水生态保护对龙羊峡下游河流生态的影响

(青海省水利水电勘测设计研究院，青海 西宁 810001)

水生态保护对龙羊峡下游河流生态的影响

霍莉莉

(青海省水利水电勘测设计研究院，青海 西宁 810001)

大坝的建设阻隔了河流的连续性，影响了大坝下游河流的生态结构和功能。本文分析了大坝对河流结构的影响以及龙羊峡的生态环境状况。从整个区域的水生态保护着手，研究了龙羊峡下游河流的泥沙含量的变化，揭示大坝的生态保护是河流生态恢复的重要措施。

大坝；生态保护；河流；泥沙

随着社会的发展和科学技术的进步，大坝建设的技术日臻完善，在河流上建设大规模的水电站成为常态。河流上建设大坝，将河流拦截建成水库，满足了发电、防洪和灌溉的需求，但是，大坝的建设会影响河流的生态环境。黄河干流上建设了如龙羊峡和刘家峡等几座大型水电站，这些拦河大坝的建设，使区域生态环境发生了变化，同时使河流的生态环境受到了较大的影响。河流由于管理和区域生态环境退化的原因，部分河流产生断流和水污染严重的情况，严重影响河流生态系统的结构和功能[1]。鉴于筑坝对河流生态环境的影响，研究大坝生态修复措施，改善河流生态环境尤为重要。

1 筑坝对河流结构影响

河流是陆地生态系统和水生态系统间物质循环的主要通道[2]，现在黄河干流上建设了很多大型水电站，水库的建设隔断了河流的自然流动状态，河流上拦水筑坝后，河流产生了一系列的反应，改变了河流的物理、化学和生物因素。筑坝对河流流动状态的改变，直接影响大坝下游的生态环境，根据影响程度可以分为三个层次[3]：第一层次是对下游输送物质和能量的影响，河流的流速发生改变后，输送的浮游物和能量发生改变；第二层次是河道结构的变化，河流运动状态的改变，使河流对河床的冲刷发生改变，河流的含沙量和淤积程度发生变化，同时，河道内生物群落的生活环境改变也会影响生物的种类和数量；第三个层次是综合了所有一、二层次影响引起的变化。

大坝建设后，将大坝上游水流蓄在水库中，改变了河流的水动力条件，使河流的流动趋于缓慢，河流携运泥沙的能力减弱，大颗粒物质和水团容易沉积，强水条件下的河流搬运作用，慢慢变成了弱水动力条件下的湖泊沉积效用[4]，下游水流的流速增大，增强了河流对于河岸的冲刷，导致了下游河流的含沙量较高。大坝通过改变河流的运动状态改变了下游泥沙和生物要素的流动、运移，影响生物地球循环以及区域生态环境[5]。

2 龙羊峡生态环境状况

龙羊峡水电站是黄河上的龙头水电站，龙羊峡水电站自1989年投产使用后，充分发挥了发电、防洪和灌溉的效益。但是，不容忽视的是龙羊峡库区的生态环境日趋恶劣，水土流失严重，土地沙漠化是主要的生态环境问题。生态环境的不断恶化，造成了龙羊峡库区群众生活困难，阻碍了地区经济的发展。龙羊峡库区每年流入的泥沙可达3000多万t，而整个地区每年流入黄河的泥沙量6780万t，输入库区的泥沙3131万m3，黄河水量减少，随着泥沙堆积量的增加，库容逐步缩小，对发电、防洪、灌溉等方面造成相当大的经济损失。同时，农业生产连年发生干旱造成了巨大的经济损失。

3 龙羊峡水库生态修复对下游河流泥沙的影响

河流面积虽然较小，但是河流作为区域的重要组成部分，其功能对于整个区域生态具有较大的作用，河流的水资源、水质、对洪水的调节功能具有较大的生态系统价值和服务功能。因此，河流的修复不是仅仅在河道环境上进行改变，河流生态系统的结构、功能的全面恢复也不是仅局限于生态系统的种群保护。河流作为区域系统中重要的部分，尤其是已建设大坝的河流其生态环境与大坝的运行状态有关，河流生态系统修复应该从整个区域生态恢复来考虑，要综合考虑流域土地利用方式、管理措施、大坝运行的影响，而不是仅仅考虑河道范围内[6]。

龙羊峡库区主要的水土保护措施包括退牧还草、退耕还林、封山育林、沙漠化治理、湿地保护、黑土滩治理及人工增雨工程等。龙羊峡库区的生态脆弱在于库区的水土流失严重和沙漠化的扩大。植被和森林是涵养水源和防风固沙的核心，在库区环境的修复中，将保护自然环境和采取工程措施结合起来，加强草原、森林、水库和河流的生态系统保护及建设，建设一系列的生态监测与预警体系，从根本上遏制生态整体退化趋势。

3.1 龙羊峡下游河流泥沙年际变化

黄河干流泥沙含量的差异比较大，从泥沙观测站获得的数据可知：龙羊峡下游同仁观察站、黄河沿站多年平均含沙量分别为1.30kg/m3、0.117kg/m3；龙羊峡库区经过生态修复后，黄河沿、同仁站分别为0.052kg/m3、1.28kg/m3。从数据对比可知，两站2005—2012年系列平均含沙量较多年含沙量有所减少，黄河沿站泥沙含量减少量显著。河流年输沙量和河流的搬移能力、河流的年径流量以及河流对河岸的冲刷能力有关系。黄河沿、同仁站多年平均输沙量分别为8.1万t、57.5万t；2005—2012年系列黄河沿、同仁站的年均输沙量分别为4.72万t、70.7万t。由数据可知，不同时段、不同年降雨量代表站的含沙量与输沙量不同，即河流的输沙能力不同。龙羊峡水库下游主要河流泥沙观测站2005—2012年含沙量、输沙量见表1。

表1 河流泥沙观测站2005—2012年含沙量、输沙量

由于受降水、径流的制约，泥沙的季节变化很大，年内分配很不均匀，最大含沙量、输沙量均集中在汛期，最大月平均含沙量、输沙量基本出现在7月、8月，最小月平均含沙量、输沙量出现在12月、次年1月。

分析河流泥沙观测站的数据可知：黄河沿、同仁站的含沙量在2005—2012年系列平均含沙量比多年平均有所减少，且在输沙量方面两站2005—2012年系列平均输沙量较多年平均输沙量分别减少了3.4万t和13.2万t，输送到下游的泥沙量大大减少。2005—2012年最大月平均含沙量与多年月平均含沙量出现月份有所不同，黄河沿、同仁站的情况相似，2005—2012年系列最大月平均含沙量均出现8月，而往年的最大月平均含沙量出现在7月，平均含沙量有向后推延的趋势。两个泥沙观测站的月平均含沙量关系曲线见图1。

图1 泥沙观测站平均含沙量关系曲线

3.2 生态保护的保土减沙效应

河流平均含沙量除了与河流的径流量大小以及河流对河岸的冲刷能力有关，还与流域下垫面的状况有关，下垫面植被比较少，且土质比较疏松的情况下，水土流失情况比较严重，流入河流的泥沙较多。河流含沙量的大小与雨量大小、降雨强度以及河流的径流量有关，降雨量、降雨强度越大，降雨对土壤的破坏越大，其河流的含沙量越大；径流量越大，水力侵蚀能力加大，河流含沙量增大。依据黄河沿站泥沙测站多年平均含沙量和年径流量曲线图可以看出，河流的含沙量和河流的年径流量的走势相似，年径流大的年份其含沙量也较大，见图2。

图2 黄河沿站年平均含沙量及年径流量过程线

一般来说，河流径流量越大，对河岸的冲刷越强，河流含沙量越大。 2005—2012年系列，黄河沿站、同仁站的年径流量要大于多年平均降雨量，但是两个观测站河流的含沙量小于多年的平均含沙量，具体数据见表2。依据黄河沿站年平均含沙量及年径流过程关系曲线分析，2005—2012年系列平均径流量比多年平均年径流量大，2009年径流量达到了峰值，河流的泥沙含量没有达到峰值，且低于多年平均河流的泥沙含量。以黄河沿站1999年、2007年径流量及含沙量关系分析：1999年与2007年的年径流量相差不是很大，河流的泥沙含量差异较大，出现差异的原因在于两年洪峰出现的时间段不同，见图3，1999年洪峰出现在6月，此时处于春旱季节，且洪峰出现前的雨量较少，植被覆盖率较少，雨量大，时间较短，造成的水土流失情况比较严重。2007年，洪峰出现在7月，此时植被的覆盖率较高，洪峰出现前，雨量充沛且持续时间较长，此时水土流失相对较少。根据对比分析，河流含沙量较少的年份与下垫面植被覆盖率高、植被生长条件较好、雨量较为集中、生态修复提高下垫面的保水能力、水库调节下游的径流量集中程度有关。

表2 2005—2012年系列及多年平均河流年径流量及年平均含沙量

图3 黄河沿站1999年、2007年洪水过程对比

4 结 论

a. 一般来说，河流径流量越大，对河岸的冲刷越强，河流含沙量越大，河流的输沙量越大，径流量和含沙量呈正相关关系。2005—2012年系列径流量增加明显，含沙量却减少，分析来看与水库的生态修复有关，水库改变了河流径流量的集中程度，植被覆盖率的提升减少了水土流失。

b. 生态措施修复水库及河道环境，保护土壤减少侵蚀，保持土地生产力，并能提高河岸基稳定性，减少河流和水库的淤积。生态保护措施通过提高区域植被覆盖度及涵养水源能力，同时也使原本暴露的地表土壤免受或减少水力与风力侵蚀，从而在降水时减少表层土壤损失量，降低河川水流含沙量和输沙量，减轻下游河道及湖库泥沙淤积问题，发挥生态系统的保土减沙效应。

[1] 毛战坡, 王雨春, 彭文启, 等. 筑坝对河流生态系统影响研究进展[J]. 水科学进展, 2005, 16(1)：134- 140.

[2] Karr J R, Chu EW. Sustaining living rivers [J] . Hydrobiologia, 2000, 422 / 423：1- 14.

[3] 蔡大为. 大坝的发展及其对河流生态环境的影响[J]. 人民珠江, 2015, 36(3)：107- 110.

[4] Hart D D, Poff N L. A special section on dam removal and river restoration [J]. Bioscience, 2002, 52(8)： 653- 655.

[5] 刘兰芬, 陈庆伟, 田智德. 大坝生态影响与水库生态调度[C]//《“水电开发与绿色未”新华论坛文集》编委会. “水电开发与绿色未来”首届新华论坛论文汇编. 北京： 中国水利水电出版社， 2007.

[6] 樊洪波. 大坝工程对水生态影响的环境评价与生态补偿[J]. 河南水利与南水北调, 2010(4)：27- 28.

InfluenceofwaterecologicalprotectiononLongyangxiadownstreamriverecology

HUO Lili

(QinghaiWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Xining810001,China)

Construction of dam blocks the continuity of river and affects the ecological structure and function of dam downstream river.In the paper, the influence of the dam on river structures and ecological environment condition of Longyangxia are analyzed. The changes of sediment content in Longyangxia downstream river are studied according to water ecological conservation of the whole area. It is revealed that dam ecological protection is an important measure of river ecological restoration.

dam; ecological protection; river; sediment

10.16616/j.cnki.10- 1326/TV.2017.010.011

TV213.4

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2096-0131(2017)010-0035-04