呂 軍,汪雪格,王彥梅,吳計生

(松遼流域水資源保護(hù)局松遼水環(huán)境科學(xué)研究所,吉林 長春 130021)

松花江流域河湖連通性及其生態(tài)環(huán)境影響

呂 軍,汪雪格,王彥梅,吳計生

(松遼流域水資源保護(hù)局松遼水環(huán)境科學(xué)研究所,吉林 長春 130021)

文中在分析松花江流域河湖水系連通性現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分別從縱向連通性、橫向連通性和垂向連通性角度,采取定性、定量相結(jié)合的方式,分析了河湖連通性對水環(huán)境、魚類生境、泡沼濕地面積以及地下水的影響.揭示了較差的河湖水系連通性是導(dǎo)致水質(zhì)變差、部分洄游性魚類資源量下降、泡沼濕地萎縮、地下水位下降的影響因素之一.

松花江流域;河湖連通;生態(tài)環(huán)境影響

1 松花江流域河湖連通現(xiàn)狀

松花江流域位于我國的東北部,是我國七大流域之一.第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動主導(dǎo)了松花江流域的形成,幾經(jīng)滄海桑田之變,全新世時松花江流域基本形成了現(xiàn)在的地形、地貌、水系等大尺度空間格局.之后,流域經(jīng)歷1萬余年自然因素主導(dǎo)下的演變過程,基本形成現(xiàn)在的河湖水系格局.近代人為因素已經(jīng)逐步成為影響河湖水系連通的主要因素.

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人工修建了大量的水庫、閘壩、堤防、渠系與灌區(qū)等水利工程.松花江流域內(nèi)的水庫共有2 300余座,其中大中型水庫共200余座;水電站數(shù)量為130余座,其中大中型水電站共40座;大中型灌區(qū)457處,面積約258.4萬hm2.橡膠壩、混凝土壩等攔水工程共計660多個.這些閘壩等雍高水位,形成水位落差,對魚類洄游造成阻隔,水文情勢改變,對上下游魚類的交流產(chǎn)生不利的影響,對左右岸生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響.

目前,流域內(nèi)已建河湖連通工程,有北部引嫩工程、中部引嫩工程、引嫩入白工程、引洮分洪入向工程、哈達(dá)山引水工程和正在建設(shè)的吉林省西部地區(qū)河湖連通工程等.

2 縱向連通性對生態(tài)環(huán)境的影響

2.1 縱向連通性對水環(huán)境的影響

假設(shè)在入河污染源不變的情況下,上游來水量的變化必然引起河流水環(huán)境的變化.松花江流域干流上建設(shè)有尼爾基水利樞紐、豐滿水庫、哈達(dá)山水利樞紐和大頂子山水利樞紐,引調(diào)水工程和重要濕地補(bǔ)水工程,以及為了給灌區(qū)供水而修建的眾多閘壩等.這些水利工程的建設(shè)改變了河流的水文韻律,流量年內(nèi)分布均化,對水環(huán)境的影響有利有弊.豐水期水庫下泄流量減少,下游河段污染物濃度升高;枯水期下泄流量增加,下游河段污染物濃度下降.引水工程的建設(shè)對引水區(qū)下游河段水質(zhì)有不利影響.河湖縱向連通性變差導(dǎo)致嫩江、第二松花江和松花江干流水環(huán)境發(fā)生變化.松花江流域內(nèi)的重點(diǎn)城市,如:吉林市、長春市、齊齊哈爾市、哈爾濱市等是流域污染的重點(diǎn)河段,均位于中下游,閘壩的阻隔導(dǎo)致水循環(huán)速度變慢,河水更新時間變長,較差的河流縱向連通性與入河污染物負(fù)荷之間相互疊加,共同加劇了河流水質(zhì)惡化.

2.2 縱向連通性對魚類生境的影響

松花江干流大的水利工程主要是大頂子山航電樞紐,還有橡膠壩,以及為了灌溉而修建閘、泵站等,使得松花江干流水利工程的上下游河湖連通性受到阻隔,尤其是對珍稀瀕危魚類的阻隔非常突出.比如,大頂子山航電樞紐的建設(shè),給魚類資源帶來了極大的影響,嚴(yán)重破壞了魚類的生長、繁殖、育肥、洄游環(huán)境,阻斷了魚類洄游通道;阻斷了鰱親魚產(chǎn)卵群體由下游向位于松花江上游肇源、澇洲鰱的產(chǎn)卵場繁殖的洄游通道,使?jié)持藿析柕漠a(chǎn)卵場失去其生態(tài)功能;阻斷了烏蘇里白鮭、日本七鰓鰻等魚類洄游通道,使得烏蘇里白鮭、日本七鰓鰻等在大頂子山水電站上游基本消失.

目前第二松花江干流已建大型水利工程主要有白山水庫、紅石水庫、豐滿水庫和哈達(dá)山水利樞紐,這些水利工程對第二松花江進(jìn)行了幾次大的分割,使得第二松花江水利工程的上下游河湖連通性受到阻隔.豐滿水庫建成后,第二松花江里原有經(jīng)濟(jì)魚類大幅減少,普通魚類草魚、鰱魚、鳙魚、鯉魚、鯽魚、鯰魚等成為稀有品種,青魚、魴魚、狗魚和烏蘇里白鮭基本絕跡,水壩以上江段洄游類鮭科魚類已經(jīng)絕跡.而對于產(chǎn)漂浮性卵的魚類來說,流水性魚類繁殖需要一定的水流速度.如草魚,其漂流性卵需要在江面上漂浮幾十公里才能孵化成魚苗.但是當(dāng)流速減小到一定程度后,魚卵便會沉到江底腐爛,不能孵化成魚苗.由于河流建壩導(dǎo)致水的流速和水溫降低,一級魚卵漂流形成過短,青魚等的天然產(chǎn)量已大為減少.哈達(dá)山水利樞紐大壩,以及其他的閘壩的阻隔導(dǎo)致河流縱向連通性變差,使得第二松花江水生生境更加的破碎化,導(dǎo)致青魚、草魚、鰱等產(chǎn)漂流性卵魚類的產(chǎn)卵場消失.

嫩江干流已建大型水利工程主要有尼爾基水庫,各種雍水壩,泵站、閘等,這些水利工程對第二松花江進(jìn)行分割,使得嫩江水利工程,尤其是尼爾基水庫的上下游河湖連通性受到阻隔,特別是對冷水性魚類的阻隔非常突出.這些水利工程的修建對水生生物產(chǎn)生了極大的影響.尼爾基水庫建成以前,嫩江上游分布有冷水性魚類產(chǎn)卵場,中下游分布有冷水性魚類的索餌場、越冬場.但是,尼爾基水庫建成后,由于大壩阻隔,嫩江上游冷水性魚類無法洄游至壩下索餌、越冬,洄游通道受阻.冷水性魚類適棲生境減少.目前,尼爾基水庫下游支流諾敏河與嫩江干流連通性較好,是嫩江干支流冷水性魚類重要洄游通道.但根據(jù)諾敏河流域規(guī)劃,諾敏河上也將建設(shè)大型的畢拉河水利樞紐,這將徹底切斷尼爾基上下游嫩江段冷水性魚類的交流.

尼爾基水庫、豐滿水庫、哈達(dá)山水利工程和一些閘壩的建設(shè),河流中下游流量發(fā)生變化,使壩下原來的汛期和洪水水文韻律趨平,使得產(chǎn)粘性卵魚類產(chǎn)卵期受到洪水刺激減少,且由于水位降低,產(chǎn)卵場縮小,影響到魚類資源.

3 橫向連通性對生態(tài)環(huán)境的影響

3.1 橫向連通性對湖泡的影響

經(jīng)初步調(diào)查統(tǒng)計,松花江流域的湖泊面積大多數(shù)在10 km2至50 km2之間,少數(shù)湖泊面積大于100 km2.流域內(nèi)的湖泊主要為吞吐型淡水湖和閉流類微咸水湖.松花江流域內(nèi)湖泡主要分布在松嫩平原,這類湖泊的成因多與近期地殼沉陷、地勢低洼、排水不暢和河流的擺動等因素有關(guān),湖水依賴湖面降水和地表徑流補(bǔ)給,主要入湖河流為烏裕爾河、霍林河等一些小的河流以及周圍的沼澤濕地.從上世紀(jì)80年代至2015年,湖泡的面積從1980年代的38萬hm2減少到2015年的33萬hm2,總體上呈下降趨勢,2000年嫩江流域的湖泡面積略微升高是因為1998年大水年湖泡積水所致.但是隨后由于降雨量的減少,烏裕爾河和霍林河上游水利工程的建設(shè)導(dǎo)致下游水量減少,導(dǎo)致松嫩平原的湖泡補(bǔ)水量減少,一些湖泡幾度出現(xiàn)干湖的現(xiàn)象.隨著北部引嫩、南部引嫩、哈達(dá)山引水、吉林西部河湖連通等一些河湖連通工程的建設(shè),給這些湖泡補(bǔ)水,湖泡得以恢復(fù).但是一些小的湖泡由于沒有河湖連通工程,氣溫升高蒸發(fā)量增大,圍墾造田等導(dǎo)致湖泡萎縮甚至干涸,例如河神灘泡、茂興湖都已開墾成耕地,平安泡變成了鹽堿地,湖泡幾乎消亡.

3.2 橫向連通性對濕地的影響

松花江流域是我國主要的濕地集中分布區(qū)之一,流域地形起伏,水系發(fā)達(dá),湖泊泡沼眾多,濕地資源十分豐富.流域內(nèi)典型濕地有向海濕地、莫莫格濕地、大布蘇湖、查干湖等獨(dú)特的內(nèi)陸鹽沼濕地,扎龍濕地、莫莫格濕地、月亮泡水庫等淡水沼澤濕地.其中,扎龍濕地和向海濕地已列入國際重要濕地名錄.作為松花江流域生態(tài)環(huán)境的重要屏障,濕地發(fā)揮著涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、保護(hù)生物多樣性了、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候等多項重要功能.

由于全球氣候變化及人類活動的影響,流域內(nèi)濕地出現(xiàn)不同程度的退化、萎縮,松嫩平原、三江平原等平原區(qū)濕地大范圍被開墾,部分濕地于水源短缺退化為草地.松花江流域濕地變化情況如圖2所示,整個流域的濕地面積呈減少趨勢,從20世紀(jì)80年代的429萬hm2減少到2015年的269萬hm2,減少了160萬hm2,減少37%.其中1980年至2000年減少面積為49萬hm2;2000年至2015年減少面積為111萬hm2.1998年大水導(dǎo)致2000年濕地面積較1980年減少的較少.

嫩江、松花江上游江源區(qū)濕地由于人類活動干擾程度相當(dāng)較低,保護(hù)較好,濕地連通狀況基本維持歷史狀態(tài).流域中下游區(qū)域多已建設(shè)堤防,由于堤防建設(shè)、水庫蓄水導(dǎo)致上游來水量下降等,堤內(nèi)濕地與河流連通性差;堤外河道兩側(cè)洪泛濕地河流連通性較好.而流域內(nèi)遠(yuǎn)離河道的濕地主要依靠地表徑流、灌區(qū)退水等補(bǔ)給水量.目前,僅扎龍、向海、莫莫格、查干湖等重要濕地建設(shè)有補(bǔ)水工程.而那些沒有建設(shè)保護(hù)區(qū)、面積較小的濕地面臨著水源補(bǔ)給不足的風(fēng)險,濕地萎縮、退化甚至消亡.對生態(tài)環(huán)境的影響極大.

4 垂向連通性對生態(tài)環(huán)境的影響

垂向連通性指的是在河湖與地下水之間的聯(lián)系,反映水利工程和地下水位的變化對河湖水系與地下水的連通程度.

河流與地下水之間的連通性受到水利工程的影響,水庫蓄水、流量改變,使得水庫下游地表水與地下水之間的水力聯(lián)系受到影響,同時,河流渠道化治理改變了原有的自然演變趨勢.松花江流域干流護(hù)岸長度可達(dá)到451 km,厚厚的砌石或混凝土破壞了生態(tài)系統(tǒng)的垂向連通性,使河流在枯水期得不到地下水的補(bǔ)給,在汛期水多時不能補(bǔ)充地下水,阻隔了河流與地下水之間的水力聯(lián)系,河流與地下水之間的垂向連通性受到影響.加之地下水的無序開發(fā)利用,造成地下水位下降.反過來,地下水位下降加大了湖泡濕地對地下水的補(bǔ)給速率,導(dǎo)致湖泡濕地水量減少,加速了湖泡的萎縮和濕地的退化.

5 結(jié)論

松花江流域自日偽時期修建的小豐滿水電站起,建國后人工修建了大量的水庫、閘壩、堤防、渠系與灌區(qū)等水利工程,這些水利工程導(dǎo)致河流水流流動性變差,洄游通道受到阻隔,使得魚類無法洄游至壩址上游完成其生活史.且由于大壩的建設(shè),上游用水量的增加導(dǎo)致對壩址以下水質(zhì)變差.由于堤防的阻隔、上游來水的減少,河流和濕地湖泡的連通性變差,導(dǎo)致湖泡濕地萎縮、退化,生態(tài)環(huán)境變差.水庫蓄水、流量改變,使得水庫下游地表水與地下水之間的水力聯(lián)系受到影響,同時,河流渠道化治理改變了原有的自然演變趨勢,阻隔了河流與地下水之間的水力聯(lián)系,河流與地下水之間的垂向連通性受到影響.揭示了較差的河湖水系連通性是導(dǎo)致水質(zhì)變差、部分洄游性魚類資源量下降、泡沼濕地萎縮、地下水位下降的影響因素之一.

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2017-07-27