1、 在天然河道上修建水利水电工程会直接破坏河流在天然河道上修建水利水电工程会直接破坏河流长期演化形成的生态环境，工程的修建使得河段长期演化形成的生态环境，工程的修建使得河段局部形态均一化和非连续化，从而改变了河流生局部形态均一化和非连续化，从而改变了河流生态环境的多样性。态环境的多样性。所谓河流形态的均一化主要是指自然河流的渠道化，人类所谓河流形态的均一化主要是指自然河流的渠道化，人类为了防洪的需要平顺堤岸而修建护岸工程，为了宣泄洪水为了防洪的需要平顺堤岸而修建护岸工程，为了宣泄洪水和改善航运实行河道人工裁弯工程，河流的渠道化改变了和改善航运实行河道人工裁弯工程，河流的渠道化改变了河流蜿蜒曲折的
2、基本形态，河段急流、缓流、弯道及深泓河流蜿蜒曲折的基本形态，河段急流、缓流、弯道及深泓交错的格局消失。河流断面形态规则化导致生境异质性降交错的格局消失。河流断面形态规则化导致生境异质性降低，水域生态系统的结构和功能随之发生改变，从而诱发低，水域生态系统的结构和功能随之发生改变，从而诱发河流生态系统退化，生物群落多样化随之减少。河流生态系统退化，生物群落多样化随之减少。所谓河流形态的非连续性是在河流上筑堤、建坝形成人工所谓河流形态的非连续性是在河流上筑堤、建坝形成人工湖和水库后，造成自然水流的非连续性。上游河道随着水湖和水库后，造成自然水流的非连续性。上游河道随着水位上升，水流流速骤然降低，急流
3、、深槽不复存在，水温位上升，水流流速骤然降低，急流、深槽不复存在，水温水质不断变化，库区水体趋向静态分布，河流失去原有的水质不断变化，库区水体趋向静态分布，河流失去原有的快速自我修复和自身净化功能；而大坝下游下泄水体温度快速自我修复和自身净化功能；而大坝下游下泄水体温度四季变化减小，影响下游河道水生生物多样化的生存环境，四季变化减小，影响下游河道水生生物多样化的生存环境，农业灌溉引用低温水体将会影响农作物生长，下游河道水农业灌溉引用低温水体将会影响农作物生长，下游河道水位降低特别是汛期水位降低还会极大地影响通江湖泊水生位降低特别是汛期水位降低还会极大地影响通江湖泊水生生物的生存环境。生物的生存
4、环境。1.1.1水利水电工程上下游水文泥沙情势变化水利水电工程上下游水文泥沙情势变化天然河道上修建水利水电工程建筑物，改变了河流的自然天然河道上修建水利水电工程建筑物，改变了河流的自然形态，引起局部河段水流水深、流速、含沙量等的变化，形态，引起局部河段水流水深、流速、含沙量等的变化，进而波及上下游乃至长距离水文泥沙条件发生变化。水文、进而波及上下游乃至长距离水文泥沙条件发生变化。水文、泥沙条件的改变是影响河流生态环境变化的原动力。水文泥沙条件的改变是影响河流生态环境变化的原动力。水文泥沙条件的变化将会对水温、水质、局地气候、环境地质、泥沙条件的变化将会对水温、水质、局地气候、环境地质、土地资源
5、产生影响，进而影响到水生生物、陆生生物的生土地资源产生影响，进而影响到水生生物、陆生生物的生存，还会影响航运、灌溉、城镇引水、移民安置等。例如，存，还会影响航运、灌溉、城镇引水、移民安置等。例如，水库上游河道水深增加改善了上游航运条件，有利于供水、水库上游河道水深增加改善了上游航运条件，有利于供水、灌溉等，但水深增加会导致底层水温降低和污染物沉降；灌溉等，但水深增加会导致底层水温降低和污染物沉降；库区水面积增加有利于发展水产养殖业，但水流流速降低库区水面积增加有利于发展水产养殖业，但水流流速降低及底层水温降低影响水生生物多样性生长；同时库区淹没及底层水温降低影响水生生物多样性生长；同时库区淹没
6、导致陆生生物生境减少；农业耕地损失；大量移民搬迁等。导致陆生生物生境减少；农业耕地损失；大量移民搬迁等。1.库区水文泥沙特性库区水文泥沙特性在河流上修建水库，将破坏天然河流水沙条件与河床形态在河流上修建水库，将破坏天然河流水沙条件与河床形态的相对平衡条件。库区水位壅高，坝前侵蚀基准面抬高，的相对平衡条件。库区水位壅高，坝前侵蚀基准面抬高，使得水深增加，水面比降减缓，流速减小，水流输沙能力使得水深增加，水面比降减缓，流速减小，水流输沙能力显著降低，促使大量泥沙在库区淤积。水库淤积与流域面显著降低，促使大量泥沙在库区淤积。水库淤积与流域面积、流域特征（土壤、植被等）、库容以及河道比降等自积、流域特
7、征（土壤、植被等）、库容以及河道比降等自然因素有关，还与水库的调度运用方式关系密切。然因素有关，还与水库的调度运用方式关系密切。以三门峡水库为例，水库于以三门峡水库为例，水库于1957年年4月月13日开工日开工建设，建设，1960年年9月月5日开始蓄水运用。日开始蓄水运用。三门峡水库的主要任务；三门峡水库的主要任务；1、将黄河上游千年一遇洪水流量、将黄河上游千年一遇洪水流量37000m3/s降降为为8000m3/s，解决黄河下游洪水灾害。，解决黄河下游洪水灾害。2、拦蓄上游全部泥沙，下泄清水，实现、拦蓄上游全部泥沙，下泄清水，实现“黄河黄河清清”，下游河床不再抬高。，下游河床不再抬高。3、调节
8、黄河水量，初期灌溉、调节黄河水量，初期灌溉2200万亩，远期灌万亩，远期灌溉溉7500万亩农田。万亩农田。4、装机、装机90万千瓦，年发电量万千瓦，年发电量46亿度。亿度。5、改善下游航运。、改善下游航运。至至1962年年3月，库区月，库区330.0m高程以下淤积泥高程以下淤积泥沙沙16.4亿亿m3，枢纽上游约，枢纽上游约114 km的潼关站的潼关站1000 m3/s流量水位由蓄水前的流量水位由蓄水前的322.4m上升到上升到325.2m。1962年年3月水库改为滞洪排沙运用，至月水库改为滞洪排沙运用，至1964年年10月，水库月，水库335.0m高程以下又淤积高程以下又淤积23.13 亿亿m
9、3，335.0m以下库容损失以下库容损失41.5%。潼关。潼关1000 m3/s流流量水位上升到量水位上升到328.07m。1964年和年和1971年，三门峡水库经过二期改建。年，三门峡水库经过二期改建。从从1973年开始水库改为蓄清排浑运用，库区河床年开始水库改为蓄清排浑运用，库区河床持续冲刷。持续冲刷。1975年汛后年汛后1000 m3/s流量潼关水位流量潼关水位降到降到326.02m。至至1999年汛后潼关年汛后潼关1000 m3/s流量下的高程流量下的高程328.25m，比建库前高，比建库前高5.85m。潼关河床高程是渭河下游河床的侵蚀基准潼关河床高程是渭河下游河床的侵蚀基准面，侵蚀基
10、准面抬高造成渭河下游河床严面，侵蚀基准面抬高造成渭河下游河床严重淤积。历史上渭河下游河道基本冲淤平重淤积。历史上渭河下游河道基本冲淤平衡，自三门峡建库后，从衡，自三门峡建库后，从1960年年6月至月至1997年年12月，渭河咸阳以下累计淤积月，渭河咸阳以下累计淤积13.19亿亿m3，河道淤积带来严重的后果：，河道淤积带来严重的后果：主槽过水断面减少，过洪能力降低。三门峡建库前，渭主槽过水断面减少，过洪能力降低。三门峡建库前，渭河下游主槽的过洪能力一般为河下游主槽的过洪能力一般为4500-5500m3/s；建库后，；建库后，临潼站临潼站1997年主槽过洪能力仅为建库前的年主槽过洪能力仅为建库前的
11、64%，而华县，而华县站的过洪能力仅为建库前的站的过洪能力仅为建库前的20%。）洪水水位抬高。华县站）洪水水位抬高。华县站1990年年7月月5000 m3/s流量的流量的水位比水位比1964年年8月同流量水位抬升月同流量水位抬升1.48m。河道萎缩河势恶化。至河道萎缩河势恶化。至1997年汛前，渭河下游平滩河年汛前，渭河下游平滩河宽仅为宽仅为1985年汛前的年汛前的1/3-1/4，河床淤积导致河势恶化，河床淤积导致河势恶化，极大地威胁两岸防洪安全。极大地威胁两岸防洪安全。1967年渭河尾闾在北洛河口年渭河尾闾在北洛河口以上以上8.8km河段全部堵塞，又适逢黄河对渭河的顶托倒灌，河段全部堵塞，又
12、适逢黄河对渭河的顶托倒灌，渭河决口，华阴两侧成为泽国。渭河决口，华阴两侧成为泽国。据统计据统计,我国七大江河的年输沙量高达我国七大江河的年输沙量高达23 亿亿t,特别是西北、特别是西北、华北地区的一些河流华北地区的一些河流,含沙量非常高含沙量非常高,甘肃祖厉河的多年平甘肃祖厉河的多年平均含沙量可达均含沙量可达600kg/m3,实际测量到的最大含沙量达实际测量到的最大含沙量达1600kg/m3 左右。即使是长江左右。即使是长江,含沙量虽然不算高含沙量虽然不算高,仅仅0.54kg/m3,但由于水量丰沛但由于水量丰沛,年输沙量也近年输沙量也近5 亿亿t。在河。在河流上修建水库后流上修建水库后,由于水
13、位抬高由于水位抬高,流速减小流速减小,必然造成泥沙必然造成泥沙在水库中淤积。在水库中淤积。到到1972 年为止年为止,全国已建成坝高在全国已建成坝高在15m 以上的水库以上的水库12517 座。水库初期运行时座。水库初期运行时,由于缺乏经验由于缺乏经验,造造成水库的严重淤积。山西省成水库的严重淤积。山西省43 座大、中型水库的总库容座大、中型水库的总库容22.3 亿亿m3,到到1974年已损失年已损失31.5%,即即7亿亿m3,平均每年损平均每年损失失0.5 亿亿m3。陕西省全省库容大于。陕西省全省库容大于100万万m3 的水库的水库192 座座,总库容总库容15 亿亿m3,到到1973 年已
14、损失年已损失31.6%,即即4.7 亿亿m3,其中其中1970 年以前建成的年以前建成的120 座水库库容已损失座水库库容已损失53.3%,有有43座水库完全被泥沙淤满。座水库完全被泥沙淤满。（1）水库淤积所造成的主要问题如下）水库淤积所造成的主要问题如下:使防洪库容和兴利库容减小使防洪库容和兴利库容减小,影响水库效益的发挥；影响水库效益的发挥；淤积向上游发展淤积向上游发展,造成上游地区的淹没和浸没以致盐造成上游地区的淹没和浸没以致盐碱化碱化,带来一系列生态环境问题；带来一系列生态环境问题；水库变动回水区的冲淤给航运带来不利影响；水库变动回水区的冲淤给航运带来不利影响；坝前泥沙淤积会在一定程度
15、上影响枢纽的安全运行；坝前泥沙淤积会在一定程度上影响枢纽的安全运行；水库下泄清水对下游河道冲刷和变形的影响；水库下泄清水对下游河道冲刷和变形的影响；附着在泥沙上的污染物沉积，水库水质环境受到污染；附着在泥沙上的污染物沉积，水库水质环境受到污染；泥沙淤积会淤没鱼类的产卵地和改变河底条件，影响泥沙淤积会淤没鱼类的产卵地和改变河底条件，影响鱼类繁殖；鱼类繁殖；库区淤积会导致下游细沙减少，造成农业生产所需的库区淤积会导致下游细沙减少，造成农业生产所需的天然肥源缺乏，并对水生生物造成不利影响；天然肥源缺乏，并对水生生物造成不利影响；回水末端淤积上延将扩大淹没面积，并威胁上游重要回水末端淤积上延将扩大淹没
16、面积，并威胁上游重要城镇、工矿和铁路安全。城镇、工矿和铁路安全。库区淤积部位和特点与水库运用方式密切相关。当水库蓄库区淤积部位和特点与水库运用方式密切相关。当水库蓄水位较高时，入库泥沙首先淤积在水库末端的河床上，因水位较高时，入库泥沙首先淤积在水库末端的河床上，因而抬高了水库的回水位。它还随时间不断向上游延伸，形而抬高了水库的回水位。它还随时间不断向上游延伸，形成所谓翘尾巴现象，不仅减少有效库容，而且形成拦门沙，成所谓翘尾巴现象，不仅减少有效库容，而且形成拦门沙，使上游河道排水不畅以至洪水泛滥。当蓄水位较低时，入使上游河道排水不畅以至洪水泛滥。当蓄水位较低时，入库泥沙可输送至坝前淤积直接减少有
17、效库容，甚至堵塞引库泥沙可输送至坝前淤积直接减少有效库容，甚至堵塞引水建筑物，减少引水流量、影响发电等。水建筑物，减少引水流量、影响发电等。下表下表1-1列出了我国部分水库淤积情况，从表中数字显示，列出了我国部分水库淤积情况，从表中数字显示，情况是非常严峻的。情况是非常严峻的。序号序号水库名称水库名称河流河流控制面积控制面积（km2）坝高坝高（m）设计库容设计库容（亿（亿m3）统计年限统计年限总淤积量总淤积量（亿（亿m3）淤积量占库淤积量占库容（容（%）1刘家峡刘家峡黄河黄河181700147.057.200196819785.8010.12盐锅峡盐锅峡黄河黄河8280057.02.20019
18、6119781.6072.73八盘峡八盘峡黄河黄河20470043.00.490197519771.8035.74青铜峡青铜峡黄河黄河28500042.76.200196619774.8578.25三盛公三盛公黄河黄河314000闸坝式闸坝式0.800196119770.4050.06天桥天桥黄河黄河38800042.00.680197619780.0811.07三门峡三门峡黄河黄河88400106.096.4001960197837.6039.08巴家嘴巴家嘴蒲河蒲河352274.05.250196019781.9437.09冯家山冯家山千河千河323273.03.890197419780.
19、235.910黑松林黑松林冶峪河冶峪河37045.50.086196119770.0339.011汾河汾河汾河汾河526860.07.000195919772.6037.112官厅官厅永定河永定河4760045.022.700195319775.5224.313红山红山西辽河西辽河2449031.025.600196019774.7518.514闹德海闹德海柳河柳河450141.51.96019420.3819.515冶原冶原弥河弥河78623.71.680195919720.127.216岗南岗南滹沱河滹沱河1590063.015.600196019762.3515.117龚嘴龚嘴大渡河大渡
20、河7640088.03.510196719781.3338.018碧口碧口白龙江白龙江27600101.05.210197619780.285.419丹江口丹江口汉江汉江95220110.0160.500196819746.253.920新桥新桥红柳河红柳河132747.02.00014年年1.5678.0表1-1 中国部分水库淤积情况（2）水库淤积计算不仅是水利水电工程环境影响评价的一项工作，也是规划设计阶段不可缺少的内容。也是规划设计阶段不可缺少的内容。水库初步设计阶段可采用如下一维数学模型计算库区淤积平衡地形和水库初步设计阶段可采用如下一维数学模型计算库区淤积平衡地形和回水水面线。重要工
21、程还需通过物理模型试验和数学模型计算两种方回水水面线。重要工程还需通过物理模型试验和数学模型计算两种方法同时论证。法同时论证。一维非饱和输沙模型基本方程式：一维非饱和输沙模型基本方程式：水流连续方程：水流连续方程：()0BHUyBxx （1-11-1）水流运动方程：水流运动方程：220UUyUUggtxxC R （1-21-2）河床变形方程：河床变形方程：0()0yGhSBBxtt （1-31-3）泥沙连续方程：泥沙连续方程：*()()()BhUShSBBSStt （1-41-4）3*()mUSkgh水流挟沙力公式：水流挟沙力公式：（1-51-5）推移质输沙率公式：(,)bbgg U h d
22、（1-6）2.水库下游河道水文泥沙特性水库下游河道水文泥沙特性 当河道上游修建水库工程后，调节上游来水来沙过程，下当河道上游修建水库工程后，调节上游来水来沙过程，下游河道水沙过程明显改变，表现在削减洪峰，增补枯水，游河道水沙过程明显改变，表现在削减洪峰，增补枯水，中水期持续时间延长，枯水流量加大、含沙量减小，河床中水期持续时间延长，枯水流量加大、含沙量减小，河床冲刷粗化，河道形态处于不稳定变化过程中。冲刷粗化，河道形态处于不稳定变化过程中。以丹江口水库为例，丹江口水库以丹江口水库为例，丹江口水库1968年开始蓄水运用。年开始蓄水运用。建库前，下游河道流量年内分配极不均匀，皇庄站汛期水建库前，下
23、游河道流量年内分配极不均匀，皇庄站汛期水量占全年的量占全年的55.6%，建库后汛期水量减少为占全年的，建库后汛期水量减少为占全年的34.5%；建库前，一年中流量在；建库前，一年中流量在1000-2000的时间，皇庄的时间，皇庄站有约站有约70天左右，建库后，同流量的时间延长到天左右，建库后，同流量的时间延长到150天天-300天；建库前，皇庄站每年中天；建库前，皇庄站每年中12、1、2月三个月的平均月三个月的平均流量为流量为333，水量占全年的，水量占全年的6%，建库后，同时期平均流量，建库后，同时期平均流量增大到增大到717，水量占全年的，水量占全年的15.9%。建库前后下游河道流。建库前后
24、下游河道流量年内分配趋势如图量年内分配趋势如图1-1所示。所示。图图1-1 1-1 皇庄站建库前后流量年内分布变化图皇庄站建库前后流量年内分布变化图从图中明显可以看出，建库后洪峰流量明显减少，枯水期流量有一定的从图中明显可以看出，建库后洪峰流量明显减少，枯水期流量有一定的增加，流量年内分布变得更加均匀了。增加，流量年内分布变得更加均匀了。丹江口水库运用后，下游河道含沙量也发生了很大的变化。丹江口水库运用后，下游河道含沙量也发生了很大的变化。建库前，黄家港站多年平均输沙量为建库前，黄家港站多年平均输沙量为1.27亿亿t，而且主要，而且主要集中在汛期，汛期输沙量占全年输沙总量的集中在汛期，汛期输沙
25、量占全年输沙总量的81.5%；建库；建库后后15年统计黄家港站年输沙量只有年统计黄家港站年输沙量只有121万万t，仅为建库前的，仅为建库前的1%。如图。如图1-2所示。所示。图1-2 黄家港站年输沙量变化 可以看出丹江口水库修建后，输沙量明显减少。下游来沙可以看出丹江口水库修建后，输沙量明显减少。下游来沙量的减少，会使下游河道水流处于不饱和状态，这就必然量的减少，会使下游河道水流处于不饱和状态，这就必然会导致下游河床冲刷，使下游河道产生一系列的河道演变。会导致下游河床冲刷，使下游河道产生一系列的河道演变。河道的冲刷会导致下游水位降低，从而影响下游取水量和河道的冲刷会导致下游水位降低，从而影响下
26、游取水量和取水质量，影响下游人民的正常生活和农业灌溉。取水质量，影响下游人民的正常生活和农业灌溉。丹江口建库后，由于清水下泄，中小流量增大造成下游河丹江口建库后，由于清水下泄，中小流量增大造成下游河道河床发生累积性冲刷，致使边岸崩坍，河道形态发生转道河床发生累积性冲刷，致使边岸崩坍，河道形态发生转化。在相当长的一段时间里，河道不稳定给防洪、航运、化。在相当长的一段时间里，河道不稳定给防洪、航运、工农业引水造成不利影响。工农业引水造成不利影响。在工程初步设计阶段，也需用一维非饱和输沙模型（式在工程初步设计阶段，也需用一维非饱和输沙模型（式（1-1）-式（式（1-6）计算大坝下游河道河床冲刷变形，
27、）计算大坝下游河道河床冲刷变形，重要工程还需通过物理模型试验和数学模型计算两种方法重要工程还需通过物理模型试验和数学模型计算两种方法同时论证。同时论证。1.1.2水温变化水温变化水利水电工程会改变天然河流水质水温，尤其是水库工程。水利水电工程会改变天然河流水质水温，尤其是水库工程。其表现为：其表现为：1.库区水温分层库区水温分层水库的特点是水面宽广、水体大、水流迟缓、更新期较长水库的特点是水面宽广、水体大、水流迟缓、更新期较长等，加之水体受太阳辐射、对流混合和热量传输作用，使等，加之水体受太阳辐射、对流混合和热量传输作用，使水库具有特殊水温结构。水库水温随相对容积（库容与来水库具有特殊水温结构
28、。水库水温随相对容积（库容与来水量之比）的大小和水深呈不同性状的变化，一般分为混水量之比）的大小和水深呈不同性状的变化，一般分为混合型，分层型和过渡型三种，下面列表合型，分层型和过渡型三种，下面列表1-2说明：说明：表1-2 水库水温结构特点水库类型水库特点水温特点混合型中小型水库水深小、水流急、渗混强，调节性差库内水体垂向水温分布比较均匀。分层型大型水库相对容积大，水流较缓水温在垂向大致分为上中下三层：表温层、温跃层和深水层。各层水温呈现不同变化过渡型同时兼有以上两种水温分布特征，即洪水期混合，枯水期分层总库容多年平均径流量总库容一次洪水总量判断水库水温分层类型一般采用判断水库水温分层类型一
29、般采用、指标法：指标法：=当 20时为混合型水库 10为分层型水库 101的洪水时为临时混合型的洪水时为临时混合型,遇到遇到0.5的洪水时对水温结构的洪水时对水温结构的影响忽略不计。的影响忽略不计。水库蓄水后，当水库水体温度场发生变化时，会对库区及周围生态环境产生一系水库蓄水后，当水库水体温度场发生变化时，会对库区及周围生态环境产生一系列的影响，如对水质、水生生物、局部气候以及下游生态环境的影响。列的影响，如对水质、水生生物、局部气候以及下游生态环境的影响。从参窝水库（坝址位于辽阳市弓长岭区南沙村东，地处太子河干流中部，库区面从参窝水库（坝址位于辽阳市弓长岭区南沙村东，地处太子河干流中部，库区
30、面积。）的水温分布（见表积。）的水温分布（见表1-3和图和图1-3）中可以发现，参窝水库水温有明显的分层）中可以发现，参窝水库水温有明显的分层现象，一般在外界气温比较高的月份水温是随着水深的增大而降低，而外界气温现象，一般在外界气温比较高的月份水温是随着水深的增大而降低，而外界气温低的月份水温是随着水深的增大而增大。低的月份水温是随着水深的增大而增大。表1-3 参窝水库水温变化趋势表 月月 份份水深水深（m）1234567891011120-1.09-0.543.59.9217.0122.8825.9425.3921.3514.937.841.9750.51-0.511.826.8713.31
31、9.3723.4724.4822.1517.110.674.6101.980.151.415.411.0616.8721.2823.121.8417.8512.196.38153.130.951.564.789.7615.1619.5321.7121.117.8812.97.52041.721.954.629.0313.9918.1820.4620.2317.5613.158.18254.682.422.434.718.6513.1817.1119.3719.3517.0713.148.6305.213.052.944.928.4612.6116.2518.4218.5216.54138.85
32、355.653.613.455.28.3912.1815.5417.5817.751612.89.01图1-3 参窝水库水温沿垂线分布图表表1-4 1-4 参窝水库表层、底层水温与天然河道水温对参窝水库表层、底层水温与天然河道水温对比比月份月份123456789101112天然河道天然河道-11.2-7.80.69.817.621.924.823.617.510.10.8-7.7表层表层0.1-1.31.16.5713.6520.4325.126.4224.0118.5411.474.69底层底层6.323.552.673.916.9510.9614.8817.6518.5317.2914.2
33、510.24图1-4参窝水库表层、底层水温与天然河道水温对比表表1-4和图和图1-4反映了参窝水库建库后库区反映了参窝水库建库后库区水体表层和底层水温与天然河道水温在一年水体表层和底层水温与天然河道水温在一年中的变化对比。外界气温低的月份库区表层和中的变化对比。外界气温低的月份库区表层和底层水温比天然河道水温都高；外界气温高的底层水温比天然河道水温都高；外界气温高的月份库区底层水温比天然河道水温低，表层月份库区底层水温比天然河道水温低，表层水温和天然河道接近。水温和天然河道接近。2.水温变化水温变化 这里搜集到漫湾水电站库区表层水温逐月变化的资料，如下表1-5及图1-5所示。表1-5 漫湾水电
34、站水库坝前蓄水前后逐月表层水温对照表。月份123456789101112年平均19781990年10.712.414.716.217.919.620.62119.717.51411.416.319942001年15.316.519.122.523.823.422.123.121.821.619.317.120.5蓄水后变化4.64.14.46.323.831.52.12.14.15.35.74.2图1-5 漫湾水电站水库坝前蓄水前后表层水温变化图水面对太阳幅射的反射率小于陆面的反射率水面对太阳幅射的反射率小于陆面的反射率,使得水面热量平衡幅射值增大，使得水面热量平衡幅射值增大，由表由表 1-5
35、 和图和图 1-5 可见可见,漫湾水库蓄水后坝前表层水温比天然河道多年平均漫湾水库蓄水后坝前表层水温比天然河道多年平均水温升高水温升高4.2,月平均值增幅月平均值增幅1.56.3。用。用19941996 年狗头坡气象站年狗头坡气象站逐月平均气温与坝前逐月平均表层水温进行相关分析逐月平均气温与坝前逐月平均表层水温进行相关分析,相关系数达到相关系数达到0.90,线性关系是显著的。线性关系是显著的。上游来流和库存的水体的温差也可以形成异重流而通过水库，这种现上游来流和库存的水体的温差也可以形成异重流而通过水库，这种现象在热带或亚热带地区很少见，但是，如果一个高水位的枢纽工程在象在热带或亚热带地区很少
36、见，但是，如果一个高水位的枢纽工程在一个相对高而冷的高度放水，尾水流入一个温暖的湖泊中，这种现象一个相对高而冷的高度放水，尾水流入一个温暖的湖泊中，这种现象就会发生。在坝下河段，由于电厂的进水涵管开口于较窄的水层，从就会发生。在坝下河段，由于电厂的进水涵管开口于较窄的水层，从电厂泄出的水也保持了这一水层的低温状况。因此，坝下河段的水温电厂泄出的水也保持了这一水层的低温状况。因此，坝下河段的水温发生了明显的变化。发生了明显的变化。3.水温改变造成的不利影响水温改变造成的不利影响鱼类繁殖要求一定的水温条件，如我国四大家鱼繁殖时要鱼类繁殖要求一定的水温条件，如我国四大家鱼繁殖时要求水温在求水温在18
37、以上，我国的鱼类资源是以温水性鱼类为主，以上，我国的鱼类资源是以温水性鱼类为主，水温变化对水库鱼类影响不大。但是出库低温水对坝下游水温变化对水库鱼类影响不大。但是出库低温水对坝下游一定距离内的鱼类产卵影响较大，有可能推迟鱼类产卵期，一定距离内的鱼类产卵影响较大，有可能推迟鱼类产卵期，对鱼类繁殖产生不利影响。对鱼类繁殖产生不利影响。此外，低温灌溉水对下游农作物的生长期有不利影响，水此外，低温灌溉水对下游农作物的生长期有不利影响，水库如采用深孔放水建筑物，存在下泄低温水的问题，使水库如采用深孔放水建筑物，存在下泄低温水的问题，使水库下游产生人为冷害，造成农作物减产。库下游产生人为冷害，造成农作物减
38、产。4.水温影响分析水温影响分析目前，以计算机为基础的模拟工具已经发展起来，它们可为进行这些目前，以计算机为基础的模拟工具已经发展起来，它们可为进行这些评估提供帮助，不仅仅是为温度变化，而且是为预测影响的全部范围。评估提供帮助，不仅仅是为温度变化，而且是为预测影响的全部范围。由挪威几家机构共同开发的河流系统模拟工具（由挪威几家机构共同开发的河流系统模拟工具（RSS)是是个非常典个非常典型的例子，其主要目的是预先设想出对河流进行管理的后果它包括型的例子，其主要目的是预先设想出对河流进行管理的后果它包括一组具体的程序，用来模拟工程对河流生态系统和人口造成的环境影一组具体的程序，用来模拟工程对河流生
39、态系统和人口造成的环境影响。响。不过，一般来说水电开发中的实际工程并不需要进行复杂的分析处理。不过，一般来说水电开发中的实际工程并不需要进行复杂的分析处理。温度影响的经济意义还不足以说明必须进行非常昂贵的数据收集和模温度影响的经济意义还不足以说明必须进行非常昂贵的数据收集和模拟分析。因此，对温度影响通常只进行定性描述，而不具体地进行精拟分析。因此，对温度影响通常只进行定性描述，而不具体地进行精确计算。重要的不是准确地了解不同的开发和运作项目所需温度是什确计算。重要的不是准确地了解不同的开发和运作项目所需温度是什么，而是要观察温度变化的大小顺序和温度变化的近似影响，以及需么，而是要观察温度变化的
40、大小顺序和温度变化的近似影响，以及需要采取的减轻影响的措施和涉及的范围。要采取的减轻影响的措施和涉及的范围。1.1.3水质的影响水质的影响 1.污染源和污染物污染源和污染物水体污染和人类生产生活活动密切相关。按人类活动可把水体污染和人类生产生活活动密切相关。按人类活动可把污染源分为工业、农业、交通运输和生活等集中污染源。污染源分为工业、农业、交通运输和生活等集中污染源。从污染源的空间存在形式可分为点源污染和面源污染。工从污染源的空间存在形式可分为点源污染和面源污染。工业污染多属点源污染，农业污染多为面源污染。工业污染业污染多属点源污染，农业污染多为面源污染。工业污染源排放出来的污染物质种类最多
41、，而且是主要污染源。源排放出来的污染物质种类最多，而且是主要污染源。水体的主要污染物可归纳为以下水体的主要污染物可归纳为以下8类类:无毒污染物：主要是轻工业（如食品加工等）废水和无毒污染物：主要是轻工业（如食品加工等）废水和生活污水中含有的有机物质，如糖类、淀粉和蛋白质等无生活污水中含有的有机物质，如糖类、淀粉和蛋白质等无毒有机物。但它们在水体中经微生物作用后降解需要消耗毒有机物。但它们在水体中经微生物作用后降解需要消耗大量的水中溶解氧大量的水中溶解氧(DO)，从而引起水质变坏或形成富营养，从而引起水质变坏或形成富营养化。化。重金属：各种亲硫元素（如汞、镉、铅、砷等）、亲重金属：各种亲硫元素（
42、如汞、镉、铅、砷等）、亲铁元素（如铁、镍等）和亲岩元素（如铬、钒、锰等），铁元素（如铁、镍等）和亲岩元素（如铬、钒、锰等），它们一般不能降解，在食物链中易富集化，危害很大。它们一般不能降解，在食物链中易富集化，危害很大。阴离子：主要指亚硝酸根和氟离子，它们进入人体会阴离子：主要指亚硝酸根和氟离子，它们进入人体会导致功能紊乱，亚硝酸盐在人体内可转为致癌物质。导致功能紊乱，亚硝酸盐在人体内可转为致癌物质。有毒有机物：如氰和酚，它们含有剧毒。有毒有机物：如氰和酚，它们含有剧毒。致癌有机物：如各种稠环芳香烃和芳香胺，均含有致致癌有机物：如各种稠环芳香烃和芳香胺，均含有致癌物质。在含油、焦化、煤气和化工
43、染料的废水中存在。癌物质。在含油、焦化、煤气和化工染料的废水中存在。农药：其中以有机氯农药危害最大，它的化学性能稳农药：其中以有机氯农药危害最大，它的化学性能稳定，在水中不易分解，对水体产生普遍而严重的污染。定，在水中不易分解，对水体产生普遍而严重的污染。放射性物质：主要来自铀矿、核工业废水废物。放射性物质：主要来自铀矿、核工业废水废物。热污染：工业排放冷却水等废热水，破坏了鱼类和微热污染：工业排放冷却水等废热水，破坏了鱼类和微生物的生态环境。水温升高使水中溶解氧减少，从而厌氧生物的生态环境。水温升高使水中溶解氧减少，从而厌氧细菌大量繁殖，使某些有毒物质的毒性加剧。细菌大量繁殖，使某些有毒物质
44、的毒性加剧。2.水质指标和标准水质指标和标准天然水体并非纯水，其中总会含有一定量的杂质甚至有毒天然水体并非纯水，其中总会含有一定量的杂质甚至有毒物质。水质的优劣可由某些指标来判断。这些水质指标主物质。水质的优劣可由某些指标来判断。这些水质指标主要有：物理指标（温度，色度，浑浊度，固体含量，导电要有：物理指标（温度，色度，浑浊度，固体含量，导电率等）；化学指标（率等）；化学指标（pH值，硬度，溶解氧浓度，氯化物值，硬度，溶解氧浓度，氯化物等含量，酚化合物含量，等含量，酚化合物含量，DDT和六六六的含量等等）；微和六六六的含量等等）；微生物指标（细菌总数，大肠杆菌总数等）。生物指标（细菌总数，大肠
45、杆菌总数等）。水质标准一般可分为水体标准和排放标准两类。水体标准水质标准一般可分为水体标准和排放标准两类。水体标准是指以污水排放点下游水体的水质为依据所制定的标准；是指以污水排放点下游水体的水质为依据所制定的标准；排放标准是指以排放的废水本身的水质为依据所制定的标排放标准是指以排放的废水本身的水质为依据所制定的标准。不同的用途也有不同的水质标准。表准。不同的用途也有不同的水质标准。表1-6是国家于是国家于1984年开始实施的地面水环境质量标准（年开始实施的地面水环境质量标准（GB3838-83）。）。标准值项目表1-6 地面水环境质量标准分 级第一级第二级第三级pH值6.5-8.5水 温地面水
46、受纳废热后，水域混合区边缘的水温允许增高3oC；夏季，水域水温最高不得超过35oC肉眼可见物水中无明显的泡沫、油膜、杂物等色度（铂钴法），度101525臭无异臭臭强度一级臭强度二级溶解氧90%6mg/L4mg/L生化需氧量（5d，20oC）mg/L135化学需氧量（高锰酸钾法）mg/L246挥发酚类，mg/L0.0010.0050.01氰化物，mg/L0.010.050.1砷，mg/L0.010.040.08总汞，mg/L0.00010.00050.001镉，mg/L0.0010.0050.01六价铬，mg/L0.010.020.05铅，mg/L0.010.050.1铜，mg/L0.0050.
47、010.03石油类，mg/L0.050.30.5大肠菌群，个/L5001000050000总磷*，mg/L0.10.10.1总氮*，mg/L1.01.01.0*为参考标准，专对湖泊、水库等封闭性水域的水质要求，以防止水质富营养化。3.水体的自净水体的自净 污染物进入水域后使水域受污染，同时进入水域的污染物污染物进入水域后使水域受污染，同时进入水域的污染物也会发生各种变化。难溶解的污染物可能会沉降到河底变也会发生各种变化。难溶解的污染物可能会沉降到河底变为底质；一部分污染物可分解为无毒物质；一部分有机物为底质；一部分污染物可分解为无毒物质；一部分有机物受微生物活动的影响发生氧化和分解作用，而使污
48、染物降受微生物活动的影响发生氧化和分解作用，而使污染物降解；由于对流扩散等物理作用使污染物浓度降低。总之水解；由于对流扩散等物理作用使污染物浓度降低。总之水体通过物理、化学和生物的作用净化污染物质，这种能力体通过物理、化学和生物的作用净化污染物质，这种能力称为水体的自净能力。物理净化只能降低污染物浓度，而称为水体的自净能力。物理净化只能降低污染物浓度，而不能减少污染物总量，只有化学和生化作用才能减少污染不能减少污染物总量，只有化学和生化作用才能减少污染物总量。水体自净能力是有限度的，研究它是为防止水污物总量。水体自净能力是有限度的，研究它是为防止水污染。染。水体自净是一个很复杂的过程，影响自净
49、能力的的因素很水体自净是一个很复杂的过程，影响自净能力的的因素很多，并且互相关联。归纳起来主要有如下几种：多，并且互相关联。归纳起来主要有如下几种：污染物种类和性质：有些污染物易于分解和降解，而污染物种类和性质：有些污染物易于分解和降解，而有些则不然。有的在好气条件下易分解，有的在嫌气条件有些则不然。有的在好气条件下易分解，有的在嫌气条件易分解。例如合成洗涤剂和有机氯农药，化学稳定性高，易分解。例如合成洗涤剂和有机氯农药，化学稳定性高，难于分解。酚和氰是工业污染物，但它们性质不稳定，易难于分解。酚和氰是工业污染物，但它们性质不稳定，易挥发和氧化分解，并且易被水生物吸收，比较容易净化。挥发和氧化
50、分解，并且易被水生物吸收，比较容易净化。水体性质：水温、流量、含沙量等对水体自净有较大水体性质：水温、流量、含沙量等对水体自净有较大影响。流量大易于稀释扩散。含沙量浓度有时也对污染物影响。流量大易于稀释扩散。含沙量浓度有时也对污染物的自净有一定影响。的自净有一定影响。水生生物：水生生物的种类和数量与自净有密切关系。水生生物：水生生物的种类和数量与自净有密切关系。能吸收污染物的生物和降解污染物的微生物越多，水体自能吸收污染物的生物和降解污染物的微生物越多，水体自净越快。净越快。其他环境因素：水体溶解氧含量是水体净化的一个重其他环境因素：水体溶解氧含量是水体净化的一个重要指标。水中溶解氧的补给受到
