关注大坝对流域环境的影响.pdf

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1、1006 - 8139(2002)01 - 92 - 5 关注大坝对流域环境的影响 赵惠君1 张 乐2 (1 山西省水利学校 2太原理工大学) 文 摘:大坝是人类战胜自然的象征,它在蓄水、 防洪、 供水、 灌溉、 发电、 航运等方 面对人类社会发展起了重要保障作用。由于筑坝,现在世界上的许多差 不多都变成了水库搭起来的台阶,彻底改变了河流自然的季节流量模式,引起河水 的温度和化学成分变化;将河谷生命网络间的联系切断,使生物多样性减少;搅乱 了河流的侵蚀、 搬运和沉积地质作用过程,引起河岸滑塌,而且诱发水库地震;拦住 了淤积洪泛平原与入海的沉积物,使河道形态发生变化,对流域生态环境造成严重 的影

2、响,甚至破坏。 关键词:拦河大坝;水库;流域;生态环境;影响评价 1 世界大坝发展概况 拦河大坝是人类开发河水资源、 征服大自然的 杰作,从公元前3000年前人类开始筑坝至今,世界 上主要河流已被10万多座水坝截断,其中高度超过 15m的 “大坝” 有4万多座,高度大于150m的 “主坝” 有300多座,高度超过200m的 “高坝” 有20多座(见 表 1) 。现在许多差不多都变成了水库搭 起来的台阶,如2000km长的哥伦比亚河,在一段长 70km的河道上,有15座水坝将其拦腰截断;在美 国,只有黄石河有1 000km长的河道没有被水坝截 断;在欧洲各地,每条河流在流经其总长的1/ 4之 后

3、,均要流经一座水库。全球水库的总蓄水量高达 10 000km3,相当于河流水量的5倍,地球表面的 0.3 %已被水库淹没。1987年世界银行的一个顾问 在书中写道:“水资源开发的未来,将呈现出这样一 幅画面,到21世纪世界上所有的河流都将被拦河大 表1:世界上最高的大坝 坝名(国别)完成年份坝型坝高(m)坝名(国名)完成年份坝型坝高(m) 1.努雷克(塔吉克斯坦)1980E30013.基绍(印度)U/ CG236 2.大迪克森斯(瑞士)1961G28514.埃尔长洪(洪都拉斯)1985A234 3.因占尔(格鲁吉亚)1980A27215.奇尔基(俄罗斯)1978A233 4.韦奥特(意大利)1

4、961A26216.奥罗维尔(美国)1868E230 5.特里(印度)U/ CE/ R26117.巴克拉(印度)1963G226 6.奇科森(墨西哥)1980E/ R26118.胡佛(美国)1936A/ G221 7.莫瓦桑(瑞士)1957A25019.康特拉(瑞士)1965A220 8.瓜维沃(哥仑比亚)1989E/ R24620.姆拉季涅(南斯拉夫)1976A220 9.萨彦 舒申斯科(俄罗斯)1989A/ G24521.德沃沙克(美国)1973G219 10.米卡(加拿大)1973E/ R24222.格伦峡谷(美国)1966A216 11.二滩(中国)U/ CA24023.托克通古尔(吉

5、尔吉斯坦)1978G215 12.奇瓦尔(哥仑比亚)1957E/ R237 注: 表中坝型:A =拱坝;E=土石坝;G=重力坝;R =堆石坝。 表中完成年份:U/ C=在建中。 (引自 国际水力和水坝建筑手册 、 英国,萨顿,1995) 29 第1期(总第143期) 山西水利科技 No.1(T otal No.143) 2002年2月 SHANXI HY DROTECHNICS Feb.2002 坝截断,世界上所有的河水都将由水库或其他方法 存储起来。 ” 大坝的主要功能是蓄水、 防洪、 供水、 灌 溉、 发电、 航运等,现在水电了世界电能的1/ 5左右。 可以毫不夸张地说,大坝对人类文明社会

6、的发展起 了非常重要的促进和保障作用。 值得注意的是,在20世纪50年代至70年代中 期,世界上差不多每年有1000座大坝投入运行,而 从1986年起大坝建造的速率锐减,每年仅有260多 座,每年花在建造和整修大坝上的费用约200亿美 元。在过去的1020年中,越来越多的人已经注意 到大坝对流域生态环境的影响甚至破坏,少数环境 保护主义者和自然保护主义都发起了反对筑坝的运 动,一些国家出现了民众抗义修建水坝的浪潮,无疑 降低了大坝工程在公众心目中的威望。荷兰人不久 前炸掉了16世纪修建在莱茵河上的大坝。当然,要 说现在否定大坝的 “水利” 功能或让全球大坝退役、 大坝时代终结还为时过早,但从长

7、远看,人们希望世 界上的河流都能恢复原来的状态,人们在逐渐放弃 解决水资源问题的唯一方法就是修建更多的大型水 利工程的概念。 科学技术是一把双刃剑,在通常情况下人们总 是看到它给人类带来光明、 进步和繁荣的一面,而往 往忽视了它的负面效应。世界上没有任何东西能像 水坝那样完全改变河流。尽管世界上大多数水坝是 在过去50年内建造的,但是大型水坝对环境造成的 影响有可能在其建成后几十年甚至几百年才显露出 来。现在,是关注大坝对环境影响的时候了。 2 大坝对流域环境的影响 在世界各地修建水坝,给江河流域带来了深刻 的变化。一座水库便是一条江河的对立面 江河 的实质是它要水流动,水库的实质是要水静止。

8、一 条天然的河流是动态的,永远变化着的,河流侵蚀、 淤积,在不断破坏的同时又进行新的建造。而一座 水坝永远是静止的,它企图把江河纳入控制之下,调 节其洪水的季节模式以及减低流速,它拦住了入海 的沉积物,将河谷生命网络间的联系彻底切断,改变 了河水的温度和化学成分,而且搅乱了河流的侵蚀 和沉积地质过程。尽管大坝的建造者和管理者能够 减少对流域环境的破坏,但却不能复现自然的河流。 大坝对流域环境的影响主要有两类,一是大坝施工 所固有的,二是由于每一个大坝的特殊运作模式所 造成的。它们主要表现在对流域地质环境、 水质、 陆 地水文条件、 河道形态、 生态环境等方面的影响。 2.1 对流域地质环境的影

9、响 2.1.1 对建筑场地的影响 水坝是用土石和钢筋混凝土在河道砌筑起来的 庞然大物,世界上体积最大的水坝是巴基斯坦的塔 贝拉大坝,它是用1. 6亿m3的土石堆起来的,是埃 及大金字塔体积的40多倍。大坝在施工过程中,往 往会破坏原有的地貌形态和岩土体的天然结构,从 而产生一些环境地质问题。如开采石料,岩土剥离 后加速风化,造成新的水土流失;人工开挖基坑和高 陡边坡,岩土体产生临空面和卸荷裂隙,可能滑动破 坏;弃石乱堆乱放,引发泥石流;基坑排水,造成地下 水位下降、 地面塌陷等。在建的长江三峡工程土石 方开挖量达1. 04亿m3,土石方填筑量为3 260万 m3,围堰拆除土石方有922万m3。

10、为了施工导流、 通航,开挖明渠长3 400m ,宽350m ,年开挖量为816 万m3。为了大坝建成后的通航,修建5级永久船 闸,人工开挖两条长7 000m ,宽56m ,最深达176m的 巨型深槽,形成双向四面高陡边坡。一期开挖时,边 坡中有62个可动岩石块体已在爆破过程中失稳;二 期开挖中,已预报291个随机失稳块体。为了保证 闸室边坡稳定和将来通航安全,施工时采用特长锚 杆,象纳鞋底一样对闸室边坡进行加固处理。可以 看出,修建大型水坝对建筑场地及其周围地质环境 的影响是十分严重的,丝毫不亚于自然地质作用。 2.1.2 水库岸边滑塌 修建拦河大坝的目的是蓄水,形成水库。水库 在蓄水过程中和

11、蓄水后,水库周边岸坡在水位升降 和风浪冲蚀作用下,常引起库岸发生滑塌。黄河三 门峡水库建成蓄水后,引起岸边崩塌,塌岸宽度一般 3090m ,最宽达294m ,长度200km ,占全部库岸线 的41.5 %。水坝在19621973年间经两次改造,随 着运行方式由蓄水滞洪、 滞洪排沙向蓄清排浑、 调水 调沙的转变,库岸由大面积坍塌演变为蚕蚀性坍塌。 世界上最致命的水坝灾难之一是意大利瓦依昂水 库,库容1.65亿m3,水库蓄水深度超过180m后,左 岸岩体突然整体下滑,滑坡体积达3. 5亿m3,一并 掉进水库里去,顿时巨浪澎湃,高出坝顶110m的水 浪渲泄而下,大约两分钟后,冲毁了下游1 000m外

12、 的4个村镇,居民无一生还,造成2 600人死亡,在大 坝电厂工作的60名人员也无一幸存。 2.1.3 水库诱发地震 世界至少有70座水库产生诱发地震,通常是由 超过100m高的水坝,库容超过10亿m3水库造成 39 第1期(总第143期) 2002年2月 赵惠君等:关注大坝对流域环境的影响 No.1(T otal No.143) Feb.2002 的。这与水库周围岩层里的裂隙受到库水和大坝额 外的压力有关。人们首次觉察到水库诱发地震是 1932年阿尔及利亚的奎德福达水坝。水库诱发的 最大地震是1967年12月11日印度柯伊纳水库的 6.3级地震,它夷平了马哈拉施特拉邦科纳纳加,使 180人死

13、亡,1 500人受伤,数以千计的人无家可归, 水坝严重毁坏,水电站停顿,孟买电力供应瘫痪。中 国有14座水库诱发地震,最大的是1962年3月19 日广东新丰江水库的6. 1级地震,坝区地震烈度8 度,周围200多公里范围内的20多个县市遭受破 坏,房屋毁坏2万余间,倒塌1 800多间,死亡85人。 地震时,大坝剧烈摇晃,水平裂缝贯穿坝体,大坝电 厂及附属设施均遭破坏。 2.2 对流域水质的影响 大坝拦水以后形成面积广阔的水库,极大地增 加了曝晒在太阳底下的水面面积。在干旱地区炎热 的气候条件下,会导致大量的库水被蒸发掉。据估 计,每年从全世界水库蒸发掉170km3左右的水,相 当于所有人类活动

14、消耗的淡水总量的7 %强。如从 埃及尼罗河上阿斯旺坝后的纳塞尔水库每年蒸发掉 11.2km3的水,相当于水库蓄水量的10 %;从美国科 罗拉多河上胡佛大坝后的水库蒸发的水量是河水流 量的1/ 3。库水的大量蒸发,导致河流盐度上升。 位于墨西哥北部边界的因皮里尔坝上的科罗拉多河 的盐度,在19411969年间平均为785ppm ,到1990 年增加到900ppm ,2000年后超过1200ppm ,而美国的 饮用水标准为500ppm。由于河水含盐量的升高,使 得以科罗拉多河水为灌溉水的农田产量急剧下降。 为此,1992年在亚利桑那州尤马建立了世界上最大 的最昂贵的脱盐厂,到1993年时这个工程已

15、花费了 6.6亿美元。 除引起河水盐度增高外,流水在静止时所经历 的化学、 热力和物理变化会严重污染一个水库及下 游的河流,一般来说,河流水质退化的程度与水库水 保持的时间有关,在大坝后面储存了几个月甚至几 年的水,对于水库和大坝以下几十公里远河流的生 物来说是致命的。通常从水库深处放出来的水,在 夏天比河水更冷,在冬天比河水更温,而从水库顶部 附近的出口放出来的水,一年到头都比河水更温暖。 给天然的河水加温或冷却都会影响水中所含的被溶 解的氧气及悬浮固体物的数量,而且会影响水中发 生的化学反应,季节温度的改变还会破坏水生物的 生命周期,在巴西、 埃及、 前苏联浅而水流静止的水 库里,藻类的大

16、量繁殖已经导致了水库水不适合居 民饮用和工业使用,同时污染了下游河流。巴西人 饮用了圣佛朗西期科河的伊塔帕里夫水坝后面新水 库的水,结果导致130人中毒死亡。 灌溉是大型水坝的功用之一,近数十年来,渠道 灌溉系统大规模扩张,由于排水设施很差与管理不 善,已造成土地前所未有的盐渍化。全世界1/ 5的 灌溉土地受盐分污染,每年接近200万300万hm2 的土地因盐分过高而要废耕。如叙利亚幼发拉底河 谷有半数耕地已经盐渍化,墨西哥有45万hm2土地 在不同程度上受到积盐的影响,农业生产力在20世 纪80年代下降了1/ 31/ 2。全世界因灌溉土地的 盐渍化问题导致每年产量下降,直接经济损失约 114亿美元。盐渍化不仅对土地有直接影响,带盐 的污水回流到江河中,也逐步污染了下游水质,影响 其他灌溉者和用水者,甚至野生水生物。与此相关 的水源盐化,对工业用水和水分配系统也带来几十 亿美元的损失。 2.3 对流域陆地水文条件的影响 大坝之所以对流域陆地水文条件产生重要影 响,就是因为人们强加给河流一种人工的流量变化 模式。一条修建了大坝的河流,就像自来水管上的