的浊度、色度降低。库内流速慢，藻类活动频繁，呼吸作用产生的CO2 与水中钙、镁离子结合产生CaCO3和MgCO3 ，并沉淀下来，在一定程度上降低了水体硬度。（2）不利影响库内水流流速小，降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力，因此复氧能力减弱，使得水库水体自净能力比河流弱。库内水流流速小，透明度增大，利于藻类光合作用，坝前储存数月甚至几年的水，因藻类大量生长而导致富营养化。被淹没的植被和腐烂的有机物会大量消耗水中的氧气，并释放沼气和大量二氧化碳，同样导致温室效应。悬移质沉积于库底，长期累积不易迁移，若含有有毒物质或难降解的重金属，可形成次生污染源。4、对地质环境条件的影响大量的工程实践证明，修建水电大坝、蓄水后的库内可能会诱发地震、塌岸、滑坡、水库淤积等不良地质灾害，主要表现在：（1）大型水库蓄水后可能诱发地震。其主要原因在于：水体压重引起地壳应力的增加；水渗入断层，可导致断层之间的润滑程度增加；增加岩层中空隙水压力。（2）库岸产生滑塌（库岸再造）。水库蓄水后水位升高及其变幅带水位上下波动，岸坡岩土体的抗剪强度降低，易发生塌方、山体滑坡及危险岩体的失稳。（3）水库渗漏。渗漏造成周围的水文条件发生变化，若水库为污水库或尾矿水库，则渗漏易造成周围地区和地下水体的污染。（4）水库淤积。水库蓄水后水位升高，水流速度减缓，大量的推移质和悬浮质将在库内沉积而影响库容。5、对鱼类和生物物种的影响这里的鱼类是特指的，生物物种则泛指动物、植物和微生物。当前社会上极为关注的是大坝建设对洄游鱼类造成的影响。世界各国在建坝时解决鱼类洄游问题通常采取两种办法：一种是采取工程措施，如建鱼梯、鱼道等；另一种是对洄游鱼类进行人工繁殖。我国长江葛洲坝工程建设中，解决中华鲟洄游问题就选择了人工繁殖的办法，事实证明是比较成功的。还需要强调的是，在不同地区、不同河流上建坝，对鱼类和生物物种的影响是不同的，要对具体的河流进行具体的分析，不能一概而论。（1）对陆生植物和动物的影响。主要表现在：永久性及直接的影响。库区淹没和永久性的工程建筑物对陆生植物和动物都会造成直接影响。间接的影响。指局部气候、土壤沼泽化、盐碱化等所造成的对动植物的种类、结构及生活环境等的影响。（2）对水生生物的影响。主要指对水生藻类植物的影响。水库淹没区和浸没区原有植被的死亡，以及土壤可溶盐都会增加水体中氮磷的含量，库区周围农田、森林和草原的营养物质随降雨径流进入水体，从而形成富营养化的有利条件。（3）对鱼类的影响。表现在：切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低，影响下游鱼类的生长和繁殖；下泄清水，影响了下游鱼类的饵料，影响鱼类的产量；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，致使鱼类产生气泡病。如长江葛洲坝，下泄流量为41 30077 500 m3/ s ,氧饱和度为112 %127 %，氮饱和度为125 %135 %，致使幼鱼死亡率达32.24 %。以金沙江流域为例，目前在金沙江干流规划了上虎跳峡、两家人、梨园、阿海、金安桥（梓里）、龙开口、鲁地拉、观音岩、乌东德、白鹤滩、溪落渡、向家坝等十二个梯级水电站（见图2），这些水库首尾相连（见图3），总库容为668.143108m3，规划装机容量5958104kw；雅砻江上规划了桐子林、二滩、官地、锦屏二级、锦屏一级、卡拉乡、杨房沟、大空、蒙古山、牙根、两河口等二十一座梯级水电站；大渡河上规划了铜街子、龚嘴、沙坪、枕头坝、深溪沟、瀑布沟、老鹰岩、龙头石、大岗山、硬梁包、泸定、黄金坪、长河坝等二十二座梯级水电站。金沙江上的向家坝、溪洛渡、金安桥水电站、雅砻江上官地、锦屏二级、锦屏一级水电站、大渡河上的铜街子、龚嘴、深溪沟、瀑布沟、大岗山、长河坝等水电站已相继在建，其余的在未来10-15年内将陆续上马，这些浩大的工程建设以及建成后形成巨大的水域，必将对生态地质环境造成正面或负面的影响和改变。通过定性分析和GIS定量评价，将金沙江干流水电站工程对生态环境影响区划为12个一级区段和28个二级区段。评价结果认为梯级水电站蓄水后可以形成大面积水体和湿地，改善部分干流区段干热河谷的气候条件，对植被生态和生物多样性有良好影响,属于这种类型的区段主要有：向家坝坝址-新市镇段(1), 石板滩-黄坪段(2)，黄坪-西溪河口段(3)，白鹤滩坝址-葫芦口段(1)，葫芦口-鲁吉-小江口段(2)，小江口-蓝家坪子段(3)，江边-观音岩坝址段(2)，观音岩坝址-万马河口段(1)，寨子-龙开口坝址段(2)，新庄-梨