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水利工程建设对生态环境的影响与发展效应

时间:2023-10-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:库区淹没对水文情势、泥沙淤积和河道演变、气候、降水和温度、湿度、水质的产生影响,也必然对农作物生长、水土保持、湿地保护、鱼类及水生生物等形成新的影响,1.可能产生新的水土流失据长江水利委员会对丹江口水库水源区调查统计:其水土流失面积5.3万平方千米,占总面积的55.6%,中度以上水土流失面积达73.7%[21]。汉江中下游治理工程对中游下段和下游水文情势有较大影响。

水利工程建设对生态环境的影响与发展效应

(一)丹江口库区生态环境变化

南水北调中线工程实施后,丹江口水库大坝加高15米,至176.6米,丹江口水库正常蓄水位由157米提高到170米,总库容增加116亿立方米,水库的调节库容较调水前增加65~88.3亿立方米,水库总面积将达1 022.75平方千米,在湖北境内的水域面积将增至660.1平方千米,占总面积的65%。淹没涉及湖北省的丹江口市、郧县、郧西县、十堰市,河南省的淅川县,陕西省的白河县,面积324.4平方千米,超过40%位于湖北省境内,其中耕地约1.35万公顷,需迁移人口约34.5万人。

库区淹没对水文情势、泥沙淤积和河道演变、气候、降水和温度、湿度、水质的产生影响,也必然对农作物生长、水土保持湿地保护、鱼类及水生生物等形成新的影响,

1.可能产生新的水土流失

长江水利委员会对丹江口水库水源区调查统计:其水土流失面积5.3万平方千米,占总面积的55.6%,中度以上水土流失面积达73.7%[21]。库区作为调水的水源,在丹江口大坝加高后,水库岸坡稳定性、库周水土流失等将会发生变化。大坝加高后淹没区面积将扩大,也减少了局部区域的土地资源和森林资源,水源地周围大量的植被被淹没而引起植被减少,另外水源地20余万移民安置中开垦荒地、建房等生产生活活动和木材需求可能使森林面积减少,产生新的水土流失,导致生态环境恶化。

2.改变了湿地结构系统

对土地淹没改变了原有的湿地结构系统,野生生物生长环境被破坏,打破了水源区动植物原有的自然生态平衡。大坝加高后,现存的大部分消涨带湿地将被淹没,并逐渐地形成新的水库消涨带湿地。

3.对水质的影响

水库目前总体水质良好,符合地面水Ⅱ类标准。支流局部水域,由于工业和生活废水的排放,水质较差。2004年对库区所设的15个支流断面的水质监测数据显示属于Ⅳ类—劣Ⅴ类水质的断面有8个,占53%。

后期工程完建后,水库水面面积增加,水库水深进一步增加,流速减缓,水体自净能力增强,但局部水域水流变缓,水体交换减弱,水质可能变差。此外,丹江口水库加高后,将淹没库周部分土地,由此带来土地中磷溶出的问题。同时,由于库区人口增加,经济社会发展加快,上述局部水域污水排放量将增加,从而导致局部水质进一步变差,部分库湾、支流可能因氮、磷富集而富营养化。

刘荣霞(2011)基于1998—2004年平均年入库水量,建立了库区水域富营养化Dillon预测模型以及水体纳污能力评价模型,对水库调度对水质变化的影响进行了预判,研究表明:库区水体富营养化与磷负荷之间呈现明显的相关性,且水库存在较高的富营养化风险,预测水平年2010、2030,在不同磷负荷增长速率下,营养化状态存在一定差异,但2030年预测评价结果大多为中—富营养化状态;[22]

4.水体表底层温差的影响

张家波等(1998)用统计数学模型对丹江口枢纽大坝加高后水温的时空分布进行预测,结果显示:底层水温有所降低,但垂直分布的格局基本不变。11月至次年3月水温将有明显分层现象。4~8月表底层水温差异尤为明显,最大差值近20℃,不利于水中物质循环与能量流动,还可能导致温跃层的形成。[23]

5.对库区气候的影响

乔盛西等(1994)利用短期小气候考察资料,经过超短序列订正,对丹江口水库大坝加高后对库区气候影响进行预浏评价,结果表明,丹江口水库大坝加高后,水库对库周气候有一定的影响。其影响主要是:冬季增温,夏季降温,年较差变小,各月及年的相对湿度略有增加;库周风速增大,增大率与现在库段水面宽度成反比;建库后库区降水量比建库前减少明显,但是,大坝加高后,库区降水量的减少量,基本上维持在现有的水平上。[24]

6.对库区诱发地震的影响(www.xing528.com)

丹江口水库初期规模蓄水后1~8年中,地震活动较蓄水前增加,其特征是震中自库外逐渐向库岸迁移,在距丹江口水库1~3千米的林茂山和宁湾瓦房沟的碳酸盐岩分布区形成两个微震密集区。蓄水后8~16年地震活动逐渐减弱,频度和强度较蓄水前还低,丹江口水库最终如果可能诱发地震,也将大为滞后,且强度不会很大。[25]

(二)调水工程对汉江中下游水文情势的影响

1.汉江中下游调水前后水文变化

南水北调中线工程实施后,一定程度上减少了汉江中下游河道干流的水资源量,尽管丹江口水库的多年调节起到年际、年内间的以丰补歉作用,但水资源在量级上、时程上分配的变化,最终体现在中下游水文情势的变化。通过对汉江中下游河道干流水文情势及南水北调中线工程调水95亿立方米等情况相比,工程实施后的影响(2010水平年)主要有以下方面:[26]

丹江口水库下泄水量减少。南水北调一期工程多年平均调水量95亿立方米,占同期(1956~1997年)多年平均来水量387亿立方米的24.55%。调水95亿立方米后,即使四项治理工程建成并发挥作用,汉江中下游游干流主要水文站断面的多年平均流量减小122.5~351.2米3/秒,减幅9.59%~30.15%。汉江中下游干流天然河道水位呈下降趋势。调水后,天然河道多年平均水位下降0.23~0.39米。汉江中下游河段流量年月过程均化。丹江口水库大坝加高后,提高了其调蓄能力,调水后干流的枯水流量历时增加,中水流量历时减少,干流流量趋于均化。崔家营水利枢纽的建设在一定程度上缓解了调水对汉江中下游襄阳段的影响,工程实施后,除多年平均流速进一步降低外,水位、水面宽、水深、湿周等都不同程度的提高。

汉江中下游治理工程对中游下段和下游水文情势有较大影响。作为95亿立方米调水方案的汉江中下游四项治理工程,兴隆枢纽主要解决马良—兴隆河段两岸用水和改善河道航运条件,兴隆枢纽使该河段水位明显抬高、水流流速减小。引江济汉工程设计引水规模350米3/秒,最大引水规模为500米3/秒,对兴隆以下河段水文条件有一定改善,特枯流量增大、保证率提高。

2.调水工程对水质的影响

汉江中下游干流各监测断面的水质规划为Ⅱ~Ⅲ,以Ⅱ类为主,支流各监测断面的水质规划为Ⅱ~Ⅳ,以Ⅲ类为主。汉江中下游干流现状以Ⅱ、Ⅲ类水质为主;水质超标的情况为枯水期>丰水期>平水期。汉江支流断面水质以Ⅲ~劣Ⅴ类水质为主,超标因子主要有BOD5、氨氮、总磷、石油类。

彭智敏、张斌(2011)以汉江中下游各县市2008年的生活废水排放量和COD排放量、2009年的工业废水排放量和COD排放量生活为基准,对2014、2020年各县市的污水排放情况进行预测,详见表4-11。

表4-11 2014、2020年汉江中下游生活废水、工业废水排放量预测

根据预测数据,到2014年和2020年,汉江流域生活废水排放总量分别为7.695亿立方米和8.065亿立方米,比2008年分别增加4.4%和9.4%;工业废水排放总量分别为2.531亿立方米和2.901亿立方米,比2009年分别增加了12.1%和28.5%。各县市的COD排放量的变化趋势与前述的废水排放量的变化情况一致。

3.调水工程对地下水资源及利用的影响

南水北调中线调水95亿立方米后,汉江水位下降。襄阳段在多年平均下泄流量1 120米3/秒的基础上,将减少26.8%;汉江襄阳站天然河道多年平均水位下降0.41米。该水文情势的变化,使汉江沿岸地下水受到的顶托作用减弱,向汉江排泄的坡度增加,势必造成在一定的时段(调节时期)内,汉江沿岸的地下水排泄速度加快,地下水水位下降。调节时期过后,经过多次的动态波动,汉江沿岸的地下水才将与汉江水重新建立新的交换平衡。[27]

兴隆枢纽两岸地下水浸没区总面积约91.4平方千米,其中严重浸没面积约76.6平方千米,较严重浸没面积约14.8平方千米。枯水期汉江平均水位30.7米,两岸水位比汉江水位高,地下水从两岸流向汉江河道;当汉江水位升高后,河道水位高于两岸地下水位,汉江河水向两岸渗透,补给两岸地下水,这使沿河岸少数地区地下水长期保持较高水平,特别是地面高程较低的天门市多宝镇附近,在汉江平均低水位情况下,常出现地下水渗出地面。

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