国外跨流域调水工程及其生态环境影响

收稿日期:2005-07-15

作者简介:方 妍,女,武汉大学水利水电学院,硕士研究生。

文章编号:1001-4179(2005)10-0009-02

国外跨流域调水工程及其生态环境影响

方 妍

(武汉大学水利水电学院,湖北武汉430072)

摘要:跨流域调水是人类为改善自己的生存环境、发展经济而采取的优化水资源配置的大规模工程措施,从而获得巨大的社会、经济和生态环境效益。简要地介绍了国外已建、在建和规划设计中比较著名的跨流域调水工程,论述了国外跨流域调水工程的发展现状和建设前景,同时就跨流域调水工程对生态环境所产生的有利和不利影响进行了客观的分析评价,这对我国目前正在实施的南水北调工程有一定的借鉴意义。关 键 词:跨流域调水;生态环境;环境影响评价;水资源配置中图分类号:TV68 文献标识码:A

1 国外跨流域调水工程现状与前景

1.1 跨流域调水工程的发展现状

跨流域调水工程的发展历史悠久,早在公元前2400年前古埃及为了满足今埃塞俄比亚境内南部的灌溉和航运要求,国王默内尔下令兴建世界上第一条跨流域调水工程,引尼罗河水灌溉沿线土地,促进了埃及文明的发展和繁荣。但是,直到第二次世界大战,世界上总共不过数十条引水灌溉渠道,能称得上 跨流域调水工程 的就更少。大规模的跨流域调水工程是在20世纪50年代开始发展起来的。据不完全统计,目前世界上已有24个国家和地区兴建了160多项跨流域调水工程。其中,比较著名的国外工程有:

(1)巴基斯坦的西水东调工程。它从印度河自流引水向巴基斯坦东部地区供水,共建8条输水渠,渠线总长622km,输水流量116~614m 3 s,是目前世界上调水量最大的工程,堪称平原地区明渠自流引水的典范。

(2)美国的中央河谷工程。它从萨克拉门托流域引水,经8座高扬程提水泵站(总扬程为1151m)向圣华金三角洲地区供水,输水渠道总长800km,年调水量37亿m 3,是最早建成的单级提水扬程最大(857m)的大型跨流域调水工程。

(3)美国的加州调水工程。它是从萨克拉门托河左岸支流费瑟河引水,经7级共22座大型提水泵站(总扬程达2085m,总驱动功率250万kW)提水送至加州南部地区,输水距离总长1318k m,是目前调水扬程最高、输水距离最长的跨流域调水工程。

(4)澳大利亚的雪山调水工程。这是一项利用自然落差,从雪山河向墨累河水系调水的大型跨流域调水发电工程。利用落差建立水电站7座,总装机容量375.6万kW,年发电量50亿k W !h,是目前世界上装机容量最大的跨流域调水工程。(5)秘鲁的马赫斯调水工程。工程引水流量为260m 3 s,灌溉干旱区耕地6万hm 2,全部在海拔3600~4200m 的高原上施

工,输水干线有27段隧洞,总长95km,穿越分水岭的隧洞长达15km,埋深在地面以下1000m,是目前世界上已完成的最艰巨的跨流域调水工程。

(6)哈萨克斯坦的额尔齐斯调水工程。工程年调水量25亿m 3,输水沿线有22级提水泵站(共26座),总扬程418m,是目前世界上梯级泵站级数最多的大流量、低扬程跨流域调水工程。

(7)加拿大的丘吉尔调水工程。该工程是从丘吉尔河向冉特河和本特伍德河调水供发电用的跨流域调水工程,引水流量达850m 3 s,且基本上是利用天然河床,很少人工整治,是目前世界上利用自然河床实行跨流域调水工程建设的典型。

(8)德国的巴伐利亚调水工程。该工程从阿尔特米尔河和多瑙河调水至雷格尼兹河和美因河,年平均调水1.5亿m 3,在干旱年份,调水量增加到3.0亿m 3。德国巴伐利亚州调水工程以生态环保为主要目的,这在世界上已建和在建的调水工程中是不常见的。

(9)南非的莱索托高原调水工程。该工程地跨莱索托和南非两国,工程的95%建在莱索托境内,只有5%建在南非境内。预期工期长达30a(计划到2020年完工)。工程投入运行后,莱索托向南非的输水能力达70m 3 s 。

(10)利比亚人工运河工程。工程的年调水量为25亿m 3,输水总干线长4500k m,计划总投资300亿美元。现第1、2期工程已经结束,第3期正在施工之中。利比亚的人工河工程是世界上已建和在建的最长的管道调水工程,它以地下水为调水水源,这在世界跨流域调水工程中也是很少见的。

1.2 跨流域调水工程建设的前景

20世纪50年代以来,世界各国一方面继续开展大量的跨流域调水工程建设;另一方面又提出一些大规模的跨流域调水计划。其中比较著名的国外工程有:

1.2.1 北美水电联合计划

北美水电联合计划是一项国际间跨流域调水计划,该方案

第36卷第10期人 民 长 江Vol.36,No.102005年10月

Yangtze River Oct., 2005

设想在北美阿拉斯加和加拿大北部河流上筑坝蓄水发电,并把多余的水调到落基山的山区水库中,然后流入加拿大、美国和墨西哥的西北部各州。 北美水电联盟项目第一阶段计划向加拿大的7个省、美国的33个州和墨西哥的3个北部州每年供水1375亿m3,其中450亿m3用于城市和工业用水,其余用于灌溉1400万hm2土地。

根据这项规划,北美大陆西北部的河流(哥伦比亚河、育空河、弗雷泽河等)的部分径流(总量为8200亿m3 a)将通过由许多水库、泵站、运河、隧洞组成的水网被送到加拿大、美国和墨西哥的缺水地区。从以下指标可以看出该项调水工程规模的庞大和技术的复杂性:调水线路长达15000km以上,途经科迪勒拉山腰,有210座大坝,145座水电站,20座水泵站,17条通航运河,112条灌溉渠道。该工程的施工需要30a,年调水量1375亿m3,远景可达3080亿m3。

1.2.2 印度的大规模水循环规划

计划用两条巨大的渠道截取和重新分配印度境内主要地表径流,这两条渠道是喜马拉雅渠道和中南渠道。

(1)喜马拉雅渠道。主要拦蓄位于海拔1000m以上的喜马拉雅山坡的径流。拦蓄的总径流量约为3000亿m3,用配水渠道系统向南方输配水。该渠道将从拉维河开始(印度河河西),经过喜马拉雅山南坡的所有河流,包括布拉马普特拉河,然后汇入孟加拉湾的卡纳普胡里河。该渠道规划长3800km,宽30m,深10~15m,调水量为1800亿m3 a。

(2)中南渠道。该渠道总长9000km,拦蓄位于海拔500m 以上的印度半岛中部区域的地表径流。中南渠道环绕着印度半岛的中部地区,形成了封闭的拦蓄和重新分配地表径流的系统。渠道水库的设计容量为9250亿m3,向灌溉网的供水量为8500亿m3 a。设计规定在两处将喜马拉雅渠道和中南渠道连接起来。

2 跨流域调水工程对生态环境的影响

2.1 有利影响

跨流域调水工程可改善缺水地区的生态状况和人类的自然生存环境,促进人与自然的和谐发展;提高抗旱和防洪能力,最大限度地减少灾害损失;改变缺水地区的经济结构,促进缺水地区的工业发展,从而增加工农业净产值。总之,调水工程对富水地区和缺水地区生态环境的有利影响是显而易见的。

(1)调水有利于水循环。调水使受水地区增加了广阔的水域,导致大气圈与含水层之间的垂直水气交换加强,有利于水循环。输水渠道沿线到处都会发生地表水与地下水的相互作用和变化:在运河河床下切不深的地段,将出现运河水量的渗漏损失和毗邻地区的浸润现象;而在切入较深的地段,将形成浸润漏斗面和出现运河排泄地下水的现象,增大地面径流,增加调水量,改善和缓解缺水地区生态和环境的不良状况。

(2)调水形成湿地。调水长年形成薄层积水土壤的过湿地段∀湿地,可净化污水和空气,汇集和储存水分,补偿调节江湖水量、调节气候,有助于形成食物链基地,为珍稀和濒危野生动物提供栖息的场所,保护生物多样性。

(3)调水能改善水质和环境。调水使营养盐带入调水水体,有利于饵料生物和鱼类的生产与繁殖、促进渔业的发展;调水量增加,使径污比增高、水质控制条件趋于稳定,改善水质;增加水域面积,在此基础上可建立风景区和旅游景点,改善和美化生态环境。

(4)调水可防止因超采地下水带来的危害。受水区因调水而不再超采地下水,有利于地表水、地下水的合理调度,增加地下水入渗和回灌,控制和防止地面沉降对环境的危害。

(5)调水有利于发展休闲和旅游业。调水工程能促进休闲和旅游业的发展,为人们提供休闲和水上娱乐场所。

(6)调水有益于人类健康。缺水除了会影响工农业生产之外,还会降低水质,危害人群健康。调水可以消除这些不利影响,改善环境,增进人类健康。

(7)调水灌溉有利于环境的良性循环。调水灌溉后,可以改变灌区的各种特性,如地形、地貌、水面、森林、农田、草地、土壤、植被、陆生生物、水生生物和城镇等,使生态环境朝有利的方向发展。

(8)调水还对地区防洪起到有利作用。通过跨流域调水,可以将汛期水源区的一部分或大部分洪水调入受水区,从而减轻水源区的防洪压力。

2.2 不利影响

跨流域调水工程的一大特点就是水资源的再分配。随着研究的深入,许多学者提出,大型跨流域调水工程无论是从生态环境的角度还是从社会经济的角度都具有一定的风险因素。综合已经收集的资料,跨流域调水工程对生态环境的不良影响大概有以下几个方面。

(1)输水沿线及受水地区土地大面积沼泽化、盐碱化。早期的调水工程大多是以灌溉为目的的,如果忽视了排水系统的配套,加之供、输、配水系统的水量损失和蒸发,一旦土壤地下水位超过地下水临界深度,将导致盐类在土层中重新分配和积累,作物根系层盐分浓度聚积,土壤结构破坏,营养元素损失,水土和水盐平衡失调,灌区生态平衡打破,就会给生态环境带来不良影响。

(2)调水会涉及较大范围的淹没和移民问题。在实施跨流域调水工程时,免不了要兴建大型水库、输水渠道等,这将造成较大的土地淹没和占压,形成新的移民,这些移民被迫搬迁或重新安置,给安置区增加土地负担;同时,生物圈被打乱,野生生物生存环境被破坏。

(3)水污染问题。调水工程的源头和沿线范围内会有许多污染源,如果处理不当,将会调来受污染的水,加剧受水地区的水污染程度,破坏受水地区的生态环境。

(4)河口咸水入侵问题。在水量调出区的下游及河口地区,因下泄流量减少,如调度不当,将引起河口咸水倒灌,水质恶化,破坏下游及河口的生态环境。

(5)传播疾病问题。不同地区调水可能会产生特定的不同影响,可能因调水引发疾病,像疟疾、脑炎、血吸虫病等,影响人类健康。调水灌溉过量,容易产生和传播寄生虫和水生生物病害,这在热带亚热带地区尤为严重。

3 结语

跨流域调水工程是人类为了改善自己的生存环境,发展经济而实施的一项大规模的人工工程。它使水资源在一定程度上按照人类的意志在时间和空间上重新分配,从而促进人类的生存和发展,使人们获得巨大的社会、经济和生态环境效益。可以肯定,在人口膨胀、水资源严重短缺的将来,跨流域调水工程在

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