水电站对生态环境的影响

水电站对水生生物的影响

1.绪论

随着社会经济发展,在河流上大规模筑坝拦截河流水量(发电,灌溉,控制洪水等),就是河流生态环境受人为影响最显著、最广泛、最严重的事件之一。根据世界大坝学会的统计,目前全世界有36000座大中型水坝在运行,控制着全球20%左右的径流量。在中国,长江、黄河等主要河流的梯级水库正快速进行,部分河流缺乏有效管理引起河流断流、水体污染等,严重影响河流生态系统的结构与功能。大坝建设人为改变了河流原有的物质场、能量场、化学场与生物场,直接影响生源要素在河流中的生物地球化学行为(生源要素输送通量、赋存形态、组成比例等),进而改变河流生态系统的物种构成、栖息地分布以及相应的生态功能。鉴于筑坝造成河流生源要素、河流与区域生态环境的改变,国内外科学家对河流生态系统的响应过程广泛重视,成为目前河流生态研究的重要领域之一。

水电设施及运转过程给生态带来压力,值得重视的主要影响来自两个过程,一就是筑坝过程,二就是取水过程。这两大过程对河流生态系统的连通性与整体性可能造成严重影响,归结起来,主要表现在两个方面:一就是改变自然水文过程,不同程度地切割生境,隔断河流廊道系统的空间连通性;二就是对河流廊道在时间尺度上的自然动态造成严重干扰。两方面的胁迫影响都会导致河流生态系统的结构与功能的变化。

除了对河流生态系统造成一定影响外,对其她临近水电站的生态系统也造成了一定的影响,如水电站大坝截流造成上游大面积农田、林地被淹没,河道鱼类的活动范围受到极大的限制,阻碍了鱼类的繁衍与其它野生动物的正常活动。大坝下游出现了大面积河道干枯,致使下游鱼类生存面临灭绝危机,野生动物饮水、迁移受到严重威胁。

水利水电工程建设阻断了河流的天然连续,改变了河流的水文情势,破坏了鱼类的栖息环境,对鱼类的影响非常严重。如,根据近些年调查统计,长江干支流四大家鱼产量在逐年下降;根据2001年对长江监利段的监测,四大家鱼产量与1981年相比,平均下61、46%;在黄河、淮河等流域,也出现了较为严重的鱼类资源衰退现象。

2.水生生物的影响及措施

2、1鱼类洄游

一般的水电站的水工建筑物如大坝等都就是将河流拦腰截断,这样就阻断了鱼类的流动通道,对洄游性鱼类的影响更大。洄游就是指一些水生动物为了繁殖、索饵或越冬的需要定期定向地从一个水域到另一个水域集体群迁移的现象。水电站的工程建筑物的建设如果阻断了洄游性鱼类的洄游通道,会导致鱼类不能到河流的另一端繁殖,越冬等。

在中国,长江的鱼类资源无论种类还就是数量都就是世界上占据重要位置。从种类数目瞧,长江水系有鱼类约370种,居我国水系之首,就是我国鱼类物种资源的宝库。就鱼类资源数量而言,长江水系一直居中国各水系之冠。长江上的葛洲坝等水工建筑也无疑阻断了很多鱼类的游动通道,其中比较著名的就就是中华鲟。中华鲟就是一种大型的溯河洄游性鱼类,就是我国特有的古老珍稀鱼类。世

界现存鱼类中最原始的种类之一,国家一级保护动物。长江葛洲坝水利枢纽建成后,切断了中华鲟由海口上溯金沙江生殖洄游的通道,一致那些大腹便便的母鲟,被阻于坝下而丧生。

如何解决鱼类洄游通道的问题,措施基本有两种:①建立各种鱼梯、鱼闸等过鱼建筑物;②对受到影响的鱼类进行人工培养。但这两种方法也存在弊端。首先,对于过鱼建筑来说,现阶段的利用率不高。鱼类并不像人类有思维可以选择从哪里游,大多数鱼类都就是依靠本能。鱼类就是否能选择建筑物过坝,本身就就是需要再研究的问题,需要生物学与水力学共同协作,利于鱼类的习性诱使鱼类通过过鱼建筑物。其次,人工繁殖虽然能在一定程度上解决问题,但就是人工繁殖的鱼类与野外生活的鱼类在某些方面还就是有差别,久而久之可能会使鱼类的本性又不好的改变。

2、2鱼类繁殖

水库淹没使某些鱼类特有的产卵场与栖息地不复存在,使事宜某些鱼类产卵的流水生境消失,加之库区水面扩大、流速减缓使上游产下的漂流性鱼卵的可漂流里程缩短,严重时导致鱼卵下沉死亡。此外,流速减缓与静水性鱼类种群的发展将使急流行鱼类种群受到抑制。

水利水电工程对鱼类资源的影响可以通过人工增殖放流措施进行恢复。人工增殖放流即采用人工手段向某一鱼类栖息水域补充投放一定数量的该种鱼苗, 以保护与恢复其种群数量。人工增殖放流需要了解其放流水域自然状况与鱼类资源现状, 需进行亲鱼驯养技术、催产孵化技术、苗种培育技术、放流与效果评价技术等研究工作。增殖放流总体设计主要包括: 增殖放流对象的确定、亲鱼数量的确定、增殖放流的数量与规格、工艺流程设计、增殖放流地点的确定等。目前, 人工增殖措施在水电工程建设中采用较多, 建成并运行的有索风营鱼类增殖放流站、向家坝鱼类增殖放流站、思林鱼类增殖放流站、功果桥鱼类增殖放流站等, 在鱼类保护中起到重要的作用。人工增殖放流措施也可以用来解决鱼类洄游的问题。哥伦比亚河上的大坝保护洄游性鱼类的措施就就是建造孵化场所;1980年, 我国为解决葛洲坝对中华鲟等珍稀鱼类洄游的影响, 采用了人工增殖放流的方法。但就是, 人工繁殖放流经过若干世代后, 有可能导致整个自然种群遗传多样性的崩溃。如对美国的大西洋鲑人工繁殖放流与种群动态变化的研究证明,长期人工繁殖放流的副作用,导致了该物种的自然种群数量的急剧下降、遗传性状衰退。

2、3鱼类“气泡病”

大坝特别就是高坝在泄洪过程中,水与空气中的气体混合后一起释放到坝下, 在流体静力压的作用下,空气以气泡形式溶解到水中,使下游水域形成气体过饱与状态。水体中气体过饱与会引起鱼类的 气泡病 ,鱼肠道出现气泡,或体表、鳃上附着许多小气泡,使鱼体上浮或游动失去平衡,严重时可引起大量死亡,这种病对鱼苗危害最大。由于鱼苗身体机能发育尚未完成,无法抵御这种影响,会大量死亡,这对于鱼类资源的影响就是巨大的。三峡大坝开闸泄洪将空气卷入水中,使下游水域处于气体过饱与导致鱼类死亡。

2、4下游水生生物

水电站发电一般需要建筑坝体将水面抬高,利用谁能转换成电能。经过水轮

机发

电后的水体与其原有可有水体相比有不同之处。

首先,发电的水取自水库底部,水温较正常值偏低。水库上层为表温层,温度高,受风浪、环流、对流等影响;下层为深水层,水温变化小,接近均匀,常年维持在较稳定的低温状态;中间的过渡段为温跃层,层内水温梯度大,全层从上到下水温变化较大。水生生物生长需要一定的水温,水温对鱼类性腺的发育与成熟影响显著。鱼类为变温动物,无保持体温结构,当水温上升时,鱼的体温随之而升高,生理过程加快,对事物的消化吸收、生长、胚胎发育以及到达性成熟的时间等都会发生变化。总体来说,水库运行下泄水温变化最不利的影响主要为对鱼类繁殖的影响。3-6月天然水温回升就是鱼类的主要繁殖季节,但电站下泄的低温水使鱼类达到产卵水温所需的时间延长,推后了鱼类繁殖时间,使鱼类原有长期形成的繁殖与自然环境条件的耦合关系可能被打乱,影响繁殖。

其次,上游来水在水库聚集后,水中的泥沙沉淀,发电后的水比原有水要清澈且含有的营养物质少。有一些鱼类的营养物质或一些浮游生物就是依附在河流水体的泥沙颗粒上的,当上游来水在库区停留后,泥沙颗粒沉到库底,这些依附在泥沙颗粒上的物质也聚集在库区内。一方面会造成下有生物食物链的断裂,另一方面有可能造成库区水体的富营养化。水库蓄水后,库区水流变缓,甚至局部出现静水区,上游河段带来的泥沙以及其它一些悬浮物质会在库区沉积。如丹江口水利枢纽蓄水后,由于水库的拦沙作用,库区水的透明度上升。水库建成初期,库区底栖生物量会有一定程度增加,但一段时间水体透明度改变后,鱼类的饵料生物组成与数量将随之减少,底栖生物的生物量又会降至很低,这对以底栖生物为食的鱼类就是不利的。

以上鱼类“气泡病”与下游水生生物影响均可通过栖息地保护的方法来寻求解决,水库形成后,坝上蓄水对栖息地造成大面积淹没,坝下水文情势改变导致栖息地面积减少,可通过2种方式保护鱼类的栖息地:①通过保护支流的流水生境保护鱼类的栖息地。选几条具有代表性的支流作为保护区, 保护受影响的鱼类, 从而减缓工程对鱼类的影响。②人工再造适宜栖息地。通过生态水文学计算,将鱼类“适宜生境”量化为水文、水温等数值, 并根据这些数据优化规划方案、调整设计参数与运行方式, 以达到人工再造适宜栖息地。

建立河流自然保护区。例如,在西方国家,自然保护区的建立涉及很多法律问题,河流自然保护区更由于管理上的困难而难以有效实施,因此除前面所说的在流域层面建立水域多样性管理区等类似的构想外,鲜见这方面的实践。在国内,针对三峡水库与金沙江一期工程建设的影响,我国政府决定在长江上游选择保留向家坝水利枢纽坝址以下至三峡水库回水末端长约380余千米的干流江段、一级支流赤水河约430余千米的干流江段,以及一些邻近支流的河口或下游段,作为珍稀、特有鱼类的国家级自然保护区。该保护区就是基于对长江上游水能资源开发规划与水域生态系统保护相协调的思路设计的,其中包含取消上游干流区间3个、赤水河干流10个水电梯级规划。由于包含了一条完整的支流、一段具有足够流程的干流,以及其下游连接的三峡水库,该保护区在环境结构方面就是相对完整的,可以满足长江上游鱼类4种主要繁殖类型的需要,包括在干流或较大支流流水中产漂流性卵的长薄鳅与圆口铜鱼,以及在干流河段的大片砾石滩前产粘沉性卵的白终、达氏鳃与胭脂鱼等,能够在靠近向家坝水利枢纽坝址以下的江段找到繁殖场所;在集雨性支流的上游河段产粘附性卵的岩原鲤与南方绘等大型特有鱼类,可以上溯到赤水河的上游去繁殖;在沿岸带适宜的小环境中产粘附性、漂