筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)變化與響應(yīng)研究

李想 劉睿 甘露 冀琴

摘要： 河流生態(tài)系統(tǒng)是陸地與海洋之間進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量輸送、信息傳遞的重要樞紐，也是河流生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)。隨著人類對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用程度的不斷提高，以及水利工程的大量興建，在一定程度上人為改變了河流的水文、水系特征以及河流的理化性質(zhì)，干擾了自然狀態(tài)下河流泥沙和生源物質(zhì)的輸移，進(jìn)而對(duì)生物和生態(tài)環(huán)境以及人類的生產(chǎn)生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展造成了顯著影響，并對(duì)海洋、湖泊、濕地、三角洲、河岸帶產(chǎn)生了一系列連帶的生態(tài)效應(yīng)。在對(duì)河流生態(tài)學(xué)的重要理論進(jìn)行整理論述的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)了筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)的變化與響應(yīng)，為開(kāi)展筑壩的生態(tài)影響評(píng)估、水庫(kù)生態(tài)調(diào)度、河流生態(tài)恢復(fù)、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供理論支持和可行性建議，對(duì)降低筑壩河流的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和保護(hù)生物多樣性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān) 鍵 詞： 筑壩河流; 河流生態(tài)學(xué); 河流生態(tài)系統(tǒng); 河流特征; 生態(tài)保護(hù)與修復(fù)

中圖法分類號(hào)： ?P951;K903

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ?A

DOI： 10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.08.010

0 引 言

河流是人類文明的起源，構(gòu)成了地球表面最多樣化的生態(tài)系統(tǒng)[1-2]，也是海洋-陸地物質(zhì)和能量交換的主要通道。近年來(lái)，人類活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的自然性質(zhì)與作用過(guò)程產(chǎn)生了較大的影響且不斷增強(qiáng)[3-4]，其中對(duì)筑壩河流的影響程度較為顯著[5-6]。筑壩是人工建造攔截水流的擋水建筑物，以實(shí)現(xiàn)水資源的綜合調(diào)控與綜合利用[7]。目前已有超過(guò)1 600萬(wàn)座大壩分布在全球各大流域，其中最著名的是中國(guó)三峽大壩、俄羅斯賽馬拉大壩、巴基斯坦塔貝拉大壩等，而超過(guò)15 m的高壩中有46%分布在中國(guó)[8]。人類的筑壩行為對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)存在著氣候調(diào)節(jié)、景觀生態(tài)重塑等多種作用[9]。筑壩河流即為河流上存在大型水利工程的河流。一方面，與傳統(tǒng)河流相比，筑壩河流主要的變化特征是其“連續(xù)體”特征的喪失[10]，進(jìn)而引起的一系列變化[11]。大壩處形成的水庫(kù)則轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N半自然半人工的特殊生態(tài)系統(tǒng)，其蓄水量一般遠(yuǎn)大于天然湖泊，導(dǎo)致筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)的變化更加劇烈[12]。另一方面，筑壩已逐漸向梯級(jí)筑壩以及微型筑壩發(fā)展，與傳統(tǒng)單一筑壩相比，其河流的響應(yīng)與變化過(guò)程更劇烈，范圍更廣，且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)[13-14]。已有的研究主要針對(duì)水利工程對(duì)河流產(chǎn)生的影響[15]，從20世紀(jì)80年代以來(lái)面向水利工程對(duì)河流產(chǎn)生的影響的發(fā)文數(shù)量成指數(shù)式增長(zhǎng)，截止到2019年已發(fā)表文獻(xiàn)總數(shù)為126 889篇（知網(wǎng)和Web of Science）。在當(dāng)前梯級(jí)筑壩以及微型筑壩發(fā)展的背景下，迫切需要從筑壩河流的整體角度來(lái)分析其變化與響應(yīng)。基于此，本文嘗試從筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)的視角，分析筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)的變化與響應(yīng)，以期為提升流域綜合管理，解決復(fù)雜的流域-生態(tài)環(huán)境-水利工程問(wèn)題提供參考。

1 筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)變化研究的意義

1.1 河流生態(tài)學(xué)理論的發(fā)展

河流生態(tài)學(xué)又稱河流系統(tǒng)的湖沼學(xué)，涉及水文學(xué)、水力學(xué)、生物學(xué)、地貌學(xué)、水利工程學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，是湖沼學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一[16]。20世紀(jì)70年代以來(lái)，河流生態(tài)學(xué)的研究逐漸豐富，其主要特征表現(xiàn)為范圍的擴(kuò)大，包括水-陸綜合視角研究分析、流域營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)以及河流生物群落等[17-20]，如表1所列。當(dāng)前，主要從大、中流域尺度上對(duì)各類資源的開(kāi)發(fā)利用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)問(wèn)題進(jìn)行研究[21]，并結(jié)合河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和健康評(píng)價(jià)，為流域范圍內(nèi)陸地和水資源的合理開(kāi)發(fā)利用決策提供理論依據(jù)，通過(guò)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理，促進(jìn)流域內(nèi)的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展已成為河流生態(tài)學(xué)的重點(diǎn)研究問(wèn)題[22]。

總體而言，現(xiàn)代河流生態(tài)學(xué)從未被干擾的自然河流出發(fā)，逐漸聚焦于筑壩河流的相關(guān)研究，主要研究?jī)?nèi)容從河流的水位、水溫、流速、流量等基本水文特性出發(fā)，逐漸向河流的形態(tài)、流態(tài)、連通性等水力特性，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)，動(dòng)植物群落及其多樣性，地形地貌與生態(tài)景觀，以及時(shí)空尺度和人為干擾研究的方向深入。近年來(lái)，研究的重點(diǎn)已經(jīng)開(kāi)始向陸地-水生綜合生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變[40]。

1.2 筑壩河流特征

與傳統(tǒng)河流相比，筑壩河流的主要區(qū)別在于兩點(diǎn)：① 河流由單一的自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤白匀?社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，人們對(duì)其的關(guān)注重點(diǎn)已經(jīng)從單純的生態(tài)環(huán)境角度，向資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的優(yōu)化策略轉(zhuǎn)變，尋求在滿足人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求與生態(tài)系統(tǒng)健康之間的平衡點(diǎn)。② 河流由連續(xù)體變?yōu)榉沁B續(xù)體，形成的非連續(xù)特征，導(dǎo)致河流的物質(zhì)場(chǎng)、能量場(chǎng)、生物場(chǎng)等發(fā)生了巨大改變，進(jìn)而間接影響到河流的生態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能。

1.3 筑壩河流響應(yīng)研究的意義

1.3.1 揭示河流對(duì)人類筑壩行為的響應(yīng)特征

以河流生態(tài)系統(tǒng)特征為切入點(diǎn)，深入分析筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)在不同特征方面的變化，能夠系統(tǒng)地闡明筑壩行為對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)不同方面的影響效應(yīng)與影響的時(shí)空變化，分析主要脅迫因素，為水利工程的建設(shè)與實(shí)施提供參考。

1.3.2 探明河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵變化過(guò)程

結(jié)合不同筑壩河流的綜合分析，可以判明筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵過(guò)程及其特征，并提出關(guān)鍵變化過(guò)程的類別、內(nèi)容以及變化節(jié)點(diǎn)，有助于明晰筑壩行為對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響過(guò)程，同時(shí)也可以對(duì)未來(lái)河流的變化趨勢(shì)開(kāi)展預(yù)測(cè)。

1.3.3 更好地滿足人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求

筑壩的目的是為了更好地滿足人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。考慮到大壩對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫是客觀存在的，因此需要在滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求以及降低生態(tài)系統(tǒng)損害中尋求平衡點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

2 筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)變化與響應(yīng)研究

2.1 自然環(huán)境變化與響應(yīng)

2.1.1 河流的水文特征變化

筑壩河流水文特征的變化與響應(yīng)主要表現(xiàn)在流量、速度、水位、水溫和水質(zhì)方面。河流水文特征的改變將會(huì)對(duì)整個(gè)流域及其生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

大壩的攔截作用，使筑壩河流的流速在入庫(kù)時(shí)變緩，在庫(kù)中部分地方近乎靜止，在庫(kù)尾處又變大并逐漸趨近于天然河流的流速。該過(guò)程降低了河流的水動(dòng)力及其搬運(yùn)作用，促使水中攜帶的泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積，有利于吸附和過(guò)濾作用，降低了水體的濁度、硬度和色度，但懸浮物、重金屬和有毒污染物在水庫(kù)的沉積難以降解，也會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響[41]。同時(shí)，水體-大氣之間氣體交換速率與流速呈正相關(guān)，筑壩河流的復(fù)氧速率較天然河流低，水體自凈能力也隨之降低，支流河段、下游河段以及入?？诘乃|(zhì)均會(huì)受到影響[42]。再者流速變緩增加了水體滯留時(shí)間，受太陽(yáng)輻射的影響，水溫在垂向上出現(xiàn)了分層，根據(jù)Shelford 耐受性法則可知，水溫隨水深的增加而降低，會(huì)間接引起浮游生物種群結(jié)構(gòu)的變化[43-44]。

水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，一方面通過(guò)對(duì)筑壩河流下泄量的人為調(diào)控，改變了下游的徑流量，使徑流量的年際變化趨于平緩，緩解了夏秋雨季洪峰和春冬旱季枯水現(xiàn)象的頻繁發(fā)生[45]，降低了水文極值的出現(xiàn)頻率，促進(jìn)了水資源的時(shí)空分布平衡[46]。另一方面筑壩河流水位上升，水面面積及其蒸散發(fā)量較之前有所增大，改變了水分循環(huán)，由于巖層和土體的透水性，隨著水庫(kù)的不斷蓄水，河流上下游之間水位差的逐漸增大，易發(fā)生水庫(kù)滲透現(xiàn)象，造成地下水水位升高，降低了水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益[47]。

2.1.2 河流的水系特征變化

筑壩河流在形態(tài)、流態(tài)方面有別于天然河流，河流的片段化，根本上改變了河流的縱向連續(xù)性，阻礙了河流在三維方向上的連通性，影響了河流與陸地、大氣之間進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞，破壞了生物棲息地和生態(tài)環(huán)境，降低了生物多樣性，對(duì)河流水系特征造成了較大的影響[48-49]。

筑壩河流在形態(tài)和流態(tài)上的變化與響應(yīng)主要表現(xiàn)在人工順直擴(kuò)寬河道、河流橫斷面幾何規(guī)則化及筑壩筑堤等[50]，改變了河流的蜿蜒性、自然流態(tài)以及河床材質(zhì)，造成了河流片段化、河流流態(tài)的非連續(xù)性[51]，降低了生境的空間異質(zhì)性，弱化了干支流間、河流與河岸間的聯(lián)系[52]。

河流的三維連通性是進(jìn)行物質(zhì)、物種、信息傳遞的基礎(chǔ)，人類活動(dòng)對(duì)筑壩河流連通性的影響也是多維度的[53]?？v向上滯礙了泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸移，不利于洄游魚(yú)類的產(chǎn)卵、水生生物的遷移;垂向上妨礙了河流與地下水之間的交換，影響了無(wú)脊椎動(dòng)物對(duì)有機(jī)物、O2的獲取;橫向上削弱了河流與河岸帶之間的聯(lián)系性和洪水脈沖的信息傳遞功能，破壞了河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)水陸交錯(cuò)地帶生物的生存造成了影響[54]。

2.1.3 河流中懸浮物和溶解物變化

河流維持著海陸間生源物質(zhì)的循環(huán)，筑壩河流的水體理化性質(zhì)的改變，不僅會(huì)對(duì)懸浮物起到攔截作用，還會(huì)同河流中的懸浮物和溶解物發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)，與天然河流相比存在顯著性區(qū)別。

筑壩河流形態(tài)的片段化使流速降低，增加了水體滯留時(shí)間，影響了生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)、沉降、溶解[55]，使向海洋輸送的生源物質(zhì)通量和性質(zhì)都發(fā)生了變化[56]，進(jìn)而改變了河流、海洋中生態(tài)系統(tǒng)的生物結(jié)構(gòu)和功能[57]。

流域的泥沙輸移和沉降模式隨著筑壩河流下泄徑流量的季節(jié)性改變而改變，流速的大幅度減緩使得其攜帶的粗沙（粒徑>0.1 mm）會(huì)在水庫(kù)的變動(dòng)回水區(qū)大量沉降淤積，導(dǎo)致壩前水位升高，當(dāng)水庫(kù)低水位運(yùn)行時(shí)就會(huì)對(duì)正常航運(yùn)造成一定影響[58]。庫(kù)底泥沙淤積量會(huì)隨時(shí)間推移而增加，降低水庫(kù)綜合效益和使用年限[59]。大壩對(duì)河流泥沙的攔截，使下泄徑流中含沙量顯著減少，對(duì)下游河段的河道沖刷加劇，造成河岸侵蝕，地下水位隨之降低，將引起周邊內(nèi)陸湖、濕地的退化，易對(duì)下游水質(zhì)造成影響，甚至引發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[60-61]。

河流中溶解物主要是溶解氣體和溶解離子。上層水體因陽(yáng)光透射率高對(duì)浮游植物的光合作用更有利，但DO的含量較高，也可能導(dǎo)致下泄徑流中O2過(guò)飽和[62];下層水體的光合作用過(guò)弱，再加之底棲動(dòng)物的呼吸作用以及有機(jī)物的生物化學(xué)反應(yīng)對(duì)DO的消耗，使得下層水體中的DO含量入不敷出[63]，形成了缺氧的環(huán)境，易導(dǎo)致CH3Hg+產(chǎn)生，CH3Hg+具有神經(jīng)毒性，通過(guò)食物鏈堆積作用，會(huì)引發(fā)水生生物和人類的健康問(wèn)題[64]。

2.1.4 水陸生物變化

筑壩河流連續(xù)性和連通性的破壞，改變了水生和陸生生物生存、繁殖所需的特定理化環(huán)境，阻礙了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)輸移及洪水脈沖信息的傳遞，破壞了生物棲息地的生境條件，降低了河流以及河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、穩(wěn)定性和自我恢復(fù)能力[57]。

河流中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是水生生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度與水生生物數(shù)量和體積呈正相關(guān)[60]。筑壩會(huì)使河流流速變緩，從而降低了水體濁度，提高了太陽(yáng)光的透射率，浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力隨之提高，可為進(jìn)行有氧呼吸的水生動(dòng)物提供生長(zhǎng)繁殖所需的DO [65]。筑壩河流徑流量的降低，會(huì)導(dǎo)致入?？谔帥_淡水面積變小，使河流中底棲生物、浮游動(dòng)物和魚(yú)類的生存空間變小[66-67]。筑壩造成魚(yú)類的洄游通道被阻斷，使其不能完成正常的遷移和產(chǎn)卵;其次，徑流量的季節(jié)性變化趨勢(shì)的變緩、水位和流速的降低、洪水持續(xù)時(shí)間的變短，以及對(duì)河道形態(tài)的整治，均會(huì)降低生境的空間異質(zhì)性，使魚(yú)類種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不利于魚(yú)類繁殖和幼魚(yú)成活[68]。

筑壩河流的水域面積較之前有較大增加，由于水體的蒸散發(fā)作用，庫(kù)區(qū)及其周邊的空氣濕度增加，為陸生植被的生長(zhǎng)創(chuàng)造了有利的環(huán)境[69]，同時(shí)也降低了森林火災(zāi)的發(fā)生頻率[47]。筑壩河流較天然河流相比，流域內(nèi)濕地和沼澤面積有所擴(kuò)大，可為濕生植物、兩棲動(dòng)物、水鳥(niǎo)以及部分瀕危保護(hù)動(dòng)物提供良好的棲息地，有利于它們的生長(zhǎng)繁殖，種群數(shù)量擴(kuò)大[70]。但同時(shí)，大壩周邊土壤和農(nóng)田中的可溶解性鹽類，通過(guò)降水和地下水進(jìn)入河流，會(huì)增加河流富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)水位上升時(shí)，通過(guò)地下水滲透土壤，易造成土壤鹽漬化，增大了植被、農(nóng)作物、兩棲動(dòng)物死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 人類社會(huì)的變化與響應(yīng)

2.2.1 生態(tài)污染變化

筑壩河流對(duì)生態(tài)污染的響應(yīng)包括大氣污染、水污染、土壤污染，其中對(duì)生態(tài)影響比較嚴(yán)重的是水污染和土壤污染，不僅會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，引起動(dòng)植物死亡，還會(huì)對(duì)人類的生產(chǎn)生活造成一定影響。

在大氣污染方面，庫(kù)區(qū)及周邊地區(qū)被淹沒(méi)，造成了動(dòng)植物的大量死亡，微生物分解動(dòng)植物殘骸需要消耗水中的DO，同時(shí)釋放CO2和CH4，通過(guò)水-氣界面的交換作用，空氣中CO2和CH4的含量增加，易造成溫室效應(yīng)，相關(guān)研究表明，全球造成溫室效應(yīng)氣體的4%是由水庫(kù)貢獻(xiàn)的[71]。在水污染方面，大壩蓄水造成的大量動(dòng)植物死亡及筑壩河流附近居民對(duì)N、P化肥和含P洗衣劑的大量使用，通過(guò)微生物分解、降水等過(guò)程，使水體中TN、TP的濃度增加，水體富營(yíng)養(yǎng)化水平上升，增加了水華爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)性[72-73]。筑壩河流水體pH的變化與水體中溶解的污染物、區(qū)域的地質(zhì)條件有關(guān)。生物的生長(zhǎng)繁殖都有其各自適應(yīng)的pH值范圍，pH過(guò)高或過(guò)低、短時(shí)間內(nèi)的劇烈波動(dòng)都會(huì)引起生物的不耐受，造成物種豐度和多樣性下降[49]。在土壤污染方面，筑壩河流徑流的季節(jié)性調(diào)控對(duì)入海徑流量具有一定影響，近壩區(qū)域地下水位上升，導(dǎo)致海水入侵，淹沒(méi)土地，易形成土壤沼澤化和鹽漬化。當(dāng)土壤含水量過(guò)高時(shí)，包氣帶被破壞，在厭氧微生物和濕生植物的作用下，大量有機(jī)物質(zhì)被積累和還原，形成了土壤沼澤化。庫(kù)區(qū)滲漏和海水入侵，都會(huì)造成地下水中含鹽量上升，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)作用形成鹽漬化，不僅對(duì)植物的生長(zhǎng)不利，還會(huì)引起筑壩河流沿岸城市的飲用水緊張[74]。

2.2.2 自然災(zāi)害變化

筑壩不僅有供水、發(fā)電、航運(yùn)的用途，還發(fā)揮著防洪和灌溉的作用。但筑壩對(duì)河流周邊地質(zhì)環(huán)境和河流水文特征的改變，加大了水土流失、泥石流、滑坡、河岸崩塌和地震等自然災(zāi)害的發(fā)生頻率。

大壩通過(guò)對(duì)徑流的季節(jié)性調(diào)控，特別是梯級(jí)大壩的聯(lián)合調(diào)度，增強(qiáng)了筑壩河流周邊區(qū)域抵御洪澇災(zāi)害的能力，擴(kuò)大了灌溉農(nóng)田的范圍并在一定程度上緩解了旱災(zāi)，降低了洪澇和旱災(zāi)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度，減輕了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的損失，保證了人類的生產(chǎn)生活安全。

但河流筑壩過(guò)程中大量的取石挖土及庫(kù)區(qū)周邊居民的搬遷，對(duì)河岸帶及河流周邊植被的破壞，降低了土壤固持水土的能力，易引發(fā)水土流失和土壤侵蝕[60]。特別在地勢(shì)險(xiǎn)峻的河谷地段，受流水的侵蝕和搬運(yùn)作用的影響，為泥石流提供了豐富的泥沙和固體碎屑，當(dāng)有持續(xù)性或高強(qiáng)度降水或潰壩洪水時(shí)，泥石流便會(huì)發(fā)生。滑坡的發(fā)生頻率與水位的變化強(qiáng)度和降雨強(qiáng)度呈高度正相關(guān)。大壩蓄水后，水庫(kù)及其周邊地區(qū)的河流水位隨之上升，使得筑壩河流的河岸邊坡抗剪切滑動(dòng)的能力下降，且在太陽(yáng)輻射下水面的蒸散發(fā)作用增大了降雨量，均促進(jìn)了滑坡的發(fā)生[54]。同時(shí)，筑壩河流水位的抬升和流速的增加，加劇了河流對(duì)側(cè)岸的侵蝕作用，人類的挖沙、取土行為造成了河岸周邊土壤結(jié)構(gòu)松散，易引發(fā)河岸坍塌，堵塞河道，影響航運(yùn)，在平原河段還會(huì)對(duì)堤岸的穩(wěn)定性造成影響，增加了洪澇發(fā)生的可能性[75]。其次，河流筑壩會(huì)改變庫(kù)區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石的滲透性，隨著水位上升，不斷增加的局部水應(yīng)力、高水位的持續(xù)時(shí)間及水位變化頻率與幅度都是誘發(fā)地震的原因，且筑壩河流區(qū)域?qū)?huì)由非地震活躍地帶變成地震活躍地帶，增加地震的發(fā)生頻率和強(qiáng)度[76-78]。

2.2.3 人類與社會(huì)變化

在社會(huì)響應(yīng)方面，河流筑壩建設(shè)占用土地和淹沒(méi)農(nóng)田，加重了人地矛盾，原著居民被迫移民搬遷，將會(huì)對(duì)他們生產(chǎn)生活造成一定的影響，還會(huì)對(duì)接納移民地區(qū)的區(qū)域環(huán)境承載力造成相應(yīng)的壓力，同時(shí)筑壩河流與區(qū)域微氣候的響應(yīng)又會(huì)反過(guò)來(lái)作用于河川徑流和區(qū)域生態(tài)環(huán)境以及人類的生產(chǎn)生活[79]。

移民問(wèn)題的社會(huì)效應(yīng)比較復(fù)雜且時(shí)間效應(yīng)持續(xù)較久，需要消費(fèi)大量的時(shí)間、物力幫助移民人群適應(yīng)新的生活環(huán)境和尋找新的工作，且至今仍存在水庫(kù)移民返遷、返貧的現(xiàn)象[80]。同時(shí)，河流在筑壩過(guò)程中施工產(chǎn)生了廢水、廢氣以及固體廢棄物的污染，建成蓄水后增加了筑壩河流的水域面積，改變了原始生態(tài)環(huán)境，水位的升高引起了各類動(dòng)物向高處遷移，都將會(huì)造成傳染病發(fā)病率的升高，對(duì)周邊居民的生命健康造成影響[81]。

河流筑壩后原本的陸地變成水體，熱容量增加，太陽(yáng)輻射隨空氣透明度提高而增強(qiáng)，使庫(kù)區(qū)周邊的最高氣溫降低，溫差減小，空氣濕度有所增加;同時(shí)水庫(kù)的梯級(jí)開(kāi)發(fā)和聯(lián)合調(diào)度，增大了灌溉面積，有利于植被生產(chǎn)力、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展[82-83]。河流筑壩后水面的蒸發(fā)量隨著水體面積增加而變大，降雨量明顯增加;水庫(kù)低溫效應(yīng)改變了降雨的時(shí)空分布特征，庫(kù)區(qū)及其周邊地區(qū)降雨量有所減少，外圍區(qū)域則明顯增加，夏季降雨相對(duì)減少，而冬季相對(duì)增加，改善了庫(kù)區(qū)居民生活環(huán)境的舒適度[84]。更重要的是，中國(guó)水資源的空間分布不均衡，形成了區(qū)域性的水資源危機(jī)，著名的南水北調(diào)工程緩解了區(qū)域用水壓力，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

3 結(jié) 語(yǔ)

筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)的變化與響應(yīng)主要體現(xiàn)在兩大方面：一方面，由于河流水文水力特征的改變引起了河流中懸浮物和溶解物輸移沉降模式的變化，降低了水體的自凈能力，進(jìn)而改變了水陸生物生存環(huán)境的空間異質(zhì)性和適宜度，不利于筑壩河流生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性的維持，破壞了其自我恢復(fù)能力;另一方面，筑壩引起的生態(tài)污染、自然災(zāi)害、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及區(qū)域小氣候的變化等問(wèn)題會(huì)對(duì)人類身心健康、人身安全、生產(chǎn)生活產(chǎn)生不同程度的影響，其影響各有利弊。若能對(duì)不利影響進(jìn)行有效的預(yù)防、控制，開(kāi)展一系列的生態(tài)恢復(fù)和監(jiān)測(cè)工程[85-86]，將有助于擴(kuò)大其有利影響。但隨著大壩的老化，如何在盡量少破壞大壩及其周邊生態(tài)環(huán)境的條件下進(jìn)行拆壩、清淤以及規(guī)避拆壩后的持續(xù)性影響[87]，開(kāi)展筑壩對(duì)河流、海洋、湖泊、濕地四者之間生態(tài)聯(lián)動(dòng)響應(yīng)研究都是值得重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

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（編輯：謝玲嫻）

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Change and response of dammed river ecosystem

LI Xiang1，2，3，LIU Rui1，2，GAN Lu1，2，JI Qin1，2

（ 1.School of Geography and Tourism，Chongqing Normal University，Chongqing 401331，China; 2.Chongqing Key Laboratory of GIS Application Research，Chongqing Normal University，Chongqing 401331，China; 3.Henan Institute of Surveying and Mapping Engineering，Zhengzhou 450003，China ）

Abstract：

River ecosystem is an important hub for material circulation，energy transport and information transfer between land and sea，and also the focus of river ecology research.With the constant development and utilization degree of water resources，a lot of water conservancy projects have been built，which artificially changed river hydrological drainage characteristics，continuity and connectivity，physical and chemical properties，also interfered the natural river sediment and biogenic substance transport，and further affected the biological and ecological environment，human production and living and the sustainable development of social economy.The ecology of the oceans，lakes，wetlands，delta and riparian zone were affected.In this paper，the important theory of river ecology was discussed，response and change of the river ecosystem to the dammed river was summarized.It can provide theoretical support and feasible suggestions for the ecological impact assessment，the reservoir ecological operation，river ecological restoration and the regional sustainable development and it is of great practical significance to reducing the ecological risk of dammed rivers and protecting biodiversity.

Key words：

dammed river;river ecology;river ecosystem;river characteristics;ecological protection and restoration