用人工湿地改善库区生态环境

［老挝］ P－J.梅内尔

在设计水电项目时，除进行大坝和厂房设计外，还应重视水库栖息地设计，而不是简单生成一个缺乏设计的湖泊环境。好的水库设计和维护方案可以提高对水资源综合利用的潜力。

通常来说，天然河流被改变为水库后其渔业生产力会降低，尤其是在边坡陡、消落大的深库，在汛期、枯水期缓泄的情况下更是如此。这类水库渔业生产力之所以低下，是因为只有在水库顶部2 m以内光线充分穿透的好氧层鱼类才能生存。旱季水位消落，曝露的库岸往往是贫瘠之地，不适合植物生成，雨季这些区域被淹没，水库渔业产量也不会得到提高。

这类水库的生物多样性通常也缺失，因为其原本富集鱼类的河流环境被改变，只有那些可以在水库饲养以及能够到达支流产卵再回游进入水库的鱼类才能得以生存。

新湿地建设是作为流域梯级水电站水资源综合利用研究项目的一部分，由国际化学、能源矿山与工会联合会(ICEM)、国际水资源管理研究所(IWMI)和腾欣邦能源公司(THPC)共同合作，依托湄公河CPWF MK3项目实施的。其未来的开发由THPC负责，IWMI则通过针对水、陆地和生态系统的CGIAR研究程序对该项目进行研究与监测。

1 设计原理

南屯2(Nam Theun2)工程开了在水库消落区建湿地的先例，该工程库水面以上新建了约30处湿地，以补偿莱凯(Nakai)高原上被淹没的湿地。如图1所示，跨季节性河流修建的简易低矮土堤和泄洪道在封禁林间形成永久性湿地。

图1 南屯2工程流域湿地植被带

根据南格诺昂(Nam Gnouang)(以下简称NG)水库的调查结果，在通向移民安置村道路与入库河流交叉处建了一处湿地。出于旱季灌溉需要沿柬埔寨洞里萨(Tonle Sap)湖修建的老式环湖堤，以及沿非洲维多利亚湖修建小型池塘的做法其理念均与此相似。

土堤和泄洪道也许会穿过季节性河流，堤坝的最高点要比正常蓄水位低2～5 m，或者通过涵洞和水闸控制水流，如图2所示。土堤上将修建简易泄洪道用于雨季过流。这类简易泄洪道也可建成便于鱼类进入季节性河流产卵的通道。

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图2 通过修建土坝形成的人工湿地

湿地设计的目标是增加水库生物多样性、提高其渔业生产力和改善库区人民生活。如果建湿地旨在维护和增加水库的生物多样性，那么就要重点考虑保护问题，同时也要考虑当地居民的民生，充分利用水库周边资源，这两者并不一定是不相容的，比如建造旨在维护鱼类多样性的湿地，将有利于增加鱼类数量，提高渔业生产力，但如果是出于保护目的建造的湿地就不能用于捕鱼和养殖。

若出于保护目标，建水库湿地主要应考虑以下几点:

(1)增加水库特别是消落区生境的生物多样性，并提高其渔业生产力;

(2)改善和维护水库鱼类到达各自产卵地的通道;

(3)增加水库鱼类的多样性;

(4)提高水库渔业生产力;

(5)为流域内的濒危物种提供湿地生境。

(1)加强水库渔场建设;

(2)在消落区建由当地社区管理的鱼塘;

(3)实施消落区蓄水工程，以应对当地社区衰退的农业生产。

2 NG水库的可行性研究

老挝人民共和国NG水电站项目总装机容量为60MW，为南屯河下游装机440MW的腾欣邦(Theun Hinboun)电站枯水期蓄水的水库。NG水库有一座高75 m的混凝土坝，坝址位于博利坎赛(Bolikhamxay)省。水库于2011年的雨季开始蓄水，水库长35km、最宽处7.5km、面积105km2、正常蓄水位(FSL)时总库容为24.5亿m3。其FSL以下的消落带宽35 m(455～420 m)。它有几条主支流，其南北两岸陡峭的石灰岩山丘上分布有很多小的进水口。这些进水口大都边坡陡峭，洞道狭窄且弯曲。

通过与THPC共同研究，在NG水库季节性的小支流上发现了5处潜在坝址，完成了堤坝和泄洪道的初步设计和投资估算。针对所有选址，其堤坝和泄洪道设计除尺寸因地而异外，其他方面都雷同。一般来说，坝顶宽为2 m，两侧坡比为1∶1.5，坝长不超过50 m。泄洪道根据流域预期来水流量大小设计，宽度3～4 m，坡降1.2% ～1.5%，如图3所示。

图3 NG水库一处湿地的堤坝与泄洪道的设计

设计时必须考虑用碎石稳固土堤边坡，以免土堤在被完全淹没时遭受侵蚀和下沉。如果土堤不会被淹则无需考虑用碎石加固，但如果一旦完全被淹没，经过一段时间就可能溃决。

3 人工湿地的水文功能

新形成的湿地的功能在很大程度上取决于旱季和雨季交替的气候模式。其决定因素依次如下:

(1)水库每年9月和10月的季节性蓄水达到正常蓄水位;

(2)11月份水位开始消落至次年5、6月份达最低水位;

(3)当地季节性河流微区域降水和径流;

(4)当地蒸发和渗流。

运用2014年运行规律曲线预测出NG水库月度水位，就可以预判湿地的水文功能，如图4所示。

图4 NG水库2014年预期月水位变化曲线(显示了各处湿地的水位)

每年每处湿地都要经历进水和退水的季节性周期:

(1)9、10月到次年2、3月，湿地从水库补水;

(2)2、3月到5、6月，因蒸发和渗流作用水位消退，湿地与水库主体分离;

(3)5、6月到9、10月，集雨区直接降水和径流对湿地补水，当湿地水位达到流动水位时，开始失水，这一情况在这个时期强降雨之后随时都会发生。

这种季节性变化与自然湿地差不多，因此其功能也与自然湿地类似。但是湿地的水文功能及其与生物学特征和事件(比如鱼的产卵)的关系仍需进一步研究。

4 成本与效益分析

消落区5处适宜地带可建设3.1 hm2永久性湿地。使用当地材料和劳工，工程总造价预计在3万美元以内，平均每平方米造价0.35～2.3美元。若按单位体积蓄水计算成本，每立方米蓄水成本为0.42～3.33美元。与建水产养殖池塘相比，这些人工湿地的造价要低得多。

水电站经营者担心，将水用作他用可能会导致发电减少。从理论上讲，湿地蓄水是会占用发电用水，但这5处湿地的总面积为3.1 hm2，旱季的总蓄水量为22000 m3，仅占 NG水库有效蓄水量的0.001%。

NG水库的水可先后通过装机60MW的NG电站和装机440MW的腾欣邦电站两次发电，每次每立方米水可产生3美分的经济效益。因此，从理论上讲，这3.1 hm2新增湿地每年损失的发电收益为1320美元。如果建50处这样的湿地，折合10倍蓄水量，则理论上每年的经济损失为13200美元。

相比之下，如果所建湿地用作生态水产养殖，每年鱼产量为1 t/hm2，3.1 hm2鱼塘每年可收获3 t鱼。按照农场交易价格(2美元/kg)计算，每年养殖收益约为6000美元，是水力发电损失的4倍。可见，水库湿地经营而提高的渔业生产力足以补偿理论上的发电损失。

湿地还可为大坝管理者带来其他额外的好处，如其可起到沉积带作用，减少水库泥沙淤积。可以预见的是，随着泥沙不断淤积，湿地最终会被填满，变为永久性沼泽而不是开放水域。即使变为沼泽地，从生态学观点来说，它们依然具有提高水库生物生产力和增加生物多样性的作用。

5 结语

研究表明，改进水库水位控制方案，可提高其渔业生产力、增加生物多样性。开发湿地生态系统对提高渔业和其他水生动物生产力，及其对改善当地农民生计的贡献需要通过监测得到检验。THPC表示，他们将致力于开发湿地践行提升影响区居民生活水平的承诺。ICEM和IWMI正在对项目展开跟踪监测与研究。