吕 军,汪雪格,王彦梅,吴计生

(松辽流域水资源保护局松辽水环境科学研究所,吉林 长春 130021)

松花江流域河湖连通性及其生态环境影响

吕 军,汪雪格,王彦梅,吴计生

(松辽流域水资源保护局松辽水环境科学研究所,吉林 长春 130021)

文中在分析松花江流域河湖水系连通性现状的基础上,分别从纵向连通性、横向连通性和垂向连通性角度,采取定性、定量相结合的方式,分析了河湖连通性对水环境、鱼类生境、泡沼湿地面积以及地下水的影响.揭示了较差的河湖水系连通性是导致水质变差、部分洄游性鱼类资源量下降、泡沼湿地萎缩、地下水位下降的影响因素之一.

松花江流域;河湖连通;生态环境影响

1 松花江流域河湖连通现状

松花江流域位于我国的东北部,是我国七大流域之一.第四纪新构造运动主导了松花江流域的形成,几经沧海桑田之变,全新世时松花江流域基本形成了现在的地形、地貌、水系等大尺度空间格局.之后,流域经历1万余年自然因素主导下的演变过程,基本形成现在的河湖水系格局.近代人为因素已经逐步成为影响河湖水系连通的主要因素.

随着社会经济的发展,人工修建了大量的水库、闸坝、堤防、渠系与灌区等水利工程.松花江流域内的水库共有2 300余座,其中大中型水库共200余座;水电站数量为130余座,其中大中型水电站共40座;大中型灌区457处,面积约258.4万hm2.橡胶坝、混凝土坝等拦水工程共计660多个.这些闸坝等雍高水位,形成水位落差,对鱼类洄游造成阻隔,水文情势改变,对上下游鱼类的交流产生不利的影响,对左右岸生态环境产生负面影响.

目前,流域内已建河湖连通工程,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、哈达山引水工程和正在建设的吉林省西部地区河湖连通工程等.

2 纵向连通性对生态环境的影响

2.1 纵向连通性对水环境的影响

假设在入河污染源不变的情况下,上游来水量的变化必然引起河流水环境的变化.松花江流域干流上建设有尼尔基水利枢纽、丰满水库、哈达山水利枢纽和大顶子山水利枢纽,引调水工程和重要湿地补水工程,以及为了给灌区供水而修建的众多闸坝等.这些水利工程的建设改变了河流的水文韵律,流量年内分布均化,对水环境的影响有利有弊.丰水期水库下泄流量减少,下游河段污染物浓度升高;枯水期下泄流量增加,下游河段污染物浓度下降.引水工程的建设对引水区下游河段水质有不利影响.河湖纵向连通性变差导致嫩江、第二松花江和松花江干流水环境发生变化.松花江流域内的重点城市,如:吉林市、长春市、齐齐哈尔市、哈尔滨市等是流域污染的重点河段,均位于中下游,闸坝的阻隔导致水循环速度变慢,河水更新时间变长,较差的河流纵向连通性与入河污染物负荷之间相互叠加,共同加剧了河流水质恶化.

2.2 纵向连通性对鱼类生境的影响

松花江干流大的水利工程主要是大顶子山航电枢纽,还有橡胶坝,以及为了灌溉而修建闸、泵站等,使得松花江干流水利工程的上下游河湖连通性受到阻隔,尤其是对珍稀濒危鱼类的阻隔非常突出.比如,大顶子山航电枢纽的建设,给鱼类资源带来了极大的影响,严重破坏了鱼类的生长、繁殖、育肥、洄游环境,阻断了鱼类洄游通道;阻断了鲢亲鱼产卵群体由下游向位于松花江上游肇源、涝洲鲢的产卵场繁殖的洄游通道,使涝洲江段鲢的产卵场失去其生态功能;阻断了乌苏里白鲑、日本七鳃鳗等鱼类洄游通道,使得乌苏里白鲑、日本七鳃鳗等在大顶子山水电站上游基本消失.

目前第二松花江干流已建大型水利工程主要有白山水库、红石水库、丰满水库和哈达山水利枢纽,这些水利工程对第二松花江进行了几次大的分割,使得第二松花江水利工程的上下游河湖连通性受到阻隔.丰满水库建成后,第二松花江里原有经济鱼类大幅减少,普通鱼类草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼、鲫鱼、鲶鱼等成为稀有品种,青鱼、鲂鱼、狗鱼和乌苏里白鲑基本绝迹,水坝以上江段洄游类鲑科鱼类已经绝迹.而对于产漂浮性卵的鱼类来说,流水性鱼类繁殖需要一定的水流速度.如草鱼,其漂流性卵需要在江面上漂浮几十公里才能孵化成鱼苗.但是当流速减小到一定程度后,鱼卵便会沉到江底腐烂,不能孵化成鱼苗.由于河流建坝导致水的流速和水温降低,一级鱼卵漂流形成过短,青鱼等的天然产量已大为减少.哈达山水利枢纽大坝,以及其他的闸坝的阻隔导致河流纵向连通性变差,使得第二松花江水生生境更加的破碎化,导致青鱼、草鱼、鲢等产漂流性卵鱼类的产卵场消失.

嫩江干流已建大型水利工程主要有尼尔基水库,各种雍水坝,泵站、闸等,这些水利工程对第二松花江进行分割,使得嫩江水利工程,尤其是尼尔基水库的上下游河湖连通性受到阻隔,特别是对冷水性鱼类的阻隔非常突出.这些水利工程的修建对水生生物产生了极大的影响.尼尔基水库建成以前,嫩江上游分布有冷水性鱼类产卵场,中下游分布有冷水性鱼类的索饵场、越冬场.但是,尼尔基水库建成后,由于大坝阻隔,嫩江上游冷水性鱼类无法洄游至坝下索饵、越冬,洄游通道受阻.冷水性鱼类适栖生境减少.目前,尼尔基水库下游支流诺敏河与嫩江干流连通性较好,是嫩江干支流冷水性鱼类重要洄游通道.但根据诺敏河流域规划,诺敏河上也将建设大型的毕拉河水利枢纽,这将彻底切断尼尔基上下游嫩江段冷水性鱼类的交流.

尼尔基水库、丰满水库、哈达山水利工程和一些闸坝的建设,河流中下游流量发生变化,使坝下原来的汛期和洪水水文韵律趋平,使得产粘性卵鱼类产卵期受到洪水刺激减少,且由于水位降低,产卵场缩小,影响到鱼类资源.

3 横向连通性对生态环境的影响

3.1 横向连通性对湖泡的影响

经初步调查统计,松花江流域的湖泊面积大多数在10 km2至50 km2之间,少数湖泊面积大于100 km2.流域内的湖泊主要为吞吐型淡水湖和闭流类微咸水湖.松花江流域内湖泡主要分布在松嫩平原,这类湖泊的成因多与近期地壳沉陷、地势低洼、排水不畅和河流的摆动等因素有关,湖水依赖湖面降水和地表径流补给,主要入湖河流为乌裕尔河、霍林河等一些小的河流以及周围的沼泽湿地.从上世纪80年代至2015年,湖泡的面积从1980年代的38万hm2减少到2015年的33万hm2,总体上呈下降趋势,2000年嫩江流域的湖泡面积略微升高是因为1998年大水年湖泡积水所致.但是随后由于降雨量的减少,乌裕尔河和霍林河上游水利工程的建设导致下游水量减少,导致松嫩平原的湖泡补水量减少,一些湖泡几度出现干湖的现象.随着北部引嫩、南部引嫩、哈达山引水、吉林西部河湖连通等一些河湖连通工程的建设,给这些湖泡补水,湖泡得以恢复.但是一些小的湖泡由于没有河湖连通工程,气温升高蒸发量增大,围垦造田等导致湖泡萎缩甚至干涸,例如河神滩泡、茂兴湖都已开垦成耕地,平安泡变成了盐碱地,湖泡几乎消亡.

3.2 横向连通性对湿地的影响

松花江流域是我国主要的湿地集中分布区之一,流域地形起伏,水系发达,湖泊泡沼众多,湿地资源十分丰富.流域内典型湿地有向海湿地、莫莫格湿地、大布苏湖、查干湖等独特的内陆盐沼湿地,扎龙湿地、莫莫格湿地、月亮泡水库等淡水沼泽湿地.其中,扎龙湿地和向海湿地已列入国际重要湿地名录.作为松花江流域生态环境的重要屏障,湿地发挥着涵养水源、净化水质、保护生物多样性了、调节区域气候等多项重要功能.

由于全球气候变化及人类活动的影响,流域内湿地出现不同程度的退化、萎缩,松嫩平原、三江平原等平原区湿地大范围被开垦,部分湿地于水源短缺退化为草地.松花江流域湿地变化情况如图2所示,整个流域的湿地面积呈减少趋势,从20世纪80年代的429万hm2减少到2015年的269万hm2,减少了160万hm2,减少37%.其中1980年至2000年减少面积为49万hm2;2000年至2015年减少面积为111万hm2.1998年大水导致2000年湿地面积较1980年减少的较少.

嫩江、松花江上游江源区湿地由于人类活动干扰程度相当较低,保护较好,湿地连通状况基本维持历史状态.流域中下游区域多已建设堤防,由于堤防建设、水库蓄水导致上游来水量下降等,堤内湿地与河流连通性差;堤外河道两侧洪泛湿地河流连通性较好.而流域内远离河道的湿地主要依靠地表径流、灌区退水等补给水量.目前,仅扎龙、向海、莫莫格、查干湖等重要湿地建设有补水工程.而那些没有建设保护区、面积较小的湿地面临着水源补给不足的风险,湿地萎缩、退化甚至消亡.对生态环境的影响极大.

4 垂向连通性对生态环境的影响

垂向连通性指的是在河湖与地下水之间的联系,反映水利工程和地下水位的变化对河湖水系与地下水的连通程度.

河流与地下水之间的连通性受到水利工程的影响,水库蓄水、流量改变,使得水库下游地表水与地下水之间的水力联系受到影响,同时,河流渠道化治理改变了原有的自然演变趋势.松花江流域干流护岸长度可达到451 km,厚厚的砌石或混凝土破坏了生态系统的垂向连通性,使河流在枯水期得不到地下水的补给,在汛期水多时不能补充地下水,阻隔了河流与地下水之间的水力联系,河流与地下水之间的垂向连通性受到影响.加之地下水的无序开发利用,造成地下水位下降.反过来,地下水位下降加大了湖泡湿地对地下水的补给速率,导致湖泡湿地水量减少,加速了湖泡的萎缩和湿地的退化.

5 结论

松花江流域自日伪时期修建的小丰满水电站起,建国后人工修建了大量的水库、闸坝、堤防、渠系与灌区等水利工程,这些水利工程导致河流水流流动性变差,洄游通道受到阻隔,使得鱼类无法洄游至坝址上游完成其生活史.且由于大坝的建设,上游用水量的增加导致对坝址以下水质变差.由于堤防的阻隔、上游来水的减少,河流和湿地湖泡的连通性变差,导致湖泡湿地萎缩、退化,生态环境变差.水库蓄水、流量改变,使得水库下游地表水与地下水之间的水力联系受到影响,同时,河流渠道化治理改变了原有的自然演变趋势,阻隔了河流与地下水之间的水力联系,河流与地下水之间的垂向连通性受到影响.揭示了较差的河湖水系连通性是导致水质变差、部分洄游性鱼类资源量下降、泡沼湿地萎缩、地下水位下降的影响因素之一.

TV171.4 < class="emphasis_bold">[文献标识码]B

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1002-0624(2017)11-0045-03

2017-07-27