菏泽水库中的渗流与生态环境探讨

郭瑞文

(闫潭灌区水利管理处 菏泽 274000)

1 概 述

由于菏泽地下浅层水易污染，深层水含氟高，不适合人直接饮用。黄河水是菏泽人较安全的饮用水源，但有许多县区市民喝不到黄河水，因此建设平原水库是解决菏泽人民饮水安全的最好方法。菏泽将于“十二·五”期间投资70亿元建设14座平原水库，使每个县区至少有2座水库，从而彻底解决菏泽人饮水安全问题。同时仍要进行平原水库农业灌溉、发展生态旅游及商业等综合开发，因此解决好水库的生态环境是水库能否长久发挥效益的关键。

2 水库管理中存在的自然生态问题

水库对于国民经济产生的效益十分显著，其调节自然生态、防洪防旱、发电灌溉等作用巨大。另外，还可以将其建设成为生态旅游风景区，带动旅游产业的发展。但是，水库建设及管理涉及面较为广泛，管理不善会造成自然环境破坏、饮水及电力供应紧张等问题，其社会影响极大，对自然生态、社会安全与经济建设的影响延续时间较长，因此水库生态备受各界广泛关注。综合看来，水库生态危机主要表现在以下几方面:

ⓐ水库堤防的护坡、河床采用了不透水材质和衬砌，阻隔了地下水的交换，因水体循环系统的变化，改变了周围自然生态系统;ⓑ由于水库蓄水导致水陆分界上升，同时水深增加也使河流的流速降低，甚至形成静水，使与之相关的陆地生物、两栖生物，特别是水生物的自然生存环境发生较大改变，使原有的生态系统发生较大改变;ⓒ由于水库堤坝、水闸不合理的截流防渗，导致上下游、周围陆地的水体交换频率减少，水库内截阻大量的垃圾、水污染得不到稀释和排放，被控河流上下游的水体流速均会降低或形成静水，产生淤积或淤塞、水质及自然环境恶化等问题。

3 水库中的渗流与生态

渗流是维持生态系统的水体循环、营养物质输移的重要方式，对维护生态系统的正常功能起着重要作用，但渗流对生态环境也有不利的影响，如洪水期水库围坝因渗漏发生垮决、冲毁农田、淹没城镇，不合理的截渗、防渗措施阻断水陆水体联系等。

3.1 水库围坝拦河蓄水对周围陆地的影响

湿地具有调节自然生态的重要作用，水库周围的湿地主要靠水库内的高水位或地下水源予以补充。因此正常水位情况下，水库蓄水及上游来水是湿地重要的水源，低于水库水位线的陆地低洼地更适宜湿地动植物、微生物的生长繁育，形成湿地生态系统，见图1。如果水库水位一旦出现下降，并长时间得不到补充，地下水及湿地得不到补给水源，面积减小或逐渐消失，将导致水草死亡、湿地动植物消失以及水质变坏，湿地生态系统因此瓦解，见图2。所以，合理调控水库生态基流，保持科学的生态流量，才能更好地维持水库周围自然生态系统，确保自然之肺——湿地不被人为破坏。

图1 水库渗透维持湿地存在

图2 水库水位下降，湿地消失

3.2 不透水护坡、护底隔断水陆沟通

水库中为了控制水力渗透，引起堤岸坡脚产生渗透破坏，常采取混凝土砌石等不透水护坡、护底(图3、图4)，虽然渗透控制住了，但却隔断了水库与周围的水流的沟通，隔断了水陆生物的天然联系，破坏了由水生生物、陆生生物、微生物组成的完整的水库生态系统。如何建设生态型护岸工程，建设既抗冲又挡水、防渗的生态堤防，是传统水工学今后的转型方向。

图3 不透水护坡、护底隔断水库与湿地的渗透线

图4 不透水整治断面隔断水库与周围的水流沟通

3.3 水闸工程对水库生态环境的影响

水闸设施一般作用为引水及防洪排涝等，由于水闸运行频率一般较低，水闸建设之初要对被控河流、周围地下水流的交换问题进行充分考虑，否则将会破坏水闸周围的生态环境。如果闸底不透水层过浅，或采用坝体和堤防的截渗墙与不透水层相连等施工设计等，会直接阻断被控河流进水河道与出水河道的水体联系。不科学的截流、防渗措施就会导致河流流速变慢、静流、淤塞及水质变坏等问题(图5)。

图5 水闸工程对水库生态环境的影响

4 渗流及其控制技术在生态环境的应用分析

4.1 水体渗流是水库自然生态保护的技术手段之一

一方面要采取科学合理的水库施工设计，使坝体及堤防的水体渗流交换通道保持稳定;另一方面，还要发挥水库防洪防汛的重要功能。以坝体及堤防的稳固为重点，在保障水库安全及发挥水库重要的蓄水灌溉、调解水量及防洪防汛的职能基础上，进一步采取保护自然环境及其生态系统的措施。同时，在水库施工设计和论证、建设过程中，在符合地质构造及保障坝体及堤防安全的基础上，谨慎地采取水库的水体渗流技术。并通过技术引进及创新，不断改善水库渗流控制技术及措施，如使用水渗透性较好的石料，采用石笼和木桩等材料及相关工艺来稳定护坡等。这些新材料、新工艺的采用，既能更好地保护坝体和堤防牢固稳定，也可保障水库与被控河流、陆地地下水的正常水体交换。

4.2 采用渗流数学模型及仿真计算等进行水库设计的优选

水库建设及施工设计涉及面广，不同地区、气候及水文条件下的水库周围的生态环境均有明显不同。如仅凭一时一地的施工设计经验及总结，而不采取科学系统的生态评估是不科学的。要想了解水库水位上升对自然生态的影响及改变程度，可以通过建模的方式进行水库水位线、水库淹没面积、生态环境形态变化及生物链改变进行生态评估。此外，还可以对水库的生态基流和流量设计、被控河流不同情况的自然生态状态进行数学模型评估或仿真计算，进而优选水库建设设计，防止人为因素对生态环境系统的忽略。

4.3 水库的自然生态保护及渗流技术应用

水库建设与生态保护是较大的系统建设项目，它包括:ⓐ坝址选取、项目施工设计与管理、水库生态移民等;ⓑ对水库建设中、建设后的生态环境系统进行实时评估，综合研究数据，对水库的坝体、堤防采取生态设计及运行管理;ⓒ对水库周围湿地、地表植被等生态系统进行建设保护;ⓓ重视水库的生态水工设计，对水库及河流、陆地的生态水资源进行合理调配;ⓔ建立综合的水库效益及自然生态评价机制和保障措施。

5 结 语

本文深入阐述了水库渗流与自然生态的内在联系，水库的渗透技术是保障水生态系统平衡、水资源合理循环和补充的重要方法。通过先进的渗透技术应用及水库生态建设，可以保持水库的自然生态平衡，最大限度地降低因水库建设对环境造成的破坏性影响。既可发挥水库蓄水发电、水利调节、生产生活供水等重要功能，还能将其建设成为一个对自然环境起重要调节作用的生态项目。因此对这样一个复杂的水利建设项目，笔者建议:应通过建立生态评价数学模型及仿真运算等的方式，对水库的水位线——水库淹没面积——自然生态及物种变化等各环节因子进行综合评估，进而对水库的施工、运行的设计进行优选。

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