长江流域与三峡工程水环境问题.ppt

清华大学土木水利学院清华大学土木水利学院 陈永灿陈永灿2010年年9月月22日日清华大学黄委干部研修班专题讲座水是生命之源水是生命之源水是一切生态系统存在的基础水是一切生态系统存在的基础人类靠水而居人类靠水而居城市依水而建，水是城市的血液城市依水而建，水是城市的血液人类活动与经济社会发展产生一系列水环人类活动与经济社会发展产生一系列水环境问题境问题树立科学发展观，构建和谐社会树立科学发展观，构建和谐社会以水资源的可持续利用支撑经济社会的可以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展持续发展一、概述一、概述长江是南水北调东中西三条调水线路的源头；长江是世界第三大河流，是我国最大的河流，全长约6300km，流域面积180万km2，占全国的19%左右。长江横跨东、中、西三大经济区域，区位优势显著。长江流域人口4.26亿，国内生产总值3.65万亿元，分别占全国的33%和40%。长江经济带迅速崛起，已发展成为我国基础原材料及机电工业和高新技术等优势产业集中地、现代金融密集区，产业优势全国领先。以长江三角洲地区为龙头、以中部崛起为依托和支撑的长江经济带，在全国经济社会发展中具有举足轻重的地位。一、概述一、概述一、概述一、概述长江是南水北调东中西三条调水线路的源头；是引江济巢、引江济太改善巢湖、太湖流域水环境和水生态的后盾；是当前和未来我国水电开发的主要基地；是我国内河运输最为重要的黄金水道。二、长江流域开发的意义二、长江流域开发的意义开发长江水资源是当前经济社会发展之必需 流域经济发展需求经济社会转型体制和机制转轨经济结构和社会结构调整利益主体和利益格局冲突一系列错综复杂的矛盾在长江上集中体现长江发挥更多更大的服务功能开发利用长江水资源全国经济发展需求供水合格率供水合格率69%水功能区水质达标率水功能区水质达标率67%干流近岸水域存在干流近岸水域存在600余公里污染带余公里污染带支流和城市附近水体污染严重支流和城市附近水体污染严重水域纳污能力改变水域纳污能力改变三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（1）水环境局部污染严重，整体呈恶化趋势 三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（2）湖库富营养化加剧，河流水华凸显滇滇池池巢巢湖湖太太湖湖“三湖三湖”均位于长江流域均位于长江流域流域湖泊富营养化问题日益严重流域湖泊富营养化问题日益严重三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（3）水土流失严重水电工程施工、移民安置期间因平整、占压、开挖、新开耕地、改田改土等活动将对地表植被造成破坏，加重了长江流域水土流失。水土流失不仅导致了洞庭湖、鄱阳湖等长江中下游重要湖泊湿地的严重淤积而日渐萎缩，而且也直接影响水利工程本身的运用功能。水土流失是长江流域重大水问题之一，对水土资源造成严重破坏，导致生态恶化和群众贫困化，减少生物多样性，影响流域和区域的生态安全，导致泥沙淤积，增大防洪安全隐患，降低水利工程寿命。三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（4）生物多样性减少长江水生生物资源衰退，物种濒危或消失。长江白鱀豚种群数量已不足50头。南京以下江段鲥鱼、刀鱼已基本绝迹。干流四大家鱼产卵场和渔场规模缩小。一些严重污染的江段甚至鱼虾绝迹。流水性鱼类特别是众多的长江上游的特有鱼类面临灭绝的威胁。三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（5）流域生境受损梯级水库最直接的影响是破坏了河流的连续性，进而阻断洄游鱼类等水生生物的生命通道；大型水库的建设对库区生境产生显著影响，水库淹没滩地后，鱼类栖息地减少，水库水体深度较大会产生水温分层，大坝下泄的低温水会推迟下游水生生物产卵时间，用于灌溉将对农作物产生冷害；清水下泄造成河床和河岸侵蚀，可能影响水生生物的栖息地与产卵场。流水生境静水或缓流生境梯级建设流水生境缩小或丧失物种结构改变水生态系统改变三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（5）流域生境受损正常水温低温水大坝蓄水低温水下泄坝下游水温降低坝下游水生生境天然河道水温分层坝下游水生生物影响影响低温水（春夏季）三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（5）流域生境受损TH(m)温水层斜温层深水层 水体分层示意水体分层示意 三三峡峡工工程程通通过过试试验验性性蓄蓄水水175m175m水水位位，从从工工程程建建设设阶阶段段转转入入运运用用阶阶段段，开开始始全全面面发发挥挥防防洪洪等综合作用等综合作用三峡工程蓄水及泄洪情况水库蓄水后，坝前水位升高，水面增宽，过流面积显水库蓄水后，坝前水位升高，水面增宽，过流面积显著增大，流速降低大大降低，不仅改变库区的水环境著增大，流速降低大大降低，不仅改变库区的水环境特性，对下游水质以及鱼类的繁殖生长也产生影响。特性，对下游水质以及鱼类的繁殖生长也产生影响。庙河断面面积增加了7倍2009年坝前水位172m在丰水期，水流除电站过流外，还需在丰水期，水流除电站过流外，还需要坝身泄洪，泄洪水体携带大量气泡要坝身泄洪，泄洪水体携带大量气泡进入下游，在静水压强的作用下，有进入下游，在静水压强的作用下，有出现溶解气体过饱和的可能。出现溶解气体过饱和的可能。三峡水库蓄水后，水库水质将发生新的变化三峡水库蓄水后，水库水质将发生新的变化关于三峡水库水环境问题研究关于三峡水库水环境问题研究关于三峡水库水环境问题研究关于三峡水库水环境问题研究三峡水库局部水域水体富营养化问题l蓄水初期坝前凤凰山库湾出现水华现象l生态动力学模型研究挟沙水流污染物输移扩散机理l浑水水流水质模型研究岸边消落带问题l生态护岸研究坝前水温及下游溶解氧过饱和问题l水温分层特性l坝身泄洪大气复氧机理研究l下游溶解氧沿程变化规律水库水环境管理和生态调度问题三、长江流域水生态环境问题三、长江流域水生态环境问题（6）湿地功能萎缩江湖阻隔和围垦导致初级生产者以及食物链的破坏，也导致湖泊等重要湿地面积减少、功能萎缩。近50年来长江流域共减少水域面积12000km2，仅22个重要的通江湖泊就减少了湖容567亿m3。素有“千湖之省”美誉的湖北省，50年代有湖泊1066个，总面积达8300km2，目前仅存309个，总面积缩小到2656 km2，其中面积1km2以上的湖泊仅剩181个。武汉市亦有“百湖之市”的美誉，但现在也名难符实，湖泊数量仅存27个。关于湿地的生态环境效应关于湿地的生态环境效应n调蓄洪水n调节气候n净化水体n减少土壤侵蚀n维护生物多样性n美化环境n河流与湖泊湿地河流与湖泊湿地n水陆交错，易于开发利用调节洪水调节洪水n许多湿地区是地势低洼地带，与河流相连，所以是天然的调节洪水的理想场所。n1998年长江流域特大洪水，特点是“低洪量、高水位、大危害”。流量没有1954年的大，却造成了比1954年更高的水位和更大的威胁，其原因除森林资源遭到大量破坏、水利工程设施不足外，湿地被大量围垦侵占和功能急剧退化是最直接的原因。n干旱季节，湿地可将洪水期间容纳的水量向下游和周边地区排放。调节气候调节气候n导致全球气温变暖的主要原因是二氧化碳过多。n湿地固定了陆地生物圈35的碳素，总量为770亿吨，是温带森林的5倍，单位面积的红树林沼泽湿地固定的碳是热带雨林的10倍。n如湿地遭到破坏，湿地固定碳的功能将大大减弱或消失，湿地将由“碳汇”变成“碳源”，对全球气候将产生重大影响。过去100年的10个气温最高年份中，有9个处在1990至2001年之间，这期间正是人类活动对自然生态，包括湿地生态系统造成破坏最严重的时期。净化水体净化水体n许多自然湿地生长的湿地植物、微生物通过物理过滤、生物吸收和化学合成与分解等把人类排入湖泊、河流等湿地的有毒有害物质转化为无毒无害甚至有益的物质，如某些可以导致人类致癌的重金属和化工原料等，能被湿地吸收和转化，使湿地水体得到净化。n湿地在降解污染和净化水质上的强大功能使其被誉为“地球之肾”。n湿地净化水质必须在其自然承载能力之内，否则湿地将遭到严重破坏，丧失自我修复能力。减少土壤侵蚀减少土壤侵蚀n海浪、湖浪和河水等对沿岸地区构成威胁，对农田、鱼 塘、盐田甚至村庄会造成不同程度的破坏。n在部分沿海地区，由于缺乏红树林等湿地植被的保护，有些地方海岸线存在倒退现象。n湿地植被生长良好的地 方，海浪的流速和冲击力都被减弱，使水中泥沙逐步沉淀形成新的陆地。维护生物多样性维护生物多样性n为水生动物、植物提供了优良的生存场所。n为多种珍稀濒危野生动物，特别是水禽提供了必须的栖息、迁徙、越冬和繁殖场所。n自然湿地为许多物种保存了基因特性，使得许多野生生物能在不受干扰的情况下生存和繁衍。因此，湿地又被称为“生物超市”和“物种基因库”。湿地科学的研究热点湿地科学的研究热点n湿地功能与价值n湿地生物地球化学循环n湿地水资源n湿地生态系统健康n湿地生态演变n湿地恢复与重建n湿地保护和合理利用n湿地动态变化模型构建n湿地管理国际组织p湿地公约p 世界湿地大会（四年一届）p 相关学术组织的国际学术讨论会p 国际科学研究计划p 人与生物圈计划p 国际地圈生物圈计划p 国际水文计划p p 湿地的生物地球化学循环湿地的生物地球化学循环环境中氮的流向（右图）n以氮循环为例概化出湿地水环境中氮的去除过程（下图）构建湿地水流水质动态模型湿地水流水质（湿地水流水质（N）动态模型）动态模型n模型基础流体力学流体力学生态动力学生态动力学数值方法数值方法水流控制方程物质输移扩散控制方程生态动力学方程生态动力反应过程植物吸收释放过程泥沙吸附解吸过程人类活动与湿地人类活动与湿地n人类的生存需求和湿地的功能共同决定了：人类离不开湿地湿地成为人类活动频繁的地区在开发和利用湿地的过程中要注意保护和治理，实现人与湿地的和谐相处n湿地发育充分的地区，往往是人类活动密集的地区（河流的下游地带，滨海地区）China Population Density(75%of population lives in less than 50%of territory)人类活动与湿地人类活动与湿地城市化对湿地的影响城市化对湿地的影响 城市化在带来丰富物质和文化生活的同时，也改变了城区土地利用，造成天然森林、湿地的消失。美国农业部一份调查显示：城市化蕴涵着湿地丧失，由此带来对污水净化功能的减弱；城市化带来了废、污水的增加和暴雨径流的突发，加剧了对饮用水源和生物栖息地的破坏，威胁着人类的健康。城市化过程中占用湿地滨海城市的填海造地工程有学者研究：有学者研究：19902000年，中国自然湿地退化了近年，中国自然湿地退化了近30%湖北省最大的淡水湖，也是全国第湖北省最大的淡水湖，也是全国第七大淡水湖。七大淡水湖。近年来，由于围湖造田、过度捕捞近年来，由于围湖造田、过度捕捞导致水面缩小、水质下降、水草濒临导致水面缩小、水质下降、水草濒临枯竭、鸟类和鱼类资源急剧减少。枯竭、鸟类和鱼类资源急剧减少。上世纪上世纪50年代，洪湖面积达年代，洪湖面积达760平平方公里，现在湖泊面积锐减到方公里，现在湖泊面积锐减到348km2，平均水深只有，平均水深只有1.35m。洪湖、洞庭湖湿地的萎缩退化洪湖、洞庭湖湿地的萎缩退化“八百里洞庭八百里洞庭”不复存在不复存在结束语智者乐水，仁者乐山！结束语智者乐水，仁者乐山！树立科学发展观构建和谐社会（生产发展、生活富裕、生态良好，人与自然和谐共处）以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展让江河更加美丽，让人们亲近自然（人在山水间，山水养育人）清华大学水利系清华大学水利系65届届校友捐赠的纪念雕塑校友捐赠的纪念雕塑“智者乐水，仁者乐山智者乐水，仁者乐山”雕塑解读：雕塑解读：山之神韵，水之灵动山之神韵，水之灵动雕雕塑塑以以山山石石与与流流水水构构图图构构成成一一个个人人字字，代代表表学学校校最最根本的任务是培养人根本的任务是培养人 （6565届校友：学术大师、兴业之将、治国栋梁）届校友：学术大师、兴业之将、治国栋梁）雕雕塑塑的的流流水水代代表表着着智智慧慧与与灵灵感感，山山石石代代表表着着坚坚毅毅与与刚强，体现了水利人刚柔并济的特质刚强，体现了水利人刚柔并济的特质人与自然和谐共处：人在山水间，山水养育人人与自然和谐共处：人在山水间，山水养育人水流蜿蜒，随岸赋形，与智者似。水利人是智者！水流蜿蜒，随岸赋形，与智者似。水利人是智者！山势巍峨，厚重无私，与仁者似。水利人是仁者！山势巍峨，厚重无私，与仁者似。水利人是仁者！智者乐水，仁者乐山！谢谢 谢谢