用人工濕地改善庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境

［老撾］ P－J.梅內(nèi)爾

在設(shè)計(jì)水電項(xiàng)目時(shí)，除進(jìn)行大壩和廠房設(shè)計(jì)外，還應(yīng)重視水庫(kù)棲息地設(shè)計(jì)，而不是簡(jiǎn)單生成一個(gè)缺乏設(shè)計(jì)的湖泊環(huán)境。好的水庫(kù)設(shè)計(jì)和維護(hù)方案可以提高對(duì)水資源綜合利用的潛力。

通常來(lái)說(shuō)，天然河流被改變?yōu)樗畮?kù)后其漁業(yè)生產(chǎn)力會(huì)降低，尤其是在邊坡陡、消落大的深庫(kù)，在汛期、枯水期緩泄的情況下更是如此。這類(lèi)水庫(kù)漁業(yè)生產(chǎn)力之所以低下，是因?yàn)橹挥性谒畮?kù)頂部2 m以?xún)?nèi)光線充分穿透的好氧層魚(yú)類(lèi)才能生存。旱季水位消落，曝露的庫(kù)岸往往是貧瘠之地，不適合植物生成，雨季這些區(qū)域被淹沒(méi)，水庫(kù)漁業(yè)產(chǎn)量也不會(huì)得到提高。

這類(lèi)水庫(kù)的生物多樣性通常也缺失，因?yàn)槠湓靖患~(yú)類(lèi)的河流環(huán)境被改變，只有那些可以在水庫(kù)飼養(yǎng)以及能夠到達(dá)支流產(chǎn)卵再回游進(jìn)入水庫(kù)的魚(yú)類(lèi)才能得以生存。

新濕地建設(shè)是作為流域梯級(jí)水電站水資源綜合利用研究項(xiàng)目的一部分，由國(guó)際化學(xué)、能源礦山與工會(huì)聯(lián)合會(huì)(ICEM)、國(guó)際水資源管理研究所(IWMI)和騰欣邦能源公司(THPC)共同合作，依托湄公河CPWF MK3項(xiàng)目實(shí)施的。其未來(lái)的開(kāi)發(fā)由THPC負(fù)責(zé)，IWMI則通過(guò)針對(duì)水、陸地和生態(tài)系統(tǒng)的CGIAR研究程序?qū)υ擁?xiàng)目進(jìn)行研究與監(jiān)測(cè)。

1 設(shè)計(jì)原理

南屯2(Nam Theun2)工程開(kāi)了在水庫(kù)消落區(qū)建濕地的先例，該工程庫(kù)水面以上新建了約30處濕地，以補(bǔ)償萊凱(Nakai)高原上被淹沒(méi)的濕地。如圖1所示，跨季節(jié)性河流修建的簡(jiǎn)易低矮土堤和泄洪道在封禁林間形成永久性濕地。

圖1 南屯2工程流域濕地植被帶

根據(jù)南格諾昂(Nam Gnouang)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)NG)水庫(kù)的調(diào)查結(jié)果，在通向移民安置村道路與入庫(kù)河流交叉處建了一處濕地。出于旱季灌溉需要沿柬埔寨洞里薩(Tonle Sap)湖修建的老式環(huán)湖堤，以及沿非洲維多利亞湖修建小型池塘的做法其理念均與此相似。

土堤和泄洪道也許會(huì)穿過(guò)季節(jié)性河流，堤壩的最高點(diǎn)要比正常蓄水位低2～5 m，或者通過(guò)涵洞和水閘控制水流，如圖2所示。土堤上將修建簡(jiǎn)易泄洪道用于雨季過(guò)流。這類(lèi)簡(jiǎn)易泄洪道也可建成便于魚(yú)類(lèi)進(jìn)入季節(jié)性河流產(chǎn)卵的通道。

實(shí)踐教學(xué)是銜接和融合相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)各項(xiàng)技能協(xié)調(diào)發(fā)展，凸顯應(yīng)用型人才優(yōu)勢(shì)，提高畢業(yè)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)是全面推進(jìn)英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的重要途徑。目前內(nèi)蒙古科技大學(xué)英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的實(shí)踐教學(xué)比例較之過(guò)去有所提高，體現(xiàn)了學(xué)校專(zhuān)業(yè)教育對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視。然而，目前實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)還需要在2017年新頒布的《高等學(xué)校英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《國(guó)標(biāo)》）指導(dǎo)下進(jìn)一步尋找各種途徑培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言應(yīng)用能力和實(shí)際應(yīng)用能力。

圖2 通過(guò)修建土壩形成的人工濕地

濕地設(shè)計(jì)的目標(biāo)是增加水庫(kù)生物多樣性、提高其漁業(yè)生產(chǎn)力和改善庫(kù)區(qū)人民生活。如果建濕地旨在維護(hù)和增加水庫(kù)的生物多樣性，那么就要重點(diǎn)考慮保護(hù)問(wèn)題，同時(shí)也要考慮當(dāng)?shù)鼐用竦拿裆?，充分利用水?kù)周邊資源，這兩者并不一定是不相容的，比如建造旨在維護(hù)魚(yú)類(lèi)多樣性的濕地，將有利于增加魚(yú)類(lèi)數(shù)量，提高漁業(yè)生產(chǎn)力，但如果是出于保護(hù)目的建造的濕地就不能用于捕魚(yú)和養(yǎng)殖。

若出于保護(hù)目標(biāo)，建水庫(kù)濕地主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):

(1)增加水庫(kù)特別是消落區(qū)生境的生物多樣性，并提高其漁業(yè)生產(chǎn)力;

(2)改善和維護(hù)水庫(kù)魚(yú)類(lèi)到達(dá)各自產(chǎn)卵地的通道;

(3)增加水庫(kù)魚(yú)類(lèi)的多樣性;

(4)提高水庫(kù)漁業(yè)生產(chǎn)力;

(5)為流域內(nèi)的瀕危物種提供濕地生境。

(1)加強(qiáng)水庫(kù)漁場(chǎng)建設(shè);

(2)在消落區(qū)建由當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)管理的魚(yú)塘;

(3)實(shí)施消落區(qū)蓄水工程，以應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)衰退的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

2 NG水庫(kù)的可行性研究

老撾人民共和國(guó)NG水電站項(xiàng)目總裝機(jī)容量為60MW，為南屯河下游裝機(jī)440MW的騰欣邦(Theun Hinboun)電站枯水期蓄水的水庫(kù)。NG水庫(kù)有一座高75 m的混凝土壩，壩址位于博利坎賽(Bolikhamxay)省。水庫(kù)于2011年的雨季開(kāi)始蓄水，水庫(kù)長(zhǎng)35km、最寬處7.5km、面積105km2、正常蓄水位(FSL)時(shí)總庫(kù)容為24.5億m3。其FSL以下的消落帶寬35 m(455～420 m)。它有幾條主支流，其南北兩岸陡峭的石灰?guī)r山丘上分布有很多小的進(jìn)水口。這些進(jìn)水口大都邊坡陡峭，洞道狹窄且彎曲。

通過(guò)與THPC共同研究，在NG水庫(kù)季節(jié)性的小支流上發(fā)現(xiàn)了5處潛在壩址，完成了堤壩和泄洪道的初步設(shè)計(jì)和投資估算。針對(duì)所有選址，其堤壩和泄洪道設(shè)計(jì)除尺寸因地而異外，其他方面都雷同。一般來(lái)說(shuō)，壩頂寬為2 m，兩側(cè)坡比為1∶1.5，壩長(zhǎng)不超過(guò)50 m。泄洪道根據(jù)流域預(yù)期來(lái)水流量大小設(shè)計(jì)，寬度3～4 m，坡降1.2% ～1.5%，如圖3所示。

圖3 NG水庫(kù)一處濕地的堤壩與泄洪道的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮用碎石穩(wěn)固土堤邊坡，以免土堤在被完全淹沒(méi)時(shí)遭受侵蝕和下沉。如果土堤不會(huì)被淹則無(wú)需考慮用碎石加固，但如果一旦完全被淹沒(méi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間就可能潰決。

3 人工濕地的水文功能

新形成的濕地的功能在很大程度上取決于旱季和雨季交替的氣候模式。其決定因素依次如下:

(1)水庫(kù)每年9月和10月的季節(jié)性蓄水達(dá)到正常蓄水位;

(2)11月份水位開(kāi)始消落至次年5、6月份達(dá)最低水位;

(3)當(dāng)?shù)丶竟?jié)性河流微區(qū)域降水和徑流;

(4)當(dāng)?shù)卣舭l(fā)和滲流。

運(yùn)用2014年運(yùn)行規(guī)律曲線預(yù)測(cè)出NG水庫(kù)月度水位，就可以預(yù)判濕地的水文功能，如圖4所示。

圖4 NG水庫(kù)2014年預(yù)期月水位變化曲線(顯示了各處濕地的水位)

每年每處濕地都要經(jīng)歷進(jìn)水和退水的季節(jié)性周期:

(1)9、10月到次年2、3月，濕地從水庫(kù)補(bǔ)水;

(2)2、3月到5、6月，因蒸發(fā)和滲流作用水位消退，濕地與水庫(kù)主體分離;

(3)5、6月到9、10月，集雨區(qū)直接降水和徑流對(duì)濕地補(bǔ)水，當(dāng)濕地水位達(dá)到流動(dòng)水位時(shí)，開(kāi)始失水，這一情況在這個(gè)時(shí)期強(qiáng)降雨之后隨時(shí)都會(huì)發(fā)生。

這種季節(jié)性變化與自然濕地差不多，因此其功能也與自然濕地類(lèi)似。但是濕地的水文功能及其與生物學(xué)特征和事件(比如魚(yú)的產(chǎn)卵)的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。

4 成本與效益分析

消落區(qū)5處適宜地帶可建設(shè)3.1 hm2永久性濕地。使用當(dāng)?shù)夭牧虾蛣诠ぃこ炭傇靸r(jià)預(yù)計(jì)在3萬(wàn)美元以?xún)?nèi)，平均每平方米造價(jià)0.35～2.3美元。若按單位體積蓄水計(jì)算成本，每立方米蓄水成本為0.42～3.33美元。與建水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘相比，這些人工濕地的造價(jià)要低得多。

水電站經(jīng)營(yíng)者擔(dān)心，將水用作他用可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電減少。從理論上講，濕地蓄水是會(huì)占用發(fā)電用水，但這5處濕地的總面積為3.1 hm2，旱季的總蓄水量為22000 m3，僅占 NG水庫(kù)有效蓄水量的0.001%。

NG水庫(kù)的水可先后通過(guò)裝機(jī)60MW的NG電站和裝機(jī)440MW的騰欣邦電站兩次發(fā)電，每次每立方米水可產(chǎn)生3美分的經(jīng)濟(jì)效益。因此，從理論上講，這3.1 hm2新增濕地每年損失的發(fā)電收益為1320美元。如果建50處這樣的濕地，折合10倍蓄水量，則理論上每年的經(jīng)濟(jì)損失為13200美元。

相比之下，如果所建濕地用作生態(tài)水產(chǎn)養(yǎng)殖，每年魚(yú)產(chǎn)量為1 t/hm2，3.1 hm2魚(yú)塘每年可收獲3 t魚(yú)。按照農(nóng)場(chǎng)交易價(jià)格(2美元/kg)計(jì)算，每年養(yǎng)殖收益約為6000美元，是水力發(fā)電損失的4倍?？梢?jiàn)，水庫(kù)濕地經(jīng)營(yíng)而提高的漁業(yè)生產(chǎn)力足以補(bǔ)償理論上的發(fā)電損失。

濕地還可為大壩管理者帶來(lái)其他額外的好處，如其可起到沉積帶作用，減少水庫(kù)泥沙淤積?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，隨著泥沙不斷淤積，濕地最終會(huì)被填滿(mǎn)，變?yōu)橛谰眯哉訚啥皇情_(kāi)放水域。即使變?yōu)檎訚傻?，從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它們依然具有提高水庫(kù)生物生產(chǎn)力和增加生物多樣性的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

研究表明，改進(jìn)水庫(kù)水位控制方案，可提高其漁業(yè)生產(chǎn)力、增加生物多樣性。開(kāi)發(fā)濕地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)提高漁業(yè)和其他水生動(dòng)物生產(chǎn)力，及其對(duì)改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生計(jì)的貢獻(xiàn)需要通過(guò)監(jiān)測(cè)得到檢驗(yàn)。THPC表示，他們將致力于開(kāi)發(fā)濕地踐行提升影響區(qū)居民生活水平的承諾。ICEM和IWMI正在對(duì)項(xiàng)目展開(kāi)跟蹤監(jiān)測(cè)與研究。