闸坝与生态，闸坝

闸坝建设与生态保护问题，已经引发了社会各界的广泛关注。如何正确处理闸坝与生态的关系，做到人与自然和谐相处，是当前迫切需要解决的问题。本文着重就此谈几点熟悉。一、闸坝功能及对生态环境的不利影响本文所述闸坝主要指平原地区的闸坝，其主要功能包括防洪排涝、拒咸蓄淡、浇灌供水、通航养殖、景观娱乐、生态保护等方面。鉴于本文聚焦闸坝与生态之关系，关于闸坝功能只在此点到为止，下面不再论述。闸坝可能对生态产生的不利影响大致可以归结为以下四个方面：1．引起河湖形态变化，河道淤积，导致潮汐变形，河口淤塞，这些都使河流的行蓄洪能力降低；2．导致水流流速趋缓，河道径流减少，水体自净能力降低，水体污染加剧；3．阻断鱼类洄游通道，从而导致鱼类资源减少，生物多样性退化；4．造成土地沉没、移民搬迁、土地次生盐碱化、崩岸塌岸等问题。本文主要讨论前三种影响。先列举几个典型例证说明闸坝对生态产生的不利影响。1．淮河闸坝。淮河流域现有水闸5400余座，这些闸坝的存在破坏了水系的连通性，导致淮河纳污能力大幅度下降。为了保证浇灌等经济用水，淮河流域大多数闸坝在整个枯水期基本关闭，排入河道的工业废水和生活污水在闸坝前大量集聚，当汛期首次开闸泄洪时，这些被称作“死亡之水”的高浓度污水集中下泄，极易造成突发污染事故，致使淮河干流沿线城镇供水中断、洪泽湖等水域鱼虾大量死亡。这种因污水团集中下泄而出现的大面积污染事故在1994、2001、2002、2004年相继发生，主流媒体都曾作过报道。以致于2004年10月国务院在蚌埠召开的淮河流域水污染防治现场会上，有些与会者指责闸坝过多为导致淮河污染的主要原因之一。虽然这种说法为水利工作者所难以接受，但确有其一定的道理和依据。下面一例即可为证。2．三峡建坝蓄水。根据长江水利委员会提交的三峡库区纳污能力和限制污染物排放总量计算结果(见表1，其中只列出2种主要污染物指标COD和NH3-N)，库区水体的纳污能力随着三峡水库蓄水位升高而不断降低。蓄水前，三峡库区水体的自净能力较强，纳污能力大于现状污染物排放量，水质能够满足水功能区的相应要求。但随着蓄水位的增高，水流流速降低，水体自净能力下降，纳污能力变弱，当蓄水位为135m时，三峡库区水体能容纳的COD(化学需氧量)就已小于现状排污量；而当蓄水位达175m时，三峡库区水体能容纳的NH3-N(氨氮)也小于现状排污量。这充分说明，尽管闸坝本身并不产生污染物，但闸坝会降低水体自净能力，从而使污染问题凸显，好比人体反抗力下降后轻易得病一样。三峡库区的水质监测表明，三峡工程蓄水以来，一些支流和库湾多次出现“水华”，且出现频率呈增加趋势。一道大坝即可产生如此影响，淮河流域5400余水闸会加剧淮河污染也就可以理解了。表1三峡库区纳污能力计算结果指标COD(t/月)NH3-N(t/月)蓄水前141461164135m127941074156m124991044175m7383588注：表中正体表示纳污能力大于现状排污量，斜体表示纳污能力小于现状排污量3．海河挡潮闸。根据海河水利委员会的资料，海河河口建挡潮闸(也包括河道整治的其他措施的综合作用)后，出现了以下情况：一是淤积严重。海河建闸以来闸下淤积量累计已达2200多万m3，河床淤积高达4.7m，河宽由250m缩窄至100m，过水断面缩小了85％，河口泄流能力从2100m3/s降到800m3/s，需要非凡说明的是，这800m3/s的泄流能力还是在不断疏浚的情况下才能达到的。为此，海河河口处不得已专门建了疏浚码头，配备了疏浚船队。二是污染物积聚，水质常年劣于V类，近岸海域5种主要水产贝类中，有机物检出率高达50％～100％；三是鱼类群落日趋小型化，质量下降，中华绒鳌蟹几乎绝迹，扇贝资源急剧下降。4．太湖进出河道建闸。太湖水系由太湖和四周的水网组成。近些年随着水利建设的加强，水网和河道的连通性越来越小。据太湖流域治理局提供的资料，明代与太湖相通的河道有320条，至上世纪60年代，有的被封堵，有的被淤塞，还剩240条；建环湖大堤之前总共还有225个口门，环湖大堤建设时封堵了54处，建了126座闸坝，现在真正敞开的口门只剩下45个，水系的连通性受到严重破坏。正因如此，上世纪90年代前后，也即环湖大堤建设前后，太湖湖水置换周期从建堤之前的281天增加到309天，自净能力降低，水质受到影响。进出口河道的淤积、人工堵塞及建闸等使太湖洪水外泄能力较上世纪50年代下降了1/3。5．江苏盐城市沿海挡潮闸。上世纪50～70年代，盐城市沿海兴建海堤，同时建设了35座挡潮闸。这些挡潮闸常年关闭，只在排涝或换水时偶然开启。根据建闸后的观测，有的河道如竹港，建闸第二年就被淤死；自1994年来，射阳河、新洋港、黄沙港、斗龙港合计年均淤积1022万m3；感潮河道河口建闸还导致了内河螃蟹、鳗鱼、鲈鱼灭绝，其它淡水水产资源锐减。二、消除或减小闸坝不利影响的举措如前所述，闸坝在发挥功能的同时，确实会对生态与环境造成一些不利影响。但是应该看到，通过采取一些对策和措施，这些不利影响是可以减小甚至基本消除的。1．对已建闸坝的调度运行方式进行相应调整，以兼顾生态目标，是相对简单而且行之有效的一种措施。以下所举实例可作为佐证。淮河水污染联防。为了避免前述的污水团集中下泄事故，淮河流域水利委员会近几年做了一些成功的尝试。一是实行水污染联防。沙颖河、涡河和淮河干流上的部分水闸不再仅从防汛、供水角度进行调度，而是兼顾防污目的实施调度，如经常保持污水小流量下泄，通过清水稀释及充分发挥干流水体的自净能力，降解污染物。另外，为防止干流、支流污水叠加，在一定程度上进行了高浓度污水的“错峰”调度，以减缓对下游河湖的污染影响。同时，还实施了水情、水质动态监测与信息传递，尽量减免水污染“灾情”。二是制定闸坝应急调度方案。每年汛前开闸时适时进行应急调度，实施对生态与环境影响最小的污水下泄方案，防止污水团集中下泄造成水污染事故。按照淮河流域水污染防治现场会的部署，淮河流域水利委员会正在进行闸坝运行治理状况评估试点。重点是对部分河道上的闸坝的现有功能及其对生态的不利影响进行评估，根据评估结果确定是否对某些闸坝进行运行方式调整或工程改建，当闸坝功能基本丧失，或对生态有严重不利影响、总体上弊大于利时，适时予以拆除。长江湖泊开闸通江。长江流域也正在进行试点，调整闸坝运行方式，逐步恢复长江和沿江湖泊的连通性。在世界自然基金会、汇丰银行资助下，“重建江湖联系、还长江生命之网”项目已经使天鹅洲长江故道、武汉涨渡湖、洪湖、安庆白荡湖等阻隔湖泊试行季节性开闸通江。如武汉涨渡闸2005年6月15日～7月6日开闸，现场监测表明，开闸期间，向涨渡湖引洪1760万m3，引进泥沙1662t，引入鱼苗527万尾，未见钉螺入湖，而多年未见的银鱼、寡鳞飘鱼在湖内重新出现。太湖流域“引江济太”。该项目实质上也是一种新的闸坝运行调度方式的尝试：通过调度望虞河上的常熟枢纽(包括泵站)、望亭枢纽和太浦河上的太浦闸，将长江水经望虞河引入太湖，并通过太浦河向下游和周边地区供水，以加快水体流动，提高自净能力，缩短太湖换水周期，改善太湖水环境。“引江济太”在保障供水和水污染防治方面已取得了很好的实际效果，而其中升华得出的闸坝调度理念变化更为重要：太湖闸坝正逐步从单一的防洪控制调度向流域水资源的科学调度和优化配置转变，从汛期调度向全年调度转变。如2004和2005年，太浦闸已基本上实现全年开启。目前，“引江济太”项目还在继续扩大，太湖流域治理局计划进一步增加调水河道，逐步恢复太湖河网水体的有序、自然流动。江苏盐城提出恢复感潮河道。该构想拟通过调整现有挡潮闸的运行方式，将入海封闭河道恢复为有控制的感潮河道，即，只有在遭遇天文高潮、台风高潮和排涝高潮时才关闸挡潮，在遭遇非凡干旱年份、农灌高峰期和低潮位时才关闸蓄淡，其余时间则敞开闸门以恢复河道的感潮功能。当然，要实施这种调度方案，必须认真考虑卤水上溯、引水口门上移、闸下反向消能、对排涝的影响、淡水流失、地下水盐碱化等一系列可能引发的新问题。2．适当改建闸坝，扩展其生态功能，也是减小已建闸坝对生态的不利影响的一种有效措施，有时候甚至成为唯一选择。黑龙江齐齐哈尔市扎龙湿地的补水工程(翁海立交)就是由原来的灌渠、排水渠改建而成的补水工程。广东佛山市三水区的西，南水闸，原本为防洪和排涝而建，闸底板较高，不考虑从北江引水。由于该闸阻断了北江水经西南涌进广州和佛山的通道，为了引北江水改善水环境，现在必须拆除重建。吉林月亮泡水库(湿地)原建有向嫩江泄水的水闸，只打算往外排水，并没有考虑从嫩江向湿地补水。目前，为了往湿地补水也必须进行改建，增设反向消能设施等。3．从闸坝的规划设计阶段即充分考虑其生态影响，建设生态友好型的新型闸坝，更是事半功倍的治本良方，值得大力提倡。国外已有一些成功经验。伦敦泰晤士河挡潮闸。伦敦泰晤士河挡潮闸的规划设计充分考虑了外形美观、不阻断河道、不碍航等功能要求，工程建设颇具特色。该挡潮闸的主体部分为4孔61m宽和2孔31.5m宽的通航孔，配旋转升降扇形闸门。闸门常年开启，卧于水底。据统计，从1984年该闸建成到2004年，共计只因挡潮关闭过55次(近几年因伦敦地面下沉、潮位升高，关闸次数增多)。建闸对河道的影响被尽可能压到最小范围。荷兰鹿特丹挡潮闸。该闸由两扇可水平旋转的巨型弧形闸门组成，建得更加新奇美观、独出心裁。闸门常年开启，两扇闸门停放在两岸陆地上，只在必要时，旋转至河道内发挥挡潮功能。该闸的建设对整个河道以及通航的影响极小。威尼斯泻湖挡潮闸。举世闻名的水城威尼斯市由散布在威尼斯泻湖中的一批大小岛屿组成，泻湖中还分布有大片湿地，湖边为意大利重要的工业区。泻湖与大海被天然的长条形岸堤隔开，其中“留有”三个豁口。遭遇较高的风暴潮时，涌入泻湖的海水可能使整个威尼斯市受淹。为此，有必要在三个豁口处建设挡潮闸。为了最大限度地减少建闸对生态、通航、景观的影响，意大利工程师巧妙地设计了一种“看不见的”浮动挡潮闸。挡潮闸由一系列空腹的、可沉浮旋转案，必须认真考虑卤水上溯、引水口门上移、闸下反向消能、对排涝的影响、淡水流失、地下水盐碱化等一系列可能引发的新问题。2．适当改建闸坝，扩展其生态功能，也是减小已建闸坝对生态的不利影响的一种有效措施，有时候甚至成为唯一选择。黑龙江齐齐哈尔市扎龙湿地的补水工程(翁海立交)就是由原来的灌渠、排水渠改建而成的补水工程。广东佛山市三水区的西，南水闸，原本为防洪和排涝而建，闸底板较高，不考虑从北江引水。由于该闸阻断了北江水经西南涌进广州和佛山的通道，为了引北江水改善水环境，现在必须拆除重建。吉林月亮泡水库(湿地)原建有向嫩江泄水的水闸，只打算往外排水，并没有考虑从嫩江向湿地补水。目前，为了往湿地补水也必须进行改建，增设反向消能设施等。3．从闸坝的规划设计阶段即充分考虑其生态影响，建设生态友好型的新型闸坝，更是事半功倍的治本良方，值得大力提倡。国外已有一些成功经验。伦敦泰晤士河挡潮闸。伦敦泰晤士河挡潮闸的规划设计充分考虑了外形美观、不阻断河道、不碍航等功能要求，工程建设颇具特色。该挡潮闸的主体部分为4孔61m宽和2孔31.5m宽的通航孔，配旋转升降扇形闸门。闸门常年开启，卧于水底。据统计，从1984年该闸建成到2004年，共计只因挡潮关闭过55次(近几年因伦敦地面下沉、潮位升高，关闸次数增多)。建闸对河道的影响被尽可能压到最小范围。荷兰鹿特丹挡潮闸。该闸由两扇可水平旋转的巨型弧形闸门组成，建得更加新奇美观、独出心裁。闸门常年开启，两扇闸门停放在两岸陆地上，只在必要时，旋转至河道内发挥挡潮功能。该闸的建设对整个河道以及通航的影响极小。威尼斯泻湖挡潮闸。举世闻名的水城威尼斯市由散布在威尼斯泻湖中的一批大小岛屿组成，泻湖中还分布有大片湿地，湖边为意大利重要的工业区。泻湖与大海被天然的长条形岸堤隔开，其中“留有”三个豁口。遭遇较高的风暴潮时，涌入泻湖的海水可能使整个威尼斯市受淹。为此，有必要在三个豁口处建设挡潮闸。为了最大限度地减少建闸对生态、通航、景观的影响，意大利工程师巧妙地设计了一种“看不见的”浮动挡潮闸。挡潮闸由一系列空腹的、可沉浮旋转的闸门组成，每扇闸门以铰链固定在海底闸底板上。平时闸门充水，平卧海底，水面上完全看不到闸门。当需要挡潮时，向闸门厢里压气排水，闸门就以铰链为轴旋转，浮起挡潮；待潮位下降时，注水排气，闸门又沉回海底。各扇闸门之间不设止水，每个高潮段漏进泻湖的水可能使水位升高5～10cm，不致对威尼斯市造成威胁。令人欣慰的是类似设计在国内已经陆续见到。如上海市苏州河水闸，单跨闸门净宽103m(与苏州河口同宽)，平时闸门倒卧水底，不影响景观，潮汛时闸门翻立水中，挡潮并控制苏州河水位。再如作为太湖流域防洪控制工程之一的京杭运河的常州新闸，也是一座可浮动旋转启闭的闸门。闸门实际上是一个可沉浮钢质浮箱门，浮箱尺寸为64×10×3m，上置10孔单宽4.5m的下卧平板门。平时闸门开启，停靠在岸边的门库内，需要时旋转至关闭位置，入水挡洪。建闸后，整个运河仍几乎不受阻隔。三、小结1．闸坝在发挥功能的同时可能对生态产生不利影响，对此必须高度重视，充分关注；2．采取工程或非工程措施，从规划设计、工程改建、调度运行等方面入手，可以消除或减小闸坝对生态的不利影响；3．有必要对已建闸坝进行重新评估，并在评估基础上调整运行方式、改建甚至拆除。