跨流域調(diào)水的生態(tài)效應(yīng)綜合探討

劉 濤 武艷麗 董來啟

水是人類賴以生存的重要資源,是生態(tài)環(huán)境中最活躍的基本要素[1,2],而我國水土資源分布比例很失衡。水資源緊缺已成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一,并開始造成生態(tài)環(huán)境惡化,亟待解決。為改變水資源時(shí)空分布不均的狀況,實(shí)現(xiàn)水資源的再分配,滿足人類生產(chǎn)與生活的需要,國內(nèi)外實(shí)踐證明,大規(guī)?？缌饔蛘{(diào)水(IBWT)是解決水資源時(shí)空分布不均的有效手段[1,2]。

1 跨流域調(diào)水對(duì)生態(tài)影響的研究現(xiàn)狀

各國實(shí)施跨流域調(diào)水的目的不同,主要有為工業(yè)提供用水、城市用水、改進(jìn)水質(zhì)、農(nóng)業(yè)用水、水力發(fā)電和補(bǔ)給地下水等。南水北調(diào)工程是我國優(yōu)化配置水資源的重大舉措,規(guī)劃年調(diào)水量4.4×1010m3～4.5×1010m3,調(diào)水干線總長(zhǎng)為4046km,主要分布在干旱和半干旱地區(qū)。

跨流域調(diào)水工程建設(shè),對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)有很大的影響[4,5]。水力發(fā)電對(duì)河流的影響是瞬間的沖擊,而跨流域調(diào)水工程對(duì)河流的影響不同,其影響的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。在南非已經(jīng)證明,實(shí)施的季節(jié)性跨流域調(diào)水工程對(duì)受水渠或輸水渠均有較大的影響[6]。跨流域調(diào)水工程實(shí)施,不僅對(duì)地貌產(chǎn)生影響而且可能產(chǎn)生整個(gè)河流流域自然生物系統(tǒng)的破壞,這在國內(nèi)外已引起足夠的重視,其中對(duì)生物起源地的保護(hù)毫無疑問被各國關(guān)注。人類在進(jìn)行大時(shí)空調(diào)水的同時(shí),如果沒有更好的對(duì)策來應(yīng)對(duì)跨流域調(diào)水對(duì)物種轉(zhuǎn)移的影響,那么通過制定法律也能起到一定的協(xié)調(diào)作用。加拿大和美國已通過法律調(diào)節(jié)由于跨流域調(diào)水引起的自然物種的遷移,目的是保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整及調(diào)水區(qū)、受水區(qū)經(jīng)濟(jì)不受入侵物種的影響。

總之,跨流域調(diào)水工程項(xiàng)目的實(shí)施將涉及到許多因素的影響,例如:生態(tài)、地貌、化學(xué)、社會(huì)和水權(quán)等。雖然國內(nèi)外專家學(xué)者一直呼吁加強(qiáng)跨流域調(diào)水對(duì)生態(tài)影響的調(diào)研,但是,由于工程、管理和政策等各方面的因素影響,目前所做的調(diào)研工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

2 跨流域調(diào)水生態(tài)綜合效應(yīng)分析

2.1 跨流域調(diào)水是一項(xiàng)重大的地貌工程

國內(nèi)外跨流域調(diào)水工程中很多利用現(xiàn)有河道作為跨流域調(diào)水的輸水渠,從而減少工程量和占地,但同時(shí)我們應(yīng)注意到把大量的水轉(zhuǎn)移到河流上游,其上游流量和流速均增加,引起原河床不穩(wěn)定;特別是河流上游空間相對(duì)較小時(shí),其對(duì)地貌和生態(tài)產(chǎn)生的影響將是相當(dāng)嚴(yán)重的。

隨著對(duì)跨流域調(diào)水工程認(rèn)識(shí)的不斷深化,我們會(huì)逐漸意識(shí)到“跨流域調(diào)水不僅是重大的水利、生態(tài)工程還是一項(xiàng)重大的地貌工程”。只有對(duì)受水渠的影響作出了正確的評(píng)估才能真正確定工程的實(shí)施是否可行。

2.2 跨流域調(diào)水對(duì)地下水潛在的生態(tài)影響

水資源有其自身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,如果人為地劃分為地表水、地下水分開管理,將造成各行其是的混亂局面,加劇水資源開發(fā)利用的矛盾。地下水和地表水是一個(gè)不可分割的整體,兩者有規(guī)律地相互轉(zhuǎn)化,因而無論是超開采地下水還是過度利用地表水都會(huì)引起區(qū)域水文地質(zhì)條件變化,地下水徑流、補(bǔ)給、排泄關(guān)系也要發(fā)生變化,最終會(huì)使水陸生態(tài)失去平衡。

2.3 跨流域調(diào)水工程實(shí)施的同時(shí)應(yīng)合理選擇生態(tài)評(píng)價(jià)模型

生態(tài)系統(tǒng)模型的一個(gè)任務(wù)是對(duì)控制參數(shù)的鑒定,通過對(duì)控制參數(shù)的鑒定,有助于理解生態(tài)系統(tǒng)的性能狀態(tài),在費(fèi)用和付出最小的情況下優(yōu)化測(cè)量設(shè)計(jì)。生物系統(tǒng)模型不存在標(biāo)準(zhǔn)模型,當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)模型被證明不合理時(shí),會(huì)被另一個(gè)系統(tǒng)模型取代,從這種意義上講,模型的校準(zhǔn)與評(píng)價(jià)是最重要的,目前國內(nèi)外一些學(xué)者主張用量化來校準(zhǔn)生態(tài)模型。

3 跨流域調(diào)水工程的主要環(huán)境生態(tài)影響

3.1 跨流域調(diào)水對(duì)生態(tài)環(huán)境的正面影響

1)防止因超開采地下水帶來地區(qū)性生態(tài)危機(jī)。

據(jù)相關(guān)資料記載,美國加州一地區(qū)從1940年起每年超采水量1.8×106m3,地面下沉影響 9000km2的農(nóng)田耕作,而調(diào)水灌溉后能有效防止地面下沉,并起到保水固土作用。南水北調(diào)中線工程建成后,受水區(qū)不再大量超開采地下水,有利于地表、地下水合理調(diào)度,增加地下水入滲和回灌,可有效控制地下水超采并逐步恢復(fù)適宜的地下水水位,防止地下水位下降引起地面下降、建筑物和堤防發(fā)生裂縫,可使地下水朝良性方向發(fā)展。

2)有利于水循環(huán)。

調(diào)水最大的受益區(qū)就是受水區(qū),將使受水區(qū)增加廣闊的水域,促進(jìn)地下水發(fā)育,導(dǎo)致包括氣帶與大氣圈、含水層之間的垂直水氣交換加強(qiáng),有利于水循環(huán),增大地面徑流,改善缺水地區(qū)的生態(tài)與環(huán)境的不良情況。

3)將直接改善調(diào)入?yún)^(qū)的生態(tài)環(huán)境。

我國南水北調(diào)工程實(shí)施后,據(jù)黃河水資源保護(hù)局的初步估計(jì),西線調(diào)入?yún)^(qū)可新增灌溉面積1.7747×106hm2,可有效改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境;同時(shí)西線調(diào)入?yún)^(qū)防護(hù)林帶增加至1.5×105hm2,每年可減少0.56×108t～1.06×108t的土壤流失量,有效治理了水土流失,減少入黃泥沙量,有效地遏制土地沙漠化的發(fā)展,減少自然災(zāi)害發(fā)生,增加黃河的河川徑流量,可很好改善當(dāng)?shù)氐乃鷳B(tài)環(huán)境。東線近期規(guī)劃工程主要生態(tài)效益是發(fā)展和改善農(nóng)田灌溉面積2.83×106hm2,提高1.78×104km2低洼地區(qū)澇水抽水能力改善供水區(qū)因長(zhǎng)期缺水而嚴(yán)重惡化了的環(huán)境。

4)為發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)帶來更大機(jī)遇。

為促進(jìn)發(fā)展旅游業(yè),有些地區(qū)已設(shè)計(jì)跨流域調(diào)水方案來解決水資源短缺的問題,其效益不僅促進(jìn)了旅游業(yè)的發(fā)展,還可以使旅游區(qū)河道生態(tài)環(huán)境得到有力改善。目前,南水北調(diào)工程新建了一系列調(diào)水設(shè)施和輔助性河渠、道路、房屋等設(shè)施,增加了水域面積,其在調(diào)水方案的前提下,可以有力輔助發(fā)展地區(qū)旅游業(yè)。

5)對(duì)局部地區(qū)氣候產(chǎn)生影響。

跨流域調(diào)水將對(duì)氣候有一定影響,近年來我國北方降水減少和溫度增加是氣候變化的總趨勢(shì),由此引起的北方干旱化嚴(yán)重影響了我國北方的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活[8],南水北調(diào)方案中部分供水將通過渠道網(wǎng)用于農(nóng)業(yè)灌溉,使土壤水分增加,從下墊面的能量平衡可以推出,土壤濕度增加將會(huì)產(chǎn)生溫度降低,從而在一定程度上改變局部氣候。

3.2 跨流域調(diào)水對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響

1)對(duì)原有河床的不利影響。

引水線路、工程實(shí)施本身沒有實(shí)質(zhì)性難題,但從區(qū)域考慮,如果措施不當(dāng),會(huì)加重當(dāng)?shù)貫?zāi)害、惡化環(huán)境。若利用原河床調(diào)水,其流量和流速均增加,將造成河床推移物的流失,泥沙沖刷,最終將引起原河床不穩(wěn)定。

2)對(duì)輸水區(qū)引起的不利生態(tài)影響。

跨流域調(diào)水的不利影響主要在水庫區(qū)和輸水渠沿線的土地占用和移民搬遷的影響,造成大面積農(nóng)田受損,野生生物生長(zhǎng)環(huán)境遭破壞,移民遷入地區(qū)將增加土地負(fù)擔(dān),處理不當(dāng)時(shí)可能造成水土流失、惡化地區(qū)生態(tài)環(huán)境并影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展,甚至影響到社會(huì)穩(wěn)定,我們可以通過妥善的土地調(diào)整和移民安置解決其產(chǎn)生的負(fù)面影響。輸水干渠兩側(cè)部分地段的地面高程低于輸水水位,將可能引起周邊土壤的次生鹽堿化、沼澤化,只要采取渠道防滲和灌區(qū)排水等措施,可以避免其不利影響。

3)對(duì)河口地區(qū)的不利生態(tài)影響。

跨流域調(diào)水使河口徑流量減少,可使咸潮上溯勢(shì)力增強(qiáng),遇到潮時(shí)部分已經(jīng)脫鹽的土壤還會(huì)發(fā)生不同程度的次生鹽堿化。長(zhǎng)江河口地區(qū)通過原來的水沙比估算,南水北調(diào)將引起減少長(zhǎng)江河口原來懸移質(zhì)輸沙量的2%。南水北調(diào)對(duì)長(zhǎng)江河口影響的有效控制措施是控制10月～12月徑流的減少幅度,從綜合資源利用角度考慮還應(yīng)在江邊或江中建造避咸蓄淡水庫,減緩鹽水入侵影響。

4)對(duì)漁業(yè)資源的不利影響。

南北水調(diào)工程改變了長(zhǎng)江口徑流總量及年內(nèi)分配,也改變了水體鹽度的時(shí)空分布,導(dǎo)致河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的調(diào)整,從而影響漁業(yè)資源的存在狀態(tài),其總體規(guī)律為:各魚種的分布發(fā)生移位。為了水生態(tài)系統(tǒng)平衡,應(yīng)建立漁業(yè)環(huán)境和資源的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

4 結(jié)語

通過了解國內(nèi)外跨流域調(diào)水對(duì)生態(tài)影響的研究現(xiàn)狀,從多個(gè)角度對(duì)跨流域調(diào)水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響進(jìn)行了綜合探討,可以看到,跨流域調(diào)水工程的綜合生態(tài)效益是顯著的,不利影響是局部的,且通過適當(dāng)防范和補(bǔ)償措施,不利影響可以減少到最低限度。

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