发电厂动力与环保 第8章 水电站环境保护

水电站对水环境的影响与保护水电站对生态环境的影响与保护水库诱发地震及地震对坝体的影响与保护第八章水电站环境保护第一节水电站对水环境的影响与保护水力发电站对水环境的影响是多方面的。它影响水文、淤积与冲刷、水温、水质等。此外，由于水利水电工程种类的不同，影响的内容也不同。例如蓄水式侧重于对上下游的影响，引水式则有沿程影响。1.水文影响水电工程是通过改变河流水文状况和结构达到兴利目的的。例如，在江河上建造蓄水式水力发电站，拦断河流使上游水位壅高，形成人工湖泊，改变原有河道的天然状态，从而改变水文形式，引起河道上、下游的水文状态显著变化。其中，水文影响因素有：水文的变化与流域面积、植被覆盖率、大气降水、地下水对河道补给情况、蒸发与渗透率等因素有关，而流速与流量主要受地形与地貌的约束。水力发电站引起的水文状态的变化主要有下述特征：①拦河建库后，上游的径流受到抑制，在一定的距离内水面与容积发生变化。②蓄积水量越大，径流调节的程度越高，就越增加淹没范围并扩大浸没面积。③在多泥沙河流上蓄积水量容易产生淤积。④筑坝蓄水改变了原有的来水、来沙过程，改变了下游河床的冲淤特性。所以，在水工设计中，通常要全面考虑防洪、发电、灌溉、航运与供水等方面的要求，以确定下泄流量。首先，下泄流量与河床冲淤的特性表现在下泄水流与冲淤的平衡上。其次，从对水利工程更深层次的要求来说，确定下泄的最小流量，还涉及水资源的综合利用与维持环境、生态与经济效益的统一问题。2.淤积与冲刷影响在水利工程中，淤积与冲刷是常遇到的实际问题。可能产生淤积的环节是输水工程的渠道，蓄水工程的水库库区，水电站的前池、引水口与尾水放流处等；而可能产生冲刷的主要有输水工程的渠道、蓄水工程的下游及水电站的尾水放流处。影响淤积与冲刷的因素如下：①岩石风化程度、崩坍情况；②植被的种类与分布、覆盖层厚度、地形高度与坡度；③河流的流量、河床的坡降及输沙特性；④森林采伐、道路兴建、植树造林、拦河与治山等人类活动。淤积与冲刷的影响作用如下：①库区的淤积减少了水库有效容积，抬高了水库末端河床，阻塞会减少引水量，对库区周围土地村庄也构成威胁；②淤积减少输水工程的有效引水量；③淤积发生在发电厂的尾水放流处则降低发电厂的发电量；④冲刷导致渠系建筑物的废弃和沿程下切，造成两岸淘刷，最终破坏输水工程。3.水温影响在温带，水体水温随季节更替而有很大差异。春季开始，气温升高，日照增强，水库表面水温升高。夏末，水库表面水温达到最高值，水温呈上层高而下层低的状态，但同一高程上水温基本相同。秋天气温下降，库水放热，表面水温下降，密度增大，向下沉降，引引起上下剧烈的掺混，因而在水库上层形成温度均匀的掺混层，厚度随着时间逐渐增强。到冬天，水温分布又逐渐趋于均匀目前，在划分水库是否产生分层状态时，一般可利用下式作为判别标准。根据现有观测资料进行估计，标准如下。当α＜10时，为稳定的分层型；当α＞20时，为混合型。对分层型水库，若遇β＞1的大洪水，往往会形成临时的混合型；若遇β＜0．5的洪水，一般对水库的水温结构没有大的影响。分层型水库的特点是，夏季库水从垂直方向分为三层，即温水层、斜温层与冷水层。由于水库内部的等温面基本上是水平的，而温差主要在铅直方向，因此可忽略水平方向的温度变化，按一维计算模型计算水温年变幅。水温年变幅在水库表面最大，并随深度递增而逐渐减小。而库水中的化学变化又随水温不同而明显改变。水温分层将使水库下层的水体水温常年维持在较稳定的低温状态。4.水质影响兴建水利水电工程能使水质得到改善。但是，对水质也会产生不利影响。这些不利影响有以下几点：①库内流量减小使稀释自净能力减小，故物理变化、化学反应速率减慢，生成物容易积聚；②库水按温度分层后，使底部冷水层变成因终年得不到光合作用缺氧的“死水”，此层成为厌氧微生物层；③大坝阻拦来水下泄，使水体内不溶解的固态物质不断沉降，其中有毒物质使水质恶化；④库水下泄都会改变水的物理性质，使下游农田得不到含有有机质的肥水，而影响农作物的产量。5.气象影响一般情况下，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。对降雨量的影响：①降雨量有所增加；②降雨地区分布发生改变；③降雨时间的分布发生改变。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；水利水电工程（特别是大型工程）对局部气候的影响主要反映在改变气温、湿度等方面。6.化学影响盐分：水体的盐分不仅影响水的用途，而且影响水的化学反应。一般说来，若河水与水库水体内盐分适中，则对水体的影响不大，反之，会对水质产生很大影响。营养元素：水利水电工程用途不同，对水质的要求也不同。如果为了灌溉，希望水中含有丰富的营养元素；如果为了饮用，希望含有的营养元素越少越好。水库中的营养元素随着季节的变化而变化，这种变化与生物生长过程息息相关。就温度分层型水库而言，这种变化尤为明显。微量元素：由于水库的建设会影响天然河流的水文状况，从而间接影响河流自身的水体稀释和自净能力，进一步导致天然河流中的微量元素含量的变化。而水库内微量元素也有常年累积作用。在水利水电工程中，除建筑物本身化学物质产生的微量元素外，大量的微量元素来自于工矿、农业排水及城镇生活污水。如对这些污染源不采取限制措施和严格治理，必然导致库水内产生过量的微量元素。由此可见，对水库上游污染源进行治理是十分重要的。水电站对生态环境的影响与保护

水利工程在防洪、灌溉、供水和发电等方面起重要作用的同时，其建设和运行对河流生态系统结构和功能产生多种影响，河流形态多样性是生物群落多样性的基础。水利工程对于生态系统影响的主要原因，是由于水利工程在不同程度上造成河流形态的均一化和不连续化导致生物群落多样性的下降。水利工程对生态可能产生的消极影响归纳为以下六个主要方面：水坝阻隔的影响、水库淹没的影响、水库调蓄的影响、溃坝风险的影响、调水工程的影响、灌溉的影响。1.对微生物的影响

微生物的活动对水质与水质化学成分的改变以及生物量的变化等起着重要作用。微生物的增减对鱼类的增减也有直接影响。例如，在富营养化的水体中，藻类大量繁殖，水表面形成“水华”。“水华”可能有恶臭，还可能产生有毒物质。“水华”呼吸释放出氧，可能使表层水的溶解氧过饱和。另外，“水华”遮遮蔽阳光，阻碍水生植物的光合作用，影响水生植物生命代谢过程。水生植物枯死后，沉积在水体底部被细菌分解消耗氧气，又使水体中的溶解氧减少。水生植物腐烂时，还会产生H2S等气体。这样，使得富营养化水体的水质不断恶化。2.植物的影响

建库后，水环境将由河流相变为湖泊相，淹没区内营养物质不断释放，外源性营养物质随地表径流不断汇入水库，水温也比较稳定，这种环境的改变更有利于浮游植物的生长发育；水库蓄水后形成数量众多的库湾，其水域可能相对静止，营养盐类浓度较大，给浮游生物以生存和繁衍的必要条件。影响水库水生植物生长的因素有水深、水体形态及特征、水位状况、淹没地的特征、库龄、浅水区的防浪程度、水库的地理位置、冲刷过程的衰减速度以及水体与土壤的物理、化学性质等。3.动物的影响

水库中的浮游动物种类很多，达数千种。尤其是地处热带与温带地区的水库，受气候的影响，众多的浮游动物繁殖迅速。这些浮游动物增加了水体中的生物量。除水库的地理位置、水温、气候与水位的因素外，影响浮游动物繁殖还有下述人为因素：①工业与生活污水使浮游动物的种类与数量明显减少，特别是轮虫类与枝角类；②化肥与农药能使浮游动物的种类濒于灭绝；③火力发电厂或核电厂的冷却水排入水库将使水库浮游动物组成结构异变。4.对鱼类的影响

水电水利工程拦河建筑物使河流水生生境片断化，阻隔鱼类洄游通道，阻碍上下游鱼类种质交流。库区水深、流速等水文情势的变化会造成原有水生生境的改变甚至消失，致使鱼类区系组成发生变化，特别是珍稀物种、特有物种的消失。水电水利工程泄流消能可造成水体溶解气体过饱和，对部分鱼类特别是幼鱼造成严重影响。

针对水电水利工程对鱼类的影响特点，可采取以下保护措施：①在珍稀、特有、具有重要经济价值的鱼类洄游通道建闸、筑坝，需采取过鱼措施。②工程建成运行造成鱼类资源量减少，应实施人工增殖放流措施。③工程建设使鱼类“三场”和重要栖息地遭到破坏和消失，应尽量选择适宜河段人工营造相应水生生境。④除了人工增殖措施外，可在社会和自然条件适宜河段设立鱼类保护区和禁渔区。⑤对存在气体过饱和影响的水电水利工程，需采取对策措施。此外水库蓄水可能引起库区土地浸没、沼泽化和盐碱化。水库诱发地震及地震对坝体的影响与保护

在原来没有或很少地震的地方，由于水库蓄水引发的地震称水库地震。水库破坏了自然环境的稳定和平衡，可能诱发地震。水库诱发地震（或称水库地震）是因为水库蓄水改变了库区岩体的应力平衡状态，在一定条件下导致释放地壳应变能量而引发地震。目前，我国已经制定了一系列的水坝工程抗震设计规范，每个大型水坝工程的修建都必须达到这方面的技术标准。

另一方面，公众对于地震对大坝安全性的影响，也不必过分地担心。就人类现有对地震的研究水平来看，人们总能够通过已有的地震资料分析和地质勘探，让准备修建的水库坝址避开