水電站對生態(tài)環(huán)境的影響

1、水電站對水生生物的影響1. 緒論隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,在河流上大規(guī)模筑壩攔截河流水量(發(fā)電，灌溉，控制洪水等),是河流生態(tài)環(huán)境受人為影響最顯著、最廣泛、最嚴重的事件之一。根據(jù)世界大壩學會的統(tǒng)計,目前全世界有36000座大中型水壩在運行,控制著全球20%左右的徑流量。在中國,長江、黃河等主要河流的梯級水庫正快速進行,部分河流缺乏有效管理引起河流斷流、水體污染等,嚴重影響河流生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。大壩建設人為改變了河流原有的物質場、能量場、化學場和生物場,直接影響生源要素在河流中的生物地球化學行為(生源要素輸送通量、賦存形態(tài)、組成比例等),進而改變河流生態(tài)系統(tǒng)的物種構成、棲息地分布以及相應的生態(tài)功能。

2、鑒于筑壩造成河流生源要素、河流和區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改變,國內(nèi)外科學家對河流生態(tài)系統(tǒng)的響應過程廣泛重視,成為目前河流生態(tài)研究的重要領域之一。水電設施及運轉過程給生態(tài)帶來壓力，值得重視的主要影響來自兩個過程，一是筑壩過程，二是取水過程。這兩大過程對河流生態(tài)系統(tǒng)的連通性和整體性可能造成嚴重影響，歸結起來，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是改變自然水文過程，不同程度地切割生境，隔斷河流廊道系統(tǒng)的空間連通性；二是對河流廊道在時間尺度上的自然動態(tài)造成嚴重干擾。兩方面的脅迫影響都會導致河流生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能的變化。除了對河流生態(tài)系統(tǒng)造成一定影響外，對其他臨近水電站的生態(tài)系統(tǒng)也造成了一定的影響，如水電站大壩截流造成上游大

3、面積農(nóng)田、林地被淹沒，河道魚類的活動范圍受到極大的限制，阻礙了魚類的繁衍和其它野生動物的正?；顒?。大壩下游出現(xiàn)了大面積河道干枯，致使下游魚類生存面臨滅絕危機，野生動物飲水、遷移受到嚴重威脅。水利水電工程建設阻斷了河流的天然連續(xù),改變了河流的水文情勢,破壞了魚類的棲息環(huán)境,對魚類的影響非常嚴重。如，根據(jù)近些年調(diào)查統(tǒng)計,長江干支流四大家魚產(chǎn)量在逐年下降；根據(jù)2001年對長江監(jiān)利段的監(jiān)測,四大家魚產(chǎn)量與1981年相比,平均下61.46%；在黃河、淮河等流域,也出現(xiàn)了較為嚴重的魚類資源衰退現(xiàn)象。2. 水生生物的影響及措施2.1魚類洄游一般的水電站的水工建筑物如大壩等都是將河流攔腰截斷，這樣就阻斷了魚類

4、的流動通道，對洄游性魚類的影響更大。洄游是指一些水生動物為了繁殖、索餌或越冬的需要定期定向地從一個水域到另一個水域集體群遷移的現(xiàn)象。水電站的工程建筑物的建設如果阻斷了洄游性魚類的洄游通道，會導致魚類不能到河流的另一端繁殖，越冬等。在中國，長江的魚類資源無論種類還是數(shù)量都是世界上占據(jù)重要位置。從種類數(shù)目看，長江水系有魚類約370種，居我國水系之首，是我國魚類物種資源的寶庫。就魚類資源數(shù)量而言，長江水系一直居中國各水系之冠。長江上的葛洲壩等水工建筑也無疑阻斷了很多魚類的游動通道，其中比較著名的就是中華鱘。中華鱘是一種大型的溯河洄游性魚類，是我國特有的古老珍稀魚類。世界現(xiàn)存魚類中最原始的種類之一，國

5、家一級保護動物。長江葛洲壩水利樞紐建成后，切斷了中華鱘由?？谏纤萁鹕辰充в蔚耐ǖ?，一致那些大腹便便的母鱘，被阻于壩下而喪生。如何解決魚類洄游通道的問題，措施基本有兩種：建立各種魚梯、魚閘等過魚建筑物；對受到影響的魚類進行人工培養(yǎng)。但這兩種方法也存在弊端。首先，對于過魚建筑來說，現(xiàn)階段的利用率不高。魚類并不像人類有思維可以選擇從哪里游，大多數(shù)魚類都是依靠本能。魚類是否能選擇建筑物過壩，本身就是需要再研究的問題，需要生物學和水力學共同協(xié)作，利于魚類的習性誘使魚類通過過魚建筑物。其次，人工繁殖雖然能在一定程度上解決問題，但是人工繁殖的魚類和野外生活的魚類在某些方面還是有差別，久而久之可能會使魚類

6、的本性又不好的改變。2.2魚類繁殖水庫淹沒使某些魚類特有的產(chǎn)卵場和棲息地不復存在，使事宜某些魚類產(chǎn)卵的流水生境消失，加之庫區(qū)水面擴大、流速減緩使上游產(chǎn)下的漂流性魚卵的可漂流里程縮短，嚴重時導致魚卵下沉死亡。此外，流速減緩和靜水性魚類種群的發(fā)展將使急流行魚類種群受到抑制。水利水電工程對魚類資源的影響可以通過人工增殖放流措施進行恢復。人工增殖放流即采用人工手段向某一魚類棲息水域補充投放一定數(shù)量的該種魚苗, 以保護和恢復其種群數(shù)量。人工增殖放流需要了解其放流水域自然狀況和魚類資源現(xiàn)狀, 需進行親魚馴養(yǎng)技術、催產(chǎn)孵化技術、苗種培育技術、放流和效果評價技術等研究工作。增殖放流總體設計主要包括: 增殖放流

7、對象的確定、親魚數(shù)量的確定、增殖放流的數(shù)量和規(guī)格、工藝流程設計、增殖放流地點的確定等。目前, 人工增殖措施在水電工程建設中采用較多, 建成并運行的有索風營魚類增殖放流站、向家壩魚類增殖放流站、思林魚類增殖放流站、功果橋魚類增殖放流站等, 在魚類保護中起到重要的作用。人工增殖放流措施也可以用來解決魚類洄游的問題。哥倫比亞河上的大壩保護洄游性魚類的措施就是建造孵化場所；1980 年, 我國為解決葛洲壩對中華鱘等珍稀魚類洄游的影響, 采用了人工增殖放流的方法。但是, 人工繁殖放流經(jīng)過若干世代后, 有可能導致整個自然種群遺傳多樣性的崩潰。如Waples對美國的大西洋鮭人工繁殖放流和種群動態(tài)變化的研究證

8、明,長期人工繁殖放流的副作用,導致了該物種的自然種群數(shù)量的急劇下降、遺傳性狀衰退。2.3 魚類“氣泡病”大壩特別是高壩在泄洪過程中,水與空氣中的氣體混合后一起釋放到壩下, 在流體靜力壓的作用下,空氣以氣泡形式溶解到水中,使下游水域形成氣體過飽和狀態(tài)。水體中氣體過飽和會引起魚類的􀀁 氣泡病􀀁,魚腸道出現(xiàn)氣泡,或體表、鰓上附著許多小氣泡,使魚體上浮或游動失去平衡,嚴重時可引起大量死亡,這種病對魚苗危害最大。由于魚苗身體機能發(fā)育尚未完成,無法抵御這種影響,會大量死亡,這對于魚類資源的影響是巨大的。三峽大壩開閘泄洪將空氣卷入水中,使下游水域處于氣體過飽和導致魚類死亡

9、。2.4下游水生生物水電站發(fā)電一般需要建筑壩體將水面抬高，利用誰能轉換成電能。經(jīng)過水輪機發(fā)電后的水體與其原有可有水體相比有不同之處。首先，發(fā)電的水取自水庫底部，水溫較正常值偏低。水庫上層為表溫層，溫度高，受風浪、環(huán)流、對流等影響；下層為深水層，水溫變化小，接近均勻，常年維持在較穩(wěn)定的低溫狀態(tài)；中間的過渡段為溫躍層，層內(nèi)水溫梯度大，全層從上到下水溫變化較大。水生生物生長需要一定的水溫，水溫對魚類性腺的發(fā)育和成熟影響顯著。魚類為變溫動物，無保持體溫結構，當水溫上升時，魚的體溫隨之而升高，生理過程加快，對事物的消化吸收、生長、胚胎發(fā)育以及到達性成熟的時間等都會發(fā)生變化?？傮w來說，水庫運行下泄水溫變化

10、最不利的影響主要為對魚類繁殖的影響。3-6月天然水溫回升是魚類的主要繁殖季節(jié)，但電站下泄的低溫水使魚類達到產(chǎn)卵水溫所需的時間延長，推后了魚類繁殖時間，使魚類原有長期形成的繁殖與自然環(huán)境條件的耦合關系可能被打亂，影響繁殖。其次，上游來水在水庫聚集后，水中的泥沙沉淀，發(fā)電后的水比原有水要清澈且含有的營養(yǎng)物質少。有一些魚類的營養(yǎng)物質或一些浮游生物是依附在河流水體的泥沙顆粒上的，當上游來水在庫區(qū)停留后，泥沙顆粒沉到庫底，這些依附在泥沙顆粒上的物質也聚集在庫區(qū)內(nèi)。一方面會造成下有生物食物鏈的斷裂，另一方面有可能造成庫區(qū)水體的富營養(yǎng)化。水庫蓄水后，庫區(qū)水流變緩，甚至局部出現(xiàn)靜水區(qū)，上游河段帶來的泥沙以及其

11、它一些懸浮物質會在庫區(qū)沉積。如丹江口水利樞紐蓄水后，由于水庫的攔沙作用，庫區(qū)水的透明度上升。水庫建成初期，庫區(qū)底棲生物量會有一定程度增加，但一段時間水體透明度改變后，魚類的餌料生物組成和數(shù)量將隨之減少，底棲生物的生物量又會降至很低，這對以底棲生物為食的魚類是不利的。以上魚類“氣泡病”和下游水生生物影響均可通過棲息地保護的方法來尋求解決，水庫形成后,壩上蓄水對棲息地造成大面積淹沒,壩下水文情勢改變導致棲息地面積減少,可通過2 種方式保護魚類的棲息地:通過保護支流的流水生境保護魚類的棲息地。選幾條具有代表性的支流作為保護區(qū), 保護受影響的魚類, 從而減緩工程對魚類的影響。人工再造適宜棲息地。通過生

12、態(tài)水文學計算,將魚類“適宜生境”量化為水文、水溫等數(shù)值, 并根據(jù)這些數(shù)據(jù)優(yōu)化規(guī)劃方案、調(diào)整設計參數(shù)和運行方式, 以達到人工再造適宜棲息地。建立河流自然保護區(qū)。例如，在西方國家,自然保護區(qū)的建立涉及很多法律問題,河流自然保護區(qū)更由于管理上的困難而難以有效實施,因此除前面所說的在流域層面建立水域多樣性管理區(qū)等類似的構想外,鮮見這方面的實踐。在國內(nèi),針對三峽水庫和金沙江一期工程建設的影響,我國政府決定在長江上游選擇保留向家壩水利樞紐壩址以下至三峽水庫回水末端長約380余千米的干流江段、一級支流赤水河約430余千米的干流江段,以及一些鄰近支流的河口或下游段,作為珍稀、特有魚類的國家級自然保護區(qū)。該保護

13、區(qū)是基于對長江上游水能資源開發(fā)規(guī)劃與水域生態(tài)系統(tǒng)保護相協(xié)調(diào)的思路設計的,其中包含取消上游干流區(qū)間3個、赤水河干流10個水電梯級規(guī)劃。由于包含了一條完整的支流、一段具有足夠流程的干流,以及其下游連接的三峽水庫,該保護區(qū)在環(huán)境結構方面是相對完整的,可以滿足長江上游魚類4種主要繁殖類型的需要,包括在干流或較大支流流水中產(chǎn)漂流性卵的長薄鰍和圓口銅魚,以及在干流河段的大片礫石灘前產(chǎn)粘沉性卵的白終、達氏鰓和胭脂魚等,能夠在靠近向家壩水利樞紐壩址以下的江段找到繁殖場所；在集雨性支流的上游河段產(chǎn)粘附性卵的巖原鯉和南方繪等大型特有魚類,可以上溯到赤水河的上游去繁殖；在沿岸帶適宜的小環(huán)境中產(chǎn)粘附性、漂流性和漂浮性

14、卵的小型魚類,可在不同的河段和支流等各類水體中繁殖。各種魚類的幼魚則可以在保護區(qū)長江干流段的中、下游及三峽水庫索餌肥育。3. 對于水電站引起的水生生物問題，自己的一點看法3.1出臺專項保護水生生物的法律法規(guī)中國政府十分重視水利工程建設中的生態(tài)環(huán)境保護與物種資源保護，除中華人民共和國環(huán)境保護法以外，早在2002年10月1日頒布實施的新中華人民共和國水法第二十六條還明確規(guī)定：“國家鼓勵開發(fā)、利用水能資源。在水能豐富的河流，應當有計劃地進行多目標梯級開發(fā)。建設水力發(fā)電站，應當保護生態(tài)環(huán)境，兼顧防洪、供水、灌溉、航運、竹木流放和漁業(yè)等方面的需要”。第二十七條規(guī)定：“國家鼓勵開發(fā)、利用水運資源。在水生生

15、物洄游通道、通航或者竹木流放的河流上修建永久性攔河閘壩，建設單位應當同時修建過魚、過船、過木設施，或者經(jīng)國務院授權的部門批準采取其他補救措施，并妥善安排施工和蓄水期間的水生生物保護、航運和竹木流放，所需費用由建設單位承擔”。關于魚類資源和水生生物保護，相關的法規(guī)還有：中華人民共和國環(huán)境影響評價法，中華人民共和國漁業(yè)法，中華人民共和國漁業(yè)法實施細則，中華人民共和國野生動物保護法，中華人民共和國水生野生動物保護實施條例等。此外還有很多相應的規(guī)范、導則、標準等。自上世紀80年代以來，在長江流域新建的大中型水利工程，皆按相關法規(guī)進行了環(huán)境影響評價，其中大多數(shù)的評價重點涉及到水生生物和魚類資源保護并對其

16、進行了專題研究和評價，如三峽工程、南水北調(diào)工程、烏江構皮灘電站、漢江王甫洲工程、嘉陵江亭子口工程等等。但這些工程對水生生物影響評價都只限于其工程本身而未從梯級水庫的角度進行影響分析。因此我國應出臺關于水電站等水利工程建成后對生態(tài)保護的法律，尤其要有針對性的保護水生生物、魚類、河流生態(tài)系統(tǒng)等方面的法規(guī)。做到保護生態(tài)要有法可依，并且要賦予一些部門監(jiān)察的權利，做到真切的落實法律法規(guī)，秉公做到法律法規(guī)。3.2技術方面的探索開展魚類洄游通道恢復關鍵技術研究。應重點開展魚類生態(tài)調(diào)查和魚類行為特性評估,過魚地點的確定及過魚設施的選擇,過魚設施工程設計參數(shù)確定，如，設計運行水位和設計流速、進口的布置、設施的主

17、要尺寸、出口結構、過魚設施的附屬設備,過魚試驗及過魚效果監(jiān)測評價等方面的技術攻關工作，通過生物學和水力學相結合，大幅度提高魚類洄游通道的利用率，極大的保護魚類洄游的暢通。限制捕撈，限制捕撈是恢復漁業(yè)資源的有效方式。前蘇聯(lián)自1940年開始, 將里海流域的鮮魚捕撈限制在流人里海的河流中(如伏爾加河)，在里海海區(qū)則禁止捕撈；1962 年開始制定更為嚴厲的法律制度,對偷獵行為進行嚴厲的懲罰,由此使20 世紀6070年代里海流域的鰓魚產(chǎn)量得到恢復, 并穩(wěn)定增長即。加拿大和美國都針對不同鮮魚種類制定了非常具體的捕撈限制措施,包括作業(yè)區(qū)網(wǎng)具的總數(shù)、網(wǎng)目大小、持證許可等。1872年, 美國對薩克拉門托河高首鱘捕撈沒有限制,每日捕撈量約5000尾,導致