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水库的建设给防洪、发电、灌溉、供水与旅游开发等方面都带来了巨大的经济、社会效益,为经济的持续发展和社会的稳定做出了重大贡献。然而,以水资源利用效益最大化和经济效益最大化为目标的河流开发忽视了河流的其他功能,从根本上改变了流域的自然地理环境,也改变了河流生态平衡,对库区、库周乃至整个流域的生态系统都带来了较大的影响。
本文通过对教材知识进行梳理,总结水库建设对自然地理环境带来的影响,树立正确的资源观、环境观,也有利于社会实践中减少和降低水库建设开发对生态的影响程度,实现社会、经济和生态效益的可持续发展。
1.对河流水文特征的影响
水库建成后拦断江河,对天然河流的水文特征产生了一定的影响。主要表现在河流流量、水位的季节变化、地下水位变化、含沙量等。
(1)对河流流量及水位的季节变化
以防洪为主要目的的水库,其水位的变化在季节上与天然河流是相反的,水位变幅较大,汛期水库处于低水位;在汛末蓄水,水库处于高水位。与天然情况相比,增加了江河下游枯水期流量,减少了丰水期流量,尤其是对洪峰流量有明显的削减作用,提高了下游防洪标准。
(2)对地下水位的影响
河流水文条件的改变也会影响到地下水的水位、水质等。坝址上游水库蓄水使其周围地下水水位抬高,从而扩大了水库淹没范围,导致土地的盐碱化和沼泽化。此外,拦河筑坝也减少了坝库下游地区地下水、河流水的补给来源,致使地下水水位下降,大片原有地下水自流灌区失去自流条件,降低了下游地区的水资源利用率,甚至造成大范围干旱。
(3)对河流含沙量的影响
拦河大坝的建设抬高水位后降低流速,加速上游淤积,泥沙在库区沉积。水库下泄的流水含沙量明显减少,减缓下游河道的淤积,甚至侵蚀加剧。同时还可以利用其长期有效库容调节非汛期径流,增加水量用于城市及工业供水、灌溉和发电。例如小浪底水利工程由于处在承上启下控制下游水沙的关键部位,控制黄河输沙量的100%,可滞拦泥沙78亿吨,相当于20年下游河床不淤积抬高。因此,小浪底水利枢纽工程的建成对于控制和保护黄河下游地区生态环境具有重要的影响作用。
例1 读南亚某地区等高线分布示意图,回答下列问题。
(1)写出N水库建成后与建成前相比,R河水文特征的变化。
(2)据上图信息,描述水库中泥沙沉积厚度的变化规律,说明其原因。
解析 (1)水库建成后起到调节径流的作用,影响河流的水文特征,对径流量的季节调节,丰水期蓄水,枯水期开闸放水,会使河流的流量的季节变化减小,多雨年份蓄水,干旱年份就可以适当补给河道流量,使得年际变化也减小。蓄水后库区水流速度减缓,泥沙沉积,水库下泄河水含沙量大为减少。
(2)根据图示信息沉积层厚度与降水量正相关,夏季形成的沉积层厚、冬季形成的沉积层薄;降水多的年份形成的沉积层厚,降水少的年份形成的沉积层薄。原因是南亚属于热带季风气候区,降水集中于夏季,水土流失夏季强于冬季,导致河水含沙量夏季大于冬季,夏季比冬季被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。该地降水的年际变化大,同理,降水多的年份比降水少的年份被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。
答案 (1)河水流量的季节变化、年际变化减小,含沙量减小。
(2)夏季形成的沉积层厚、冬季形成的沉积层薄;降水多的年份形成的沉积层厚,降水少的年份形成的沉积层薄。南亚属于热带季风气候区,降水集中于夏季,水土流失夏季强于冬季,导致河水含沙量夏季大于冬季,夏季比冬季被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。该地降水的年际变化大,同理,降水多的年份比降水少的年份被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。
2.对河道的影响
河流自身的存在也需要用水来维护,也才能保持河槽的相对稳定。水库的修建,拦蓄河道水,以致不能满足河槽相对稳定的最低要求,并且坝库下泄的河水剥蚀下游河床与河岸,使靠近坝址下游的河道偏移、河床加深,异常的淤积物聚集等会造成下游河道萎缩,降低其行洪能力。同时大坝蓄水对河流流量的调节,使河道流量的流动模式发生变化。
[泥沙沉积流量增加→泥沙沉积减少,甚至被侵蚀搬运减少→来沙量更少,泥沙沉积减少流速减慢→下游侵蚀能力减弱、沉积作用增强加快坝下附近或泄洪时侵蚀,搬运作用增强]
以三峡大坝为例,大坝建成后,下游河床将发生明显冲刷,对护岸工程有所影响。尤其是下荆江河段,工程建成后,荆江三口分流分沙量减少。因此,河床冲刷和局部河势调整将对两岸岸线和护岸工程的稳定构成威胁。
3.水库蓄水、引水灌溉或调水改变水资源的时空分配
[水资源的时空分配时间分配→调节径流的季节变化,起到削峰补 枯、防洪灌溉的作用空间分配径流减少气候更加干旱,荒漠面积扩大(干旱区)地下水位下降,土壤肥力下降湿地减少,生物多样性减少海水倒灌,土壤盐碱化水质变差海水入侵,海岸线受到侵蚀河口附近海域渔业资源减少]
水库蓄水,改变水资源在河道的时空分布,蓄水期下游径流量减少。引水灌溉或调水工程,会减少河流径流量。径流减少会引起自然环境的其他要素发生变化。
4.水库建设工程对周边环境的影响
从直接影响来看主要表现在:开山取土取石,影响原生植被、土壤质量,加速水土流失;改变陆面形态及过程。同时,施工中产生的弃渣需要占用一定的场地堆放,并且工程弃渣堆积体结构松散,表层无植被覆盖,若管理利用不善,则易成为新的水土流失源。此外,水库的修建需要占用大量耕地以及部分草地、林地;爆破、开挖等措施以及施工的废气、废水排放将会导致河流内悬浮物增加,水质恶化,并使周围环境质量发生变化;影响陆生植被和水生生物的的生存。
5.对水质的影响
拦河筑坝改变了河流的水动力特性,河流因建坝而经历的化学、物理和生物变化会极大地改变原有水质状况,主要表现为水库水体盐度增高、水库水温分层、库中藻类繁殖加剧等。
例2 三峡工程运行后,根据现行方案,三峡水库坝前水位将在145米至175米之间变化。三峡水库周边形成水位落差30米、面积约302平方千米的消落区(消落区是指河流、湖泊、水库由于季节性水位涨落,使被淹没的土地周期性出露水面的区域),消落区的环境会呈现于周边地区不一样的特点。据此回答(1)~(2)题。
(1)三峡水库水位在某季节调至最低,是为了保证水库下游地区的( )
A. 航运 B. 供水 C. 灌溉 D. 防洪
(2)对消落区的叙述不正确的是( )
A. 水生生物和陆生生物种类多,数量大
B. 可以适当开发利用
C. 地质灾害发生频率较高
D. 土地容易盐碱化
解析 (1)水库在汛期来临前,开闸放水腾出库容,以备汛期来临时提高蓄水能力,为的是有效的削减洪峰,提高对下游地区的防洪能力。(2)消落区由于处在淹没和出露水面之间变化,不利于生物的栖息,生物种类少,数量也少。可以适当开发利用,以缓解库区人多地少的矛盾。由于水库的长期浸泡容易诱发滑坡、泥石流等地质灾害。由于水库提高了地下水位,也容易引起土地盐碱化。
答案 (1)D (2)A
本文通过对教材知识进行梳理,总结水库建设对自然地理环境带来的影响,树立正确的资源观、环境观,也有利于社会实践中减少和降低水库建设开发对生态的影响程度,实现社会、经济和生态效益的可持续发展。
1.对河流水文特征的影响
水库建成后拦断江河,对天然河流的水文特征产生了一定的影响。主要表现在河流流量、水位的季节变化、地下水位变化、含沙量等。
(1)对河流流量及水位的季节变化
以防洪为主要目的的水库,其水位的变化在季节上与天然河流是相反的,水位变幅较大,汛期水库处于低水位;在汛末蓄水,水库处于高水位。与天然情况相比,增加了江河下游枯水期流量,减少了丰水期流量,尤其是对洪峰流量有明显的削减作用,提高了下游防洪标准。
(2)对地下水位的影响
河流水文条件的改变也会影响到地下水的水位、水质等。坝址上游水库蓄水使其周围地下水水位抬高,从而扩大了水库淹没范围,导致土地的盐碱化和沼泽化。此外,拦河筑坝也减少了坝库下游地区地下水、河流水的补给来源,致使地下水水位下降,大片原有地下水自流灌区失去自流条件,降低了下游地区的水资源利用率,甚至造成大范围干旱。
(3)对河流含沙量的影响
拦河大坝的建设抬高水位后降低流速,加速上游淤积,泥沙在库区沉积。水库下泄的流水含沙量明显减少,减缓下游河道的淤积,甚至侵蚀加剧。同时还可以利用其长期有效库容调节非汛期径流,增加水量用于城市及工业供水、灌溉和发电。例如小浪底水利工程由于处在承上启下控制下游水沙的关键部位,控制黄河输沙量的100%,可滞拦泥沙78亿吨,相当于20年下游河床不淤积抬高。因此,小浪底水利枢纽工程的建成对于控制和保护黄河下游地区生态环境具有重要的影响作用。
例1 读南亚某地区等高线分布示意图,回答下列问题。
(1)写出N水库建成后与建成前相比,R河水文特征的变化。
(2)据上图信息,描述水库中泥沙沉积厚度的变化规律,说明其原因。
解析 (1)水库建成后起到调节径流的作用,影响河流的水文特征,对径流量的季节调节,丰水期蓄水,枯水期开闸放水,会使河流的流量的季节变化减小,多雨年份蓄水,干旱年份就可以适当补给河道流量,使得年际变化也减小。蓄水后库区水流速度减缓,泥沙沉积,水库下泄河水含沙量大为减少。
(2)根据图示信息沉积层厚度与降水量正相关,夏季形成的沉积层厚、冬季形成的沉积层薄;降水多的年份形成的沉积层厚,降水少的年份形成的沉积层薄。原因是南亚属于热带季风气候区,降水集中于夏季,水土流失夏季强于冬季,导致河水含沙量夏季大于冬季,夏季比冬季被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。该地降水的年际变化大,同理,降水多的年份比降水少的年份被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。
答案 (1)河水流量的季节变化、年际变化减小,含沙量减小。
(2)夏季形成的沉积层厚、冬季形成的沉积层薄;降水多的年份形成的沉积层厚,降水少的年份形成的沉积层薄。南亚属于热带季风气候区,降水集中于夏季,水土流失夏季强于冬季,导致河水含沙量夏季大于冬季,夏季比冬季被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。该地降水的年际变化大,同理,降水多的年份比降水少的年份被搬运并沉积在水库中的泥沙量大,形成较厚的沉积层。
2.对河道的影响
河流自身的存在也需要用水来维护,也才能保持河槽的相对稳定。水库的修建,拦蓄河道水,以致不能满足河槽相对稳定的最低要求,并且坝库下泄的河水剥蚀下游河床与河岸,使靠近坝址下游的河道偏移、河床加深,异常的淤积物聚集等会造成下游河道萎缩,降低其行洪能力。同时大坝蓄水对河流流量的调节,使河道流量的流动模式发生变化。
[泥沙沉积流量增加→泥沙沉积减少,甚至被侵蚀搬运减少→来沙量更少,泥沙沉积减少流速减慢→下游侵蚀能力减弱、沉积作用增强加快坝下附近或泄洪时侵蚀,搬运作用增强]
以三峡大坝为例,大坝建成后,下游河床将发生明显冲刷,对护岸工程有所影响。尤其是下荆江河段,工程建成后,荆江三口分流分沙量减少。因此,河床冲刷和局部河势调整将对两岸岸线和护岸工程的稳定构成威胁。
3.水库蓄水、引水灌溉或调水改变水资源的时空分配
[水资源的时空分配时间分配→调节径流的季节变化,起到削峰补 枯、防洪灌溉的作用空间分配径流减少气候更加干旱,荒漠面积扩大(干旱区)地下水位下降,土壤肥力下降湿地减少,生物多样性减少海水倒灌,土壤盐碱化水质变差海水入侵,海岸线受到侵蚀河口附近海域渔业资源减少]
水库蓄水,改变水资源在河道的时空分布,蓄水期下游径流量减少。引水灌溉或调水工程,会减少河流径流量。径流减少会引起自然环境的其他要素发生变化。
4.水库建设工程对周边环境的影响
从直接影响来看主要表现在:开山取土取石,影响原生植被、土壤质量,加速水土流失;改变陆面形态及过程。同时,施工中产生的弃渣需要占用一定的场地堆放,并且工程弃渣堆积体结构松散,表层无植被覆盖,若管理利用不善,则易成为新的水土流失源。此外,水库的修建需要占用大量耕地以及部分草地、林地;爆破、开挖等措施以及施工的废气、废水排放将会导致河流内悬浮物增加,水质恶化,并使周围环境质量发生变化;影响陆生植被和水生生物的的生存。
5.对水质的影响
拦河筑坝改变了河流的水动力特性,河流因建坝而经历的化学、物理和生物变化会极大地改变原有水质状况,主要表现为水库水体盐度增高、水库水温分层、库中藻类繁殖加剧等。
例2 三峡工程运行后,根据现行方案,三峡水库坝前水位将在145米至175米之间变化。三峡水库周边形成水位落差30米、面积约302平方千米的消落区(消落区是指河流、湖泊、水库由于季节性水位涨落,使被淹没的土地周期性出露水面的区域),消落区的环境会呈现于周边地区不一样的特点。据此回答(1)~(2)题。
(1)三峡水库水位在某季节调至最低,是为了保证水库下游地区的( )
A. 航运 B. 供水 C. 灌溉 D. 防洪
(2)对消落区的叙述不正确的是( )
A. 水生生物和陆生生物种类多,数量大
B. 可以适当开发利用
C. 地质灾害发生频率较高
D. 土地容易盐碱化
解析 (1)水库在汛期来临前,开闸放水腾出库容,以备汛期来临时提高蓄水能力,为的是有效的削减洪峰,提高对下游地区的防洪能力。(2)消落区由于处在淹没和出露水面之间变化,不利于生物的栖息,生物种类少,数量也少。可以适当开发利用,以缓解库区人多地少的矛盾。由于水库的长期浸泡容易诱发滑坡、泥石流等地质灾害。由于水库提高了地下水位,也容易引起土地盐碱化。
答案 (1)D (2)A