【地理思维】水坝对生态环境的不利影响有哪些

我们建造了数量惊人的大坝,全球范围内的大坝总数高达80万座。目前还有数千座的水电站大坝正在建造或正在规划中,拉丁美洲和亚洲地区正在掀起兴筑坝的热潮。

水坝可以提供清洁能源,这对依赖于化石燃料的我们来说是一大福音,此外它还给我们提供了饮用水和灌溉水。例如,美国的胡佛水坝每年大约产生40亿千瓦时的电力——足够服务130万人——并且蓄水量高达到348.5万立方米。但这些好处没有一项对河流或者周围的生态系统有利。

流域的自然水循环是指流域内的降雨落至地面,产生向地下的渗透以及地表径流,陆续汇入河湖流入内陆湖或大海;同时通过地面和水面蒸发,以及植物叶面蒸腾,又形成云层和降雨的不断循环过程(图1)。

周而复始的水循环,给流域源源不断地带来水资源,加上太阳辐射的热量,在水、土、热的环境下形成了流域特有的生态系统。在流域内建设的水利工程都是通过调配水资源,改变水资源的时空分布来达到兴利的目的。但是水资源时空分布的变化必然导致流域生态系统的变化,水多了的地方会变,水少了的地方也会变。结果都是失去了原有的生态系统,导致一些原有栖息环境中生存的特有物种濒危或消失。

(一)河流节点化。由于在河道上大量修建水库,河流的连续性、河床的连续性、河流生态的连续性被破坏,原来在河床中流动的水变成了储存在水库中的静止的水,河道干涸。天然的河流变成糖葫芦一样,由干涸的河道将一个个水库串起来,这对河流生态系统所造成的影响可以说是毁灭性的。

(二)流域水循环短路化。在自然条件下的多雨季节,流域内的水循环是比较缓慢的,降雨的大部分渗入地下,一部分地表径流进入农田、湿地和洼地,慢慢地汇入河道,注入大海。由于水循环过程缓慢,流域的大部分得到径流的补充,生态系统需水自然得到保障,而且河流中的基流持续时间比较长,不容易发生断流。

河流的干、支流大量修建堤防,下游修建大型排洪减河。遭遇暴雨时,山区的汇流直接进入河道,平原地区的涝水也由泵站大量排入河道,河道变成了洪水的高速公路,直接快速入海。这样,本来水资源匮乏的流域,在洪水季节水资源却很快地注入大海,流域的水循环周期缩短,形成短路。

(三)洪泛区水循环与河流绝缘化。对人类社会来说洪水不受欢迎,但是对生态系统来说,洪水又是不可缺少的过程。洪水为广大的洪泛区带来水资源、营养盐、肥沃的泥土、多样的物种、饵料等,洪水还可以冲洗河道和土地的污染。干旱饥渴的土地,在洪水过后的若干年内都会显现旺盛的生机。可以说,洪水是维持生态系统,特别是水生态系统的重要生态过程。

现代社会大量兴建高标准的防洪工程体系,河流不再泛滥。在除掉洪水对人类社会威胁的同时,也切断了洪水对洪泛区的生态培育过程。洪泛区的水循环过程逐渐与河流的水循环分离、绝缘化。洪泛区的生态系统得不到洪水的滋润,只能靠本地降雨来维持,必然逐步退化。

上述水循环的变化,加上人类的各种开发活动,如城市建设、高速公路、铁路、堤防建设等,将一个完整的流域切割成一个个孤立的空间,鱼类、两栖动物、水鸟、陆生小动物、大型动物的活动空间越来越小,无法自由地迁徙。生态系统的孤立化,使得动物的捕食、饮水、繁殖、迁徙受阻,影响到食物链和基因的遗传,也是造成物种退化和灭绝的原因之一。

大坝建设除了改变流域的水循环之外,还会引起很多具体的生态环境变化,甚至诱发多种灾害。

(一)可能诱发地震。大型水库建成蓄水之后,由于巨大的水压力施加于库区岩基,加之水压入岩隙降低了岩石界面的摩檫力,可能导致基础岩体结构变动诱发地震,有些库区蓄水后频繁地发生地震,造成周边居民恐慌。现在新建大坝越来越高,应当警惕诱发更高级别的地震。

(二)库区山体滑坡及涌浪。同样的道理,库区周边山体的下部被水库水体浸泡之后,也会使浸水岩体界面间的摩檫力降低,加之库区周边局部降雨频率增加,产生山体坍塌和滑坡的事故增多。这不仅会破坏山体植被,当滑坡体量巨大时,会产生类似海啸的巨大涌浪,有的浪高可达十余米,威胁库区航船安全,冲毁对岸的村庄,甚至威胁大坝的安全。

(三) 库区水生态系统演替。水库建成后,原有河流形态消失,转变为深水人工湖泊。水体流速减小,水深较大的水库底层水温常年较低。原有的河流生态系统很难适应这种变化,大部分河流原生物种消失,逐步演替为外来种为主的湖泊生态系统。其结果是河流有价值的生物多样性减少,普遍存在的物种增加。

(四)库区水质变化。流动的水体可以通过水面向水体赋氧,水中溶解氧含量较高,水体自净能力高,流水不腐。形成水库之后,水体长期接近静止状态,加上周边流入水库的污染物长期累积,库区水质不断恶化,甚至出现富营养化现象,水华增多(图2)。这种现象实际也是库区生态失衡的结果。

(六)水库长期浑浊。进入春季,水温尚低而气温逐渐升高,这时如果流域产生较大的降雨,在水土流失区浑浊的径流进入库区,由于地面流入的水温高于库区水温,这些浑浊径流会悬浮在库区水面,长期不能下沉。其后果是浑浊水体遮挡了阳光,影响水生植物和鱼类的生长,也影响库区景观和水质。

(七)增加温室气体排放。如果水库蓄水前清库不彻底,留有大量树木和生活垃圾,蓄水后在厌氧条件下腐烂,会产生有害的温室气体。有的研究报告指出其排放量很大,这一结论还需要进一步观察和研究。

(八)阻断河流鱼类通道。河流中鱼类和虾蟹等在产卵、觅食和生命的一些阶段需要在河流中上下移动,大坝建成后阻断了水生动物的通道,威胁到他们的生存。现有的鱼道和其它过鱼设施还不能有效保障鱼类等的必要移动,造成某些物种濒危甚至消失。下游鱼类等水生动物的饵料多来自上游,水库建成后这些饵料很多沉积在水库里,使下游鱼类因缺少食物而减产。

(九)下游断流。河流上游大量修建大坝,蓄水以满足发电、供水、灌溉等用水需求,在蓄水期下泄水量很少,常造成河道断流。海河流域各河下游河段基本常年干涸,在城市段多修建橡胶坝形成水面,维系河流景观。由于缺少水源,大多用中水作为景观用水,水质较差,河流生态系统彻底破坏。

(十)下游河床的冲刷和粗化。河流修建大坝后,上游来水挟带的泥沙多沉积在水库之中。发电下泄的水流是落淤后的清水,具有较强的冲刷能力,往往造成下游河床的冲深下切,或造成下游堤防的淘刷,危机堤防安全。同时,大坝下游较细颗粒的河床质被冲走之后,留下大颗粒的河床质,呈现河床粗化现象。河床质的空隙是水中昆虫的栖息地,河床粗化影响水中昆虫的生息,它们是某些鱼类的饵料,因此河床粗化也会影响到河流生态系统。

(十一) 下游河湖关系改变。我国的长江下游连通洞庭湖、鄱阳湖和太湖。这些湖泊既是洪水季节分纳长江洪水之处,在枯水季节也需要长江来水的补充,河湖的生态系统也存在不可分割的联系。三峡大坝建成之后,由于下游河床下切,枯水季节长江水位下降数米,洞庭湖和鄱阳湖从长江补水困难,湖泊萎缩乃至干涸的事件增多。2013 年以来几乎连年出现接近干涸的状态,湖底变草场(图3)。

阿斯旺大坝拦截大量水流,使得下游水量减少,从而使得本来就干旱的埃及气候更加干燥。 谭老师地理工作室综合整理

阿斯旺大坝拦截大量河流泥沙,使得下游泥沙减少,从而三角洲面积萎缩。尼罗河下游的河床也遭受严重侵蚀,导致尼罗河三角州的海岸线不断后退。

大坝的建成使得下游丧失了大量富有养料的泥沙沃土,影响农业发展;下游海水倒灌,使尼罗河河谷和三角洲的土地开始盐碱化,肥力丧失。

阿斯旺大坝的修建极大地影响了生物多样性。原先富有营养的泥沙沃土沿着尼罗河冲进地中海,养活了在尼罗河入海处产卵的沙丁鱼。如今沙丁鱼已经绝迹了。同时阻碍鱼类的活动,尤其影响洄流鱼类的正常产卵与繁衍。

在阿斯旺库区有着不少的古埃及文物,特别是具有五千多年历史的阿布·辛贝勒神庙。由于这些古迹是人类文明发展史上的瑰宝,埃及政府极为重视,通过联合国教科文组织及其他国家的赞助,对这些古迹进行了迁移或保护。

1.哥伦比亚河流域面积虽仅占美国幅员面积的7% ,但水能资源却占据美国全国水能资源的35%。美国哥伦比亚河流域梯级水电开发,非常重视科学合理及前瞻性。特别是他们在哥伦比亚的每条主要支流上都修建了库容较大的龙头水库,而在龙头水库下游则修建的是径流式水库。下图中已拆除的4座大坝的去留在全美国上下曾引起了激烈的争论,最终法院裁决大坝所有者美国陆军工程师团改造大坝以保护濒危鲑鱼的洄游路线。这4座坝成为美国迄今争议拆除的最大水坝。不过这一拆坝计划至今仍处于争议之中。

(4)四座大坝遭到拆除至今仍存在巨大争议,试从赞成者和反对者任选一种观点说明理由。(6分)

答案:(1)大古力水电站库容量大,控制了上游大部分水量,可在汛期发挥防洪作用;通过库容调节作用,可保证下游径流式水库枯水期的电力供应。(6分)

(2)部分水电站修建时间较长,存在安全隐患;部分水电站修建对当地生态环境造成较严重破坏;部分水电站已经和当初建设初期初衷完全脱离。(6分)

(3)大坝拆除数量呈显著增长趋势;拆除大坝的平均高度较低,以中小型水坝为主。(6分)

(4)赞成者:大坝堵塞了自由流动的河流系统,阻碍了濒危鲑鱼的洄游路线;对当地自然生态环境造成严重影响,威胁濒危生物的生存。(6分)

反对者:四座大坝规模较大,在灌溉、航运、供水、发电、防洪等方面具有较大的经济利益,拆除大坝对大坝库区及下游地区的能源供应和供水等方面产生了较大不利影响。(6分)

2.(2016福建第一次质检)哥伦比亚河口近海地区盛产鲑鱼。鲑鱼每年9月至次年2月在河流上游砂砾底质的浅水区产卵,孵化于淡水中的幼鱼在次年春季游入海洋。哥伦比亚河流域曾修建了大量的水库以及帮助鲑鱼洄游的鱼梯。水库建成后,幼鱼到达河口近海地区的时间延后,数量减少。

(2)为了增加鲑鱼的种群数量,有人提出拆除大坝。你是否赞同,请表明观点并说明理由。(4分)

【答案】(1)水库蓄水,库区及上游流速变慢,幼鱼向下游漂游的速度减慢(3分);大坝拦阻,幼鱼出库困难(2分)。

(2)赞同。拆除大坝有利于鲑鱼的洄游(2分);恢复鲑鱼的生长环境,维持生物多样性和生态平衡,促使鲑鱼种群数量增加(2分)。

不赞同。拆除大坝造成新的环境破坏,重新恢复生态环境时间长(2分);采取其他措施(如建设鱼梯等洄游通道、增加鱼苗投放、异地建立保护区、模拟创造人工生态环境)同样可以达到保护鲑鱼的目的(2分)。

3.(2017南宁第一次)哥伦比亚河为北美洲西部大河之一,源出加拿大南部落基山脉,西南流经美国,注入太平洋。该河全长2044km,流域面积415211k㎡,最大支流为斯内克河,河口年均径流总量2340亿m3。干支流可通航里程约1000km,哥伦比亚河总落差808m,其中美国境内落差393m。20余座水电工程位于哥伦比亚河干流及其主要支流斯内克河上,提供了本地区65%的电力需求,并有防洪、航运、娱乐、鱼类及野生动物繁殖栖息、城镇及工业供水、灌溉等效益。

哥伦比亚河流域为鲑鱼、北美西鲱等5种溯河产卵的鱼类提供栖息地,这些鱼类在淡水河及其支流中产卵,幼鱼在河水中生长1—2年后降河出海并在海中成熟,然后成鱼再返回出生地产卵,如此循环往复。20世纪30年代至60年代哥伦比亚河大规模开发水电,流域内鱼类数量大幅度减少。

下图甲为哥伦比亚河流域等高线地形图,图乙为斯波坎气温降水图,图丙为水电大坝及坝侧敷设的连接大坝上、下的流水回廊图。

【答案】(1)水电工程建设破坏洄游性鱼类的产卵场地,截断了洄游性鱼类洄游产卵路径,使鱼类数量大幅度减少。

(2)通过流水回廊连接大坝上、下游,构成鱼类洄游通道;回廊内水流速度较慢,有利于鱼类沿回廊上行洄游,保护鱼类洄游繁殖。

4.(2016安徽合肥质检) 罗讷河发源于瑞士伯尔尼山的罗讷冰川,经日内瓦湖后进入法国境内。干流以里昂和阿堆尼翁为齐,分为上、中、下游,上游洪水发生在夏季,中游洪水发生在春季,下游洪水发生在秋季。罗讷河生活着大量的鲑鱼(溯河洄游鱼类),两岸约有200万人,农业发达。自20世纪50年代起,法国采用低坝进行多级开发;20世纪90年代,法国政府因能源政策调整和环保理念变化,终止使用该河流上的电站,使这些电站和低坝“退役”并逐步被拆除。

【答案】泥沙淤积,大坝的综合效益下降;废弃旧坝威胁当地和大坝下游人员和财产安全;为鲑鱼溯河洄游提供条件,保护鲑鱼的生存环境,保护河流的生态系统;法国能源消费结构调整(核能增加),导致水电比重下降;环保理念变化,罗讷河的整治逐渐进入以自然生态环境的恢复和保护为中心。(每点3分,任答3点得8分)

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