水電站對水環(huán)境的影響與保護(hù)水電站對生態(tài)環(huán)境的影響與保護(hù)水庫誘發(fā)地震及地震對壩體的影響與保護(hù)第八章水電站環(huán)境保護(hù)第一節(jié)水電站對水環(huán)境的影響與保護(hù)水力發(fā)電站對水環(huán)境的影響是多方面的。它影響水文、淤積與沖刷、水溫、水質(zhì)等。此外，由于水利水電工程種類的不同，影響的內(nèi)容也不同。例如蓄水式側(cè)重于對上下游的影響，引水式則有沿程影響。1.水文影響水電工程是通過改變河流水文狀況和結(jié)構(gòu)達(dá)到興利目的的。例如，在江河上建造蓄水式水力發(fā)電站，攔斷河流使上游水位壅高，形成人工湖泊，改變原有河道的天然狀態(tài)，從而改變水文形式，引起河道上、下游的水文狀態(tài)顯著變化。其中，水文影響因素有：水文的變化與流域面積、植被覆蓋率、大氣降水、地下水對河道補(bǔ)給情況、蒸發(fā)與滲透率等因素有關(guān)，而流速與流量主要受地形與地貌的約束。水力發(fā)電站引起的水文狀態(tài)的變化主要有下述特征：①攔河建庫后，上游的徑流受到抑制，在一定的距離內(nèi)水面與容積發(fā)生變化。②蓄積水量越大，徑流調(diào)節(jié)的程度越高，就越增加淹沒范圍并擴(kuò)大浸沒面積。③在多泥沙河流上蓄積水量容易產(chǎn)生淤積。④筑壩蓄水改變了原有的來水、來沙過程，改變了下游河床的沖淤特性。所以，在水工設(shè)計中，通常要全面考慮防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)與供水等方面的要求，以確定下泄流量。首先，下泄流量與河床沖淤的特性表現(xiàn)在下泄水流與沖淤的平衡上。其次，從對水利工程更深層次的要求來說，確定下泄的最小流量，還涉及水資源的綜合利用與維持環(huán)境、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一問題。2.淤積與沖刷影響在水利工程中，淤積與沖刷是常遇到的實(shí)際問題?？赡墚a(chǎn)生淤積的環(huán)節(jié)是輸水工程的渠道，蓄水工程的水庫庫區(qū)，水電站的前池、引水口與尾水放流處等；而可能產(chǎn)生沖刷的主要有輸水工程的渠道、蓄水工程的下游及水電站的尾水放流處。影響淤積與沖刷的因素如下：①巖石風(fēng)化程度、崩坍情況；②植被的種類與分布、覆蓋層厚度、地形高度與坡度；③河流的流量、河床的坡降及輸沙特性；④森林采伐、道路興建、植樹造林、攔河與治山等人類活動。淤積與沖刷的影響作用如下：①庫區(qū)的淤積減少了水庫有效容積，抬高了水庫末端河床，阻塞會減少引水量，對庫區(qū)周圍土地村莊也構(gòu)成威脅；②淤積減少輸水工程的有效引水量；③淤積發(fā)生在發(fā)電廠的尾水放流處則降低發(fā)電廠的發(fā)電量；④沖刷導(dǎo)致渠系建筑物的廢棄和沿程下切，造成兩岸淘刷，最終破壞輸水工程。3.水溫影響在溫帶，水體水溫隨季節(jié)更替而有很大差異。春季開始，氣溫升高，日照增強(qiáng)，水庫表面水溫升高。夏末，水庫表面水溫達(dá)到最高值，水溫呈上層高而下層低的狀態(tài)，但同一高程上水溫基本相同。秋天氣溫下降，庫水放熱，表面水溫下降，密度增大，向下沉降，引引起上下劇烈的摻混，因而在水庫上層形成溫度均勻的摻混層，厚度隨著時間逐漸增強(qiáng)。到冬天，水溫分布又逐漸趨于均勻目前，在劃分水庫是否產(chǎn)生分層狀態(tài)時，一般可利用下式作為判別標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)有觀測資料進(jìn)行估計，標(biāo)準(zhǔn)如下。當(dāng)α＜10時，為穩(wěn)定的分層型；當(dāng)α＞20時，為混合型。對分層型水庫，若遇β＞1的大洪水，往往會形成臨時的混合型；若遇β＜0．5的洪水，一般對水庫的水溫結(jié)構(gòu)沒有大的影響。分層型水庫的特點(diǎn)是，夏季庫水從垂直方向分為三層，即溫水層、斜溫層與冷水層。由于水庫內(nèi)部的等溫面基本上是水平的，而溫差主要在鉛直方向，因此可忽略水平方向的溫度變化，按一維計算模型計算水溫年變幅。水溫年變幅在水庫表面最大，并隨深度遞增而逐漸減小。而庫水中的化學(xué)變化又隨水溫不同而明顯改變。水溫分層將使水庫下層的水體水溫常年維持在較穩(wěn)定的低溫狀態(tài)。4.水質(zhì)影響興建水利水電工程能使水質(zhì)得到改善。但是，對水質(zhì)也會產(chǎn)生不利影響。這些不利影響有以下幾點(diǎn)：①庫內(nèi)流量減小使稀釋自凈能力減小，故物理變化、化學(xué)反應(yīng)速率減慢，生成物容易積聚；②庫水按溫度分層后，使底部冷水層變成因終年得不到光合作用缺氧的“死水”，此層成為厭氧微生物層；③大壩阻攔來水下泄，使水體內(nèi)不溶解的固態(tài)物質(zhì)不斷沉降，其中有毒物質(zhì)使水質(zhì)惡化；④庫水下泄都會改變水的物理性質(zhì)，使下游農(nóng)田得不到含有有機(jī)質(zhì)的肥水，而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。5.氣象影響一般情況下，地區(qū)性氣候狀況受大氣環(huán)流所控制，但修建大、中型水庫及灌溉工程后，原先的陸地變成了水體或濕地，使局部地表空氣變得較濕潤，對局部小氣候會產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)在對降雨、氣溫、風(fēng)和霧等氣象因子的影響。對降雨量的影響：①降雨量有所增加；②降雨地區(qū)分布發(fā)生改變；③降雨時間的分布發(fā)生改變。對氣溫的影響：水庫建成后，庫區(qū)的下墊面由陸面變?yōu)樗妫c空氣間的能量交換方式和強(qiáng)度均發(fā)生變化，從而導(dǎo)致氣溫發(fā)生變化，年平均氣溫略有升高；水利水電工程（特別是大型工程）對局部氣候的影響主要反映在改變氣溫、濕度等方面。6.化學(xué)影響鹽分：水體的鹽分不僅影響水的用途，而且影響水的化學(xué)反應(yīng)。一般說來，若河水與水庫水體內(nèi)鹽分適中，則對水體的影響不大，反之，會對水質(zhì)產(chǎn)生很大影響。營養(yǎng)元素：水利水電工程用途不同，對水質(zhì)的要求也不同。如果為了灌溉，希望水中含有豐富的營養(yǎng)元素；如果為了飲用，希望含有的營養(yǎng)元素越少越好。水庫中的營養(yǎng)元素隨著季節(jié)的變化而變化，這種變化與生物生長過程息息相關(guān)。就溫度分層型水庫而言，這種變化尤為明顯。微量元素：由于水庫的建設(shè)會影響天然河流的水文狀況，從而間接影響河流自身的水體稀釋和自凈能力，進(jìn)一步導(dǎo)致天然河流中的微量元素含量的變化。而水庫內(nèi)微量元素也有常年累積作用。在水利水電工程中，除建筑物本身化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生的微量元素外，大量的微量元素來自于工礦、農(nóng)業(yè)排水及城鎮(zhèn)生活污水。如對這些污染源不采取限制措施和嚴(yán)格治理，必然導(dǎo)致庫水內(nèi)產(chǎn)生過量的微量元素。由此可見，對水庫上游污染源進(jìn)行治理是十分重要的。水電站對生態(tài)環(huán)境的影響與保護(hù)

水利工程在防洪、灌溉、供水和發(fā)電等方面起重要作用的同時，其建設(shè)和運(yùn)行對河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生多種影響，河流形態(tài)多樣性是生物群落多樣性的基礎(chǔ)。水利工程對于生態(tài)系統(tǒng)影響的主要原因，是由于水利工程在不同程度上造成河流形態(tài)的均一化和不連續(xù)化導(dǎo)致生物群落多樣性的下降。水利工程對生態(tài)可能產(chǎn)生的消極影響歸納為以下六個主要方面：水壩阻隔的影響、水庫淹沒的影響、水庫調(diào)蓄的影響、潰壩風(fēng)險的影響、調(diào)水工程的影響、灌溉的影響。1.對微生物的影響

微生物的活動對水質(zhì)與水質(zhì)化學(xué)成分的改變以及生物量的變化等起著重要作用。微生物的增減對魚類的增減也有直接影響。例如，在富營養(yǎng)化的水體中，藻類大量繁殖，水表面形成“水華”。“水華”可能有惡臭，還可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)?！八A”呼吸釋放出氧，可能使表層水的溶解氧過飽和。另外，“水華”遮遮蔽陽光，阻礙水生植物的光合作用，影響水生植物生命代謝過程。水生植物枯死后，沉積在水體底部被細(xì)菌分解消耗氧氣，又使水體中的溶解氧減少。水生植物腐爛時，還會產(chǎn)生H2S等氣體。這樣，使得富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)不斷惡化。2.植物的影響

建庫后，水環(huán)境將由河流相變?yōu)楹聪?，淹沒區(qū)內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)不斷釋放，外源性營養(yǎng)物質(zhì)隨地表徑流不斷匯入水庫，水溫也比較穩(wěn)定，這種環(huán)境的改變更有利于浮游植物的生長發(fā)育；水庫蓄水后形成數(shù)量眾多的庫灣，其水域可能相對靜止，營養(yǎng)鹽類濃度較大，給浮游生物以生存和繁衍的必要條件。影響水庫水生植物生長的因素有水深、水體形態(tài)及特征、水位狀況、淹沒地的特征、庫齡、淺水區(qū)的防浪程度、水庫的地理位置、沖刷過程的衰減速度以及水體與土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)等。3.動物的影響

水庫中的浮游動物種類很多，達(dá)數(shù)千種。尤其是地處熱帶與溫帶地區(qū)的水庫，受氣候的影響，眾多的浮游動物繁殖迅速。這些浮游動物增加了水體中的生物量。除水庫的地理位置、水溫、氣候與水位的因素外，影響浮游動物繁殖還有下述人為因素：①工業(yè)與生活污水使浮游動物的種類與數(shù)量明顯減少，特別是輪蟲類與枝角類；②化肥與農(nóng)藥能使浮游動物的種類瀕于滅絕；③火力發(fā)電廠或核電廠的冷卻水排入水庫將使水庫浮游動物組成結(jié)構(gòu)異變。4.對魚類的影響

水電水利工程攔河建筑物使河流水生生境片斷化，阻隔魚類洄游通道，阻礙上下游魚類種質(zhì)交流。庫區(qū)水深、流速等水文情勢的變化會造成原有水生生境的改變甚至消失，致使魚類區(qū)系組成發(fā)生變化，特別是珍稀物種、特有物種的消失。水電水利工程泄流消能可造成水體溶解氣體過飽和，對部分魚類特別是幼魚造成嚴(yán)重影響。

針對水電水利工程對魚類的影響特點(diǎn)，可采取以下保護(hù)措施：①在珍稀、特有、具有重要經(jīng)濟(jì)價值的魚類洄游通道建閘、筑壩，需采取過魚措施。②工程建成運(yùn)行造成魚類資源量減少，應(yīng)實(shí)施人工增殖放流措施。③工程建設(shè)使魚類“三場”和重要棲息地遭到破壞和消失，應(yīng)盡量選擇適宜河段人工營造相應(yīng)水生生境。④除了人工增殖措施外，可在社會和自然條件適宜河段設(shè)立魚類保護(hù)區(qū)和禁漁區(qū)。⑤對存在氣體過飽和影響的水電水利工程，需采取對策措施。此外水庫蓄水可能引起庫區(qū)土地浸沒、沼澤化和鹽堿化。水庫誘發(fā)地震及地震對壩體的影響與保護(hù)

在原來沒有或很少地震的地方，由于水庫蓄水引發(fā)的地震稱水庫地震。水庫破壞了自然環(huán)境的穩(wěn)定和平衡，可能誘發(fā)地震。水庫誘發(fā)地震（或稱水庫地震）是因?yàn)樗畮煨钏淖兞藥靺^(qū)巖體的應(yīng)力平衡狀態(tài)，在一定條件下導(dǎo)致釋放地殼應(yīng)變能量而引發(fā)地震。目前，我國已經(jīng)制定了一系列的水壩工程抗震設(shè)計規(guī)范，每個大型水壩工程的修建都必須達(dá)到這方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

另一方面，公眾對于地震對大壩安全性的影響，也不必過分地?fù)?dān)心。就人類現(xiàn)有對地震的研究水平來看，人們總能夠通過已有的地震資料分析和地質(zhì)勘探，讓準(zhǔn)備修建的水庫壩址避開