调水工程对生态环境的影响

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：跨流域调水工程改善了缺水地区的生态状况和人类生存的自然生态环境，而且促进了缺水地区工业的发展，使得缺水地区自然资源得到更有效的开发利用，从而改变了缺水地区的经济结构，增加工农业净产值，提高抗旱或防洪效益。总之，调水工程对缺水地区生态环境的有利影响也是显而易见的。德国巴伐利亚州调水工程根除了阿尔特米尔河中游10年一遇的洪灾。德国在巴伐利亚州调水工程的所有水库上，成立了3个分别以水库名冠名的公司。

跨流域调水工程改善了缺水地区的生态状况和人类生存的自然生态环境，而且促进了缺水地区工业的发展，使得缺水地区自然资源得到更有效的开发利用，从而改变了缺水地区的经济结构，增加工农业净产值，提高抗旱或防洪效益。总之，调水工程对缺水地区生态环境的有利影响也是显而易见的。因调水目的不同，调水地区的效益也不同。归纳起来，调水工程对生态环境的有利影响主要有：

（1）调水有利于水循环、调水使受水区增加广阔的水域，导致大气圈与含水层之间的垂直水汽交换加强，有利于水循环。输水渠道沿线到处都会发生地表水与地下水相互作用的变化：在运河河床下切不深的地段，将出现运河水量的渗漏损失和毗邻地区的浸润现象；而在切入较深的地段，将形成浸润漏斗面和出现运河排泄地下水的现象，增大地面径流，增加调水量，改善和缓解缺水地区生态与环境的不良状况。

1975～1977年，苏联国立水文研究所收集的对北克里木运河、卡拉库姆运河和额尔齐斯-卡拉干达运河地区的水文地理调查和观测资料证明［23］，北克里木运河建成后，在毗连运河的地区内，地下水位上升的地带宽达30～40km水位埋深距地面0～2.5m的面积增加了1.5倍：即从1460km2增加到3600km2。运河穿过的河网由大约40条间歇性河道构成。这个河网的许多环节，由于地下水位的升高和地下水的排水，出现了直到河口的几乎是全年性的径流。运河某些河段在岩溶现象发育的地方出现河堤溃决，结果有一处形成了存留至今的湖泊。

卡拉库姆运河的地下水位上升地带宽度为3～4km或5～6km，而在渗透良好的沙土地区几乎达30km。

额尔齐斯-卡拉干达运河穿过大约15条干沟、2条大河和努纳河；运河附近有几个逐渐干涸的湖泊。在径流完全被运河截取的河道的汇流点，由于运河水的渗漏和地下水的排泄，在被切断的下游段河床出现了地表径流。在春季或阴雨期，在运河影响地带地下水位上升到最大高程。地表径流的流量不大，从每秒几升到几十升。

由于地下水位上升，许多在天然条件下处于干枯状态的平原河道发现了不大的枯水径流，出现了沼泽化地段和规模不大的深水槽。在运河通过透水岩层的地区，河道流量可达每秒几十升。

在某些集水区坡度很大的河道上，运河的影响表现更为强烈。在运河穿过的一些河流上，不论在运河以上还是以下，枯水径流都有增加；而在另一些河流上，仅在运河以下河段上枯水径流有所增加，看来这与集水区地质构造的特征有关。在某些河道与运河衔接的长0.3～0.7km的河道上，流量出现两倍或更多的增加，达每秒几十升。

各河道的枯水径流增量较小，是因为额尔齐斯-卡拉干达运河的规模不太大，运河所穿过的河道的流量也比较小。如果运河有更宽更深的河床（相应的影响地带也更宽），并且穿过更大的河道，那么它就能使这些河道上产生大得多的径流增值。施迭尔特河上各水库的下游已观测到地下径流的增大，在沿河向下长达24km的河段上均可见到径流的增长，而在河道靠近运河的地方增长更为强烈。

（2）调水形成湿地。调水常年形成薄层积水土壤的过湿地段——湿地，可净化污水和空气。汇集和储存水分，补偿调节江湖水量、调节气候，有助于形成食物链基地，为珍稀和濒危野生动物提供栖息场所，保护生物多样性。

原苏联进行的原体观测表明［23］，在卡拉库姆运河附近（有时也在距运河20～25km处）地形低洼的地方形成了间歇性的或永久性的湖泊和湿润地段。在额尔齐斯-卡拉干达运河通过湖盘坡面的地区，运河的渗漏水参与了湖泊的补给。在本区平原部分，运河通过两个湖泊盆地的坡面，一个是无名小湖，位于运河南侧1000m处，另一个是卡纳湖，在中水年份春季水面面积为15～17km2。在开凿运河前，那个无名小湖年年都要干枯。而现在由运河向该湖的方向延伸着沼泽地段，流动着几条小溪。运河水位高于湖泊3.5m。由于运河的补给，入境湖泊常年有水，水面面积约1.5km2，深0.5～0.7m，水位变幅不大，约0.5m。为了保护密西西比河下游三角洲的湿地，美国正在研究把河中淡水调到三角洲［24］，以提供泥沙和营养物质，维持淡水草本沼泽和减少咸水入侵。为此，1993年，美国陆军工程兵团水文工程中心（НЕС）开发了一个一维准稳定水流模型（НЕС-6）。在这个模型上研究了各种调水方案。主要是研究调水点和调水量对航道水深、泥沙沉积、河口疏浚量的影响，以及调水泥沙含量和调水的运行标准。到2002年，这项研究仍在进行中。

（3）调水使营养盐带入调水水体，有利饵料生物和鱼类生产与繁殖、促进渔业发展；调水量增加，使径污比增高、水质控制条件趋于稳定，改善水质；增加水域面积，在此基础上，可建风景区和旅游点，改善和美化生态环境。德国巴伐利亚州调水工程［25］使得原先受Ⅱ—Ⅲ级（严重污染）和Ⅱ级污染（中度污染）的雷格尼茨河，水质已得到了改善。1990～1993年和1994～1998年期间，水的营养物质含量已明显减少（氨减少74%，硝酸盐减少13%，总磷减少36%）。

（4）调水灌溉可防止因超采地下水带来的危害。受水区因调水可不再大量超采地下水，有利于地表、地下水合理调度，增加地下水入渗和回灌，控制和防止地面沉降对环境的危害。美国加利福尼亚州的一些地区［7］从1940年起每年每井超采水量180万m3，开采深度305～754m，地面下沉影响9000多km2的农田耕作，而调水灌溉后有效地防止地面下沉，并起到保水固土作用。

（5）调水灌溉还对地区防洪起到作用。伊拉克的底格里斯-萨萨尔湖-幼发拉底调水工程［7］，不仅具有灌溉功能，有效控制西部沙漠沙丘推移，而且还具有防洪（免除巴格达遭受洪水危害）的功能。德国巴伐利亚州调水工程根除了阿尔特米尔河中游10年一遇的洪灾。由于减少饮用地下水，用于耕种特产作物的人工灌溉面积增加了40%，达到约800hm2。

（6）调水有利于休闲和旅游业［25］。调水工程还能促进休闲和旅游业的发展，为人们提供休闲和水上运动的场所。德国在巴伐利亚州调水工程的所有水库上，成立了3个分别以水库名冠名的公司。这些公司均利用水面和库岸区建立了休闲中心，设置了一些新的休闲设施。休闲中心位于居民区和主要公路附近。在水库附近还建立了私营露营地。宽阔的水库是开展游泳、航行、冲浪和划船等活动最理想的场所。在游览胜地设置日光浴、沙滩、游船停泊港和露营地，提供游船服务，开展水上体育运动。巴伐利亚州调水工程为当地居民和旅游者提供了大量新的休闲设施，并成为国内开展水上运动的场地，名声远扬巴伐利亚州外。明显地提高了弗兰科尼亚中西部地区的生活水平，促进了整个地区的发展。

为了扩建调水工程范围内的基础设施，已投资了约1.53亿美元。自1988年以来，在经济发生不景气甚至衰退几年之后，库区周围人口已经增长。由于该地区用电量增加，以及州和当地利益集团的投资，致使税收收入增加。

现在，巴伐利亚州调水工程所形成的休闲旅游业呈未曾预料到的强劲上升势头，已成为一个重要产业，并使约3000人就业。许多农户把农庄改成休闲地而获得了新的收益。旅游的额外收益为7650万美元。弗兰科尼亚库区调水工程的总收益约为1.125亿美元。由于在生态方面采取许多补救措施，例如，把周围居民点和休闲中心的污水都汇集到污水站进行处理，确保未经处理过的污水不流入库内，从而减少了对库区周围乡村的不利影响。形成了新的有价值的生物群落和新的生态环境。

（7）调水有益于人类健康。缺水除了会直接影响工农业生产之外，还会促使水质变坏，从而危害人群健康。如果通过调水能消除这些不利影响，则在这方面所得到的好处，也可算作是调水效益。跨流域调水工程在改善环境和增进健康方面所带来的效益，要予以定量计算是相当困难的。如前所述，这类效益可根据用户愿意付给多少的原则来进行估算。如仍无法加以估算，就得另觅它途。据一些研究报告指出，增加合乎标准的饮用水的供应量可以改善工人的健康状况。衡量这种效益的具体方法是，通过计算，求出职工由于生病缺勤而损失的工作日，以此来比较调水前后的实际效益。由于提高出勤率而增加的净收入即可算做调水工程的效益。

（8）调水灌溉有利于环境变化的良性循环。调水灌溉后，可改变灌区各特性（如地形、地貌、水面、森林、农田、草地、土壤、植被、陆生、水生生态和城镇等）朝有利方向变化。例如，德国巴伐利亚州调水工程建的几座水库使农村生态和面貌发生了很大变化。曾经是牧场、森林和果园的地方，目前是面积约2000hm2的水域，但形成了一个宝贵的新的生活空间，它与原来的农村以及动、植物区联系起来。在弗兰科尼亚库区周围几乎有600hm2的生态恢复区。阿尔特米尔水库浅水区和岛区对于濒危植物和动物的保护特别重要。约有100万m3开挖料堆放在约120hm2的一个地方。富饶的乡村环境提供了一个多变生态系统所需的一切。岛区目前已受到了保护，作为鸟类的栖息和繁殖地受到国家重视。

调水工程对生态环境的影响

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