菏澤水庫中的滲流與生態(tài)環(huán)境探討

郭瑞文

(閆潭灌區(qū)水利管理處 菏澤 274000)

1 概 述

由于菏澤地下淺層水易污染，深層水含氟高，不適合人直接飲用。黃河水是菏澤人較安全的飲用水源，但有許多縣區(qū)市民喝不到黃河水，因此建設平原水庫是解決菏澤人民飲水安全的最好方法。菏澤將于“十二·五”期間投資70億元建設14座平原水庫，使每個縣區(qū)至少有2座水庫，從而徹底解決菏澤人飲水安全問題。同時仍要進行平原水庫農業(yè)灌溉、發(fā)展生態(tài)旅游及商業(yè)等綜合開發(fā)，因此解決好水庫的生態(tài)環(huán)境是水庫能否長久發(fā)揮效益的關鍵。

2 水庫管理中存在的自然生態(tài)問題

水庫對于國民經濟產生的效益十分顯著，其調節(jié)自然生態(tài)、防洪防旱、發(fā)電灌溉等作用巨大。另外，還可以將其建設成為生態(tài)旅游風景區(qū)，帶動旅游產業(yè)的發(fā)展。但是，水庫建設及管理涉及面較為廣泛，管理不善會造成自然環(huán)境破壞、飲水及電力供應緊張等問題，其社會影響極大，對自然生態(tài)、社會安全與經濟建設的影響延續(xù)時間較長，因此水庫生態(tài)備受各界廣泛關注。綜合看來，水庫生態(tài)危機主要表現在以下幾方面:

?水庫堤防的護坡、河床采用了不透水材質和襯砌，阻隔了地下水的交換，因水體循環(huán)系統(tǒng)的變化，改變了周圍自然生態(tài)系統(tǒng);?由于水庫蓄水導致水陸分界上升，同時水深增加也使河流的流速降低，甚至形成靜水，使與之相關的陸地生物、兩棲生物，特別是水生物的自然生存環(huán)境發(fā)生較大改變，使原有的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生較大改變;?由于水庫堤壩、水閘不合理的截流防滲，導致上下游、周圍陸地的水體交換頻率減少，水庫內截阻大量的垃圾、水污染得不到稀釋和排放，被控河流上下游的水體流速均會降低或形成靜水，產生淤積或淤塞、水質及自然環(huán)境惡化等問題。

3 水庫中的滲流與生態(tài)

滲流是維持生態(tài)系統(tǒng)的水體循環(huán)、營養(yǎng)物質輸移的重要方式，對維護生態(tài)系統(tǒng)的正常功能起著重要作用，但滲流對生態(tài)環(huán)境也有不利的影響，如洪水期水庫圍壩因滲漏發(fā)生垮決、沖毀農田、淹沒城鎮(zhèn)，不合理的截滲、防滲措施阻斷水陸水體聯系等。

3.1 水庫圍壩攔河蓄水對周圍陸地的影響

濕地具有調節(jié)自然生態(tài)的重要作用，水庫周圍的濕地主要靠水庫內的高水位或地下水源予以補充。因此正常水位情況下，水庫蓄水及上游來水是濕地重要的水源，低于水庫水位線的陸地低洼地更適宜濕地動植物、微生物的生長繁育，形成濕地生態(tài)系統(tǒng)，見圖1。如果水庫水位一旦出現下降，并長時間得不到補充，地下水及濕地得不到補給水源，面積減小或逐漸消失，將導致水草死亡、濕地動植物消失以及水質變壞，濕地生態(tài)系統(tǒng)因此瓦解，見圖2。所以，合理調控水庫生態(tài)基流，保持科學的生態(tài)流量，才能更好地維持水庫周圍自然生態(tài)系統(tǒng)，確保自然之肺——濕地不被人為破壞。

圖1 水庫滲透維持濕地存在

圖2 水庫水位下降，濕地消失

3.2 不透水護坡、護底隔斷水陸溝通

水庫中為了控制水力滲透，引起堤岸坡腳產生滲透破壞，常采取混凝土砌石等不透水護坡、護底(圖3、圖4)，雖然滲透控制住了，但卻隔斷了水庫與周圍的水流的溝通，隔斷了水陸生物的天然聯系，破壞了由水生生物、陸生生物、微生物組成的完整的水庫生態(tài)系統(tǒng)。如何建設生態(tài)型護岸工程，建設既抗沖又擋水、防滲的生態(tài)堤防，是傳統(tǒng)水工學今后的轉型方向。

圖3 不透水護坡、護底隔斷水庫與濕地的滲透線

圖4 不透水整治斷面隔斷水庫與周圍的水流溝通

3.3 水閘工程對水庫生態(tài)環(huán)境的影響

水閘設施一般作用為引水及防洪排澇等，由于水閘運行頻率一般較低，水閘建設之初要對被控河流、周圍地下水流的交換問題進行充分考慮，否則將會破壞水閘周圍的生態(tài)環(huán)境。如果閘底不透水層過淺，或采用壩體和堤防的截滲墻與不透水層相連等施工設計等，會直接阻斷被控河流進水河道與出水河道的水體聯系。不科學的截流、防滲措施就會導致河流流速變慢、靜流、淤塞及水質變壞等問題(圖5)。

圖5 水閘工程對水庫生態(tài)環(huán)境的影響

4 滲流及其控制技術在生態(tài)環(huán)境的應用分析

4.1 水體滲流是水庫自然生態(tài)保護的技術手段之一

一方面要采取科學合理的水庫施工設計，使壩體及堤防的水體滲流交換通道保持穩(wěn)定;另一方面，還要發(fā)揮水庫防洪防汛的重要功能。以壩體及堤防的穩(wěn)固為重點，在保障水庫安全及發(fā)揮水庫重要的蓄水灌溉、調解水量及防洪防汛的職能基礎上，進一步采取保護自然環(huán)境及其生態(tài)系統(tǒng)的措施。同時，在水庫施工設計和論證、建設過程中，在符合地質構造及保障壩體及堤防安全的基礎上，謹慎地采取水庫的水體滲流技術。并通過技術引進及創(chuàng)新，不斷改善水庫滲流控制技術及措施，如使用水滲透性較好的石料，采用石籠和木樁等材料及相關工藝來穩(wěn)定護坡等。這些新材料、新工藝的采用，既能更好地保護壩體和堤防牢固穩(wěn)定，也可保障水庫與被控河流、陸地地下水的正常水體交換。

4.2 采用滲流數學模型及仿真計算等進行水庫設計的優(yōu)選

水庫建設及施工設計涉及面廣，不同地區(qū)、氣候及水文條件下的水庫周圍的生態(tài)環(huán)境均有明顯不同。如僅憑一時一地的施工設計經驗及總結，而不采取科學系統(tǒng)的生態(tài)評估是不科學的。要想了解水庫水位上升對自然生態(tài)的影響及改變程度，可以通過建模的方式進行水庫水位線、水庫淹沒面積、生態(tài)環(huán)境形態(tài)變化及生物鏈改變進行生態(tài)評估。此外，還可以對水庫的生態(tài)基流和流量設計、被控河流不同情況的自然生態(tài)狀態(tài)進行數學模型評估或仿真計算，進而優(yōu)選水庫建設設計，防止人為因素對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的忽略。

4.3 水庫的自然生態(tài)保護及滲流技術應用

水庫建設與生態(tài)保護是較大的系統(tǒng)建設項目，它包括:?壩址選取、項目施工設計與管理、水庫生態(tài)移民等;?對水庫建設中、建設后的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)進行實時評估，綜合研究數據，對水庫的壩體、堤防采取生態(tài)設計及運行管理;?對水庫周圍濕地、地表植被等生態(tài)系統(tǒng)進行建設保護;?重視水庫的生態(tài)水工設計，對水庫及河流、陸地的生態(tài)水資源進行合理調配;?建立綜合的水庫效益及自然生態(tài)評價機制和保障措施。

5 結 語

本文深入闡述了水庫滲流與自然生態(tài)的內在聯系，水庫的滲透技術是保障水生態(tài)系統(tǒng)平衡、水資源合理循環(huán)和補充的重要方法。通過先進的滲透技術應用及水庫生態(tài)建設，可以保持水庫的自然生態(tài)平衡，最大限度地降低因水庫建設對環(huán)境造成的破壞性影響。既可發(fā)揮水庫蓄水發(fā)電、水利調節(jié)、生產生活供水等重要功能，還能將其建設成為一個對自然環(huán)境起重要調節(jié)作用的生態(tài)項目。因此對這樣一個復雜的水利建設項目，筆者建議:應通過建立生態(tài)評價數學模型及仿真運算等的方式，對水庫的水位線——水庫淹沒面積——自然生態(tài)及物種變化等各環(huán)節(jié)因子進行綜合評估，進而對水庫的施工、運行的設計進行優(yōu)選。

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