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气候变化对水利工程的影响范文1
关键词：水文循环；气候变化；人类活动
水文循环作为地球循环系统的重要部分，随着人们对环境保护意识的增强，人类通过生产生活的节能减排并结合生态环境评估水利设施的修建，同时通过研究气候变化对环境的影响从而采取合理措施改善环境。
水文循环的影响因素可分为气候变化和人类活动，是影响流域水文循环和水资源演变的两大因素，两者是相互作用而共同作用于水文循环，需要进一步了解影响两者对水文循环的影响途径，更好地改善环境，保护水文循环的良好平衡，促进人水和谐的进程。
1 水文循环概念和成因
水文循环是指地球上的水圈，通过吸收太阳的能量以蒸发、降水、渗透等形式，从一个地方转移到另一处，改变状态到地球上另外一个地方。地球上的水圈作为一个永不停息的动态系统，在一个足够的时期里，全球范围的总蒸发量等于总降水量。水循环的形成有多种原因，目前普遍分为内因与外因两方面，内因是水在通常环境条件下三态易于转化的特性，外因则是辐射和重力作用。
2 人类活动对水文循环的影响
人类的自身活动对水文循环的影响因素不容忽视，自1980年国际自然同盟提出可持续发展以来，陆续提出人与自然的和谐共处等观念，通过减少行政法规等方式限制人类活动对包括水文循环在内的环境影响。人类活动对水文循坏的影响，基本分为直接型（水利工程和农田灌溉等）和间接型（土地利用和城市化等）。
（1）水利工程自古是治国安邦的重要内容，从自然分流的都江堰到全球闻名的三峡大坝，水利工程作为防洪灌溉，蓄能发电的重要途径，在减少火力发电等节能减排等方面贡献突出，国内众多流域的洪涝灾害明显减少。但水利工程对水文循环的影响不容忽视，水利工程由于蓄水等方式导致流域的下垫面发生变化，影响区域内的地下径流与水面的蒸发进而形成区域内的小气候，影响水文循环。如南水北调，调水线路中跨越长江等四大流域，沿途水分蒸散发量巨大，长距离的水资源输送影响着沿途城市的水资源与分配及其水文循环。
（2）化石燃料的燃烧，火力发电等生产生活消耗大量化石燃料，排放产生的CO2已经成为全球气候变暖的主要原因，气候变暖自然影响全球温度与全球太阳辐射的增强，进一步影响流域蒸散发，影响水文循环的守恒。
（3）废气的排放，除去温室效应主要气体CO2，农业和工业活动排放的CH4、CO2、N2O、PFC、HFC、SF等其他温室气体同样可以通过温室效应增强气候变暖。
（4）土地的开发利用，导致破坏原有的下垫面生态环境，突然改变原先的地下渗透循坏系统，进一步影响原来的区域植物的蒸散发、坑洼截留和地下径流等，促使流域汇流条件变化。
（5）城市化发展，由于城市化的迅速发展，城镇比的上升，人们逐渐意识到城市化水平与城市内涝的关系，目前已经有专家学者进行海绵城市的研究。城市化水平的变化，同样将原有的区域水文循环打破，通常将原来分散有序的地下系统通过给排水工程改变成集中管道供水，导致原先的地下径流基本不存在，进而影响水文循环。
3 气候变化对水文循环的影响
全球气候变化，对水文循环目前分为温度变化、降水变化、海平面上升和蒸散发变化四个方面。
（1）温度变化：根据C-C定律（克劳休斯―克拉珀龙定律）可知大气温度越高，大气的持水能力越强，全球的降水量整体会增加，同时蒸发量和径流量随之增加。温室气体（CO2）自1957年在夏威夷蒙纳罗亚和测量站进行检测以来，CO2的浓度不断增加，进而导致全球温度上升，温度上升促进水文循环。同时温度升高会使降水的季节分配发生变化，一般情况下会使冬季降水增多，夏季降水减少，不利于全球与区域的季节内的水量调节。全球范围内，冬季的流量所占的全球流量比有所增加。
（2）降水变化：显然降水的影响直接影响全球的水文循环，降水的不确定性会引发洪涝灾害等严重问题。随着气候的变化，增加了降水量变化的不确定性，增加洪涝灾害和干旱的出现频率。降水量的变化，会导致降水分布不均匀，从20世纪全球降水变化的检测结果可以看出，对于北半球的40°-70°纬度（北半球的中高地带）降水增加62mm/世纪，南半球的0°-30°之间（副热带地区）降水增加82mm/世纪。在全球的气候变化下，降水量明显增加，因而降水与流量年内的变化增大，对区域的与年际内的水资源调整影响较大，通常情况下原来的干旱区与半干旱区水资源对于气候变化影响极其脆弱，主要表现在降水打破原有的平衡土地调节能力，出现洪涝灾害和旱灾等现象，降水增加可补偿一部分地表水的减少，但由于人口的增加和水需求的速增，地下水也会明显减少，在长期内同样得不到补充，部分地区甚至多年持续洪涝灾害年和干旱年。全球气候变化使冰川融化和积雪融化现象严峻，这些过程使年内的最大流量转移到春季，或者春季转移到冬季，年际的雨量分布不均匀，增加了流域的水资源脆弱性。
（3）海平面上升：随着人类活动等因素，全球气候变化引起海平面上升的现象导致地下水与河口盐渍化面积增加，沿岸区的淡水供应量减少，含水层和河口淡水量的过度减少，进一步使海平面上升作用加剧，形成恶性循环。同时海平面上升导致全球的海洋与陆地比例变化，自然水文循环必然随之产生变化，达到新的平衡状态。
（4）蒸散发变化：蒸散发过程体现的是物质与能量的交换，是全球水文循环的重要环节，同时连接着全球水循环和地表热量平衡的重要因素。随着城市化发展、生产生活等造成的全球变化条件下，温度、太阳辐射、大气温度和风速风向随之产生变化。通过上诉的因素导致水域的隐形蒸散发，会直接抵消降水增加的效应，进一步是河川水量减少，加剧降水对地表径流的影响。
4 总结和展望
近年来，伴随气候变化以及大规模工程建设，快速城市化U张等剧烈的人类活动，水文要素发生了显著的趋势性变化，极端水文事件发生的机率明显增加，城市内涝灾害等突发事件日趋频繁。
为建设成可持续发展、人水和谐的水科学利用，需要我们约束自身的生产生活，大力推进节能减排，合理新建水利枢纽，合理规划分配水资源从而合理促进经济社会发展。同时应当建设和管理河流类型自然保护区，对于现有流域应当合理规划利用；已开发利用的河流适当地开展退耕还湖，限制捕捞等措施恢复原有的生态环境，最终形成节水优先，人水和谐的可持续发展观。
参考文献
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气候变化对水利工程的影响范文2
气候所带来的变化，首先所造成的水文水资源影响会直接表现在海平面高度，如果说全球的气候发生变暖现象，那么全球的海平面都会有一定程度的升高。出现这方面状况的主要原因就是由于气候变暖直接导致南北极冰盖加速融化，进而使得海平面开始上升。依据相关调查报告显示来看，在过去的50年中，全球是以每年0.13℃的趋势在不断的升高。而全球的温度升高现象不仅仅使得海平面开始上升，同样也使得海水的面积开始增大、扩张。
2气候变化对我国水文水资源产生的影响
气候的变化对于全球水文水资源产生的影响已经是一个普遍存在的事实，这对我国水文水资源产生的影响也是不容忽视的，因此，也需要引起我国的重视与关注，特别是对全球气候变暖带来的诸多问题，更是应该引起各方的注意。气候变化对我国水文水资源产生的诸多影响已经显现出来，首先就是气候变化对我国的降水分布和降水强度都产生了影响。对降水量的影响，不同的地区也呈现出不同的趋势，比如西部地区的降水总量就呈现出增长的趋势，而西南地区的降水量就呈现出减少的趋势，因此，不同的地区在受到气候变化影响的时候在降水量上面也呈现出不同的特点。气候的变化也对我国不同地区的降水频率产生了一定的影响，首先就表现在我国不同地区的降水频率呈现出不同的特点，主要就是东部地区的降水频率明显减少，而西部地区的降水频率有所增加。虽然降水量有所增加，但是水资源的利用率也没有呈现出明显的增加，因为降水量虽然增加了，但是气候变暖之后导致的蒸发量的增多也会影响到水资源的利用率。其次，气候的变暖也对我国冰川的融化产生了一定的影响，也加速了冰川融化的速度，冰川融化速度的加快，也减少了我国冰川的面积，这对我国主要依靠冰川径流补给的河流产生了很大影响，直接减少了这些河流的径流。最后，气候的变化也对我国水循环系统产生了一定的影响，甚至还会对水灾害产生很大的影响，或者是引发一些其他的自然灾害，因此，必须重视气候变化对我国水文水资源产生的影响，对气候的变化以及水文水资源的变化进行科学合理的监控，并且结合科学的技术方法对水文水资源的变化趋势进行预估，尽量预防一些灾害的发生，提高我国水资源的利用率，缓解我国因为气候变化导致的水文水资源的问题。
3气候变化趋势下的水文水资源工作方向
气候变化因素从很多方面来看，对于我国所造成的基本上都是负面影响，而这方面的情况也就导致我国的水文水资源工作长期发展的难度大幅度提升，进而使得我国的水文水资源面临着更大的挑战。也正是在这方面的背景之下，我国必须要将水文水资源工作的发展与气候变暖的趋势相结合来进行全面深入的研究，找出正确的发展方向。首先，应该客观正确认识我国水文水资源工作的现状。气候变化现象本身，对于我国水文水资源所造成的相关影响实质上已经是一个无可争议的事实。那么在这样的情况下，我们首先就需要对于这个高度客观的事实加以认识，只有正确的对待这一客观认识，才能够真正的结合相关科学原理以及经验，更好的展开水文水资源工作。我国目前所发生的一些水害事件，实际上已经从某种程度上来证明了我国水资源所受到的明显影响，这都是由于水资源对于气候的剧烈变化现象极为敏感。而表现得最为明显的一点，便是水资源本身在干旱、洪水、水资源短缺等方面的状况，其适应能力开始大幅度的下降，而这方面的工作也就恰恰是我国水文水资源工作发展的重点，这一问题应当要在日后加以解决，进而促使我国的水文水资源气候变化应变能力得以提升。其次，除了要针对我国水文水资源在面对气候变化过程中所表现出的脆性加以认识之外，还应当要充分的可了解到气候变化影响因素，也包含对于一些水资源管理机制、水利工程建设、经济发展等方面所带来的影响。要加强我国水文水资源应对气候变化的脆弱性，首先就是要强化水文水资源的专业知识，用专业的知识来分析我国水文水资源的现状，也用专业的知识来协助解决我国水文水资源应对气候变化的脆弱性。其次，在水利工程的建设和施工过程中，也应该充分考虑到气候变化带来的影响和问题，提高我国水利工程应对气候变化的能力，以预防我国水文水资源因为气候变化导致的一些水灾害的发生。最后，针对我国对于水文水资源所表现出的研究重视程度进行强化，增大各个方面的研究资金投入，进而使得我国能够有更多的科学研究人员投身到气候变化对于水文水资源带来影响的研究工作之中，扩大研究的规模，好处极为明显，不仅仅能够使得水文水资源应对气候变化的相关问题得到更好的解决，还能够使得我国的水文水资源研究工作走上可持续的发展道路。
4结语
气候变化对水利工程的影响范文3
关键词：水利工程；技术；特点；主要方法
1 水利工程技术的特点
1.1 需控制工程所在地的水流
水利工程的施工地点通常是在湖泊和河流等处，在这些场所，很容易受到水流的影响，给施工带来风险。因此，为了减少安全隐患的出现，必须及时采取有效的措施控制水流。水利工程地基的稳定性决定了水利工程的安全性，因此在施工中一定要处理好地基，以保障流域内人们的生命和财产安全。在建筑实体正式投入使用前，应采取有效措施控制水流，防止因水流冲刷作用给建筑实体带来的损害。此外，对于水利工程的关键部位，如耐磨、承压和防渗部位，应着重做好处理工作，从而提高水利工程整体施工质量。
1.2 要应对气候的变化
气候的变化，如酷暑、暴雨和强风天气等，会对水利工程的质量造成很大影响，这是因为水利工程通常在露天的环境下施工，因此受到气候变化的影响很大，为了应对气候变化带来的影响，必须采取行之有效的措施。在水体常年的浸泡下，水利工程的地基不可避免地受到侵蚀，因此对地基的施工有着更高的要求。在施工中，应采取不同的方法进行地基的处理，并且取决于水利工程各部位的相关功能和工程所处的地质条件。
1.3 对于工程质量要求极高
水利工程的质量如何，直接影响到流域内人们生命和财产安全，并且由于水利工程的工期长、所需投资巨大，因此同普通的工程相比，对水利工程的质量有着更为严格的要求。水利工程具有很强的系统性，工程较为复杂，施工地貌的变化也较为频繁。目前，很多新的工程机械应用于水利工程施工中，施工的机械化程度获得很大提升，施工效率和施工质量也日益提高。
1.4 涉及面V
水利工程建设有着很高的复杂性，需要满足不同的使用功能，如防洪、发电、交通运输，以及人们生产生活用水的需求，在建设过程中，很多单位和部门都会参与其中。为了防止和减少在施工中水流造成的影响，通常将江河等的枯水期作为主要的施工期。在施工开始前，明确安排好施工的进度。需要注意的是，如果是在冬季施工，施工难度较大，因此对施工技术水平有着更高的要求。
1.5 工程的准备时间长
当前，我国的很多水利工程都位于交通不便的山区，如峡谷和高山区域等，只有少数的水利工程位于平原地区。由于这些地区交通不发达，较为偏远，在施工前必修修筑生活和办公建筑，以及一些附属的设置，还要铺设外界同施工现场之间的通道，因此需要更多的前期准备时间。
2 水利工程的主要施工方法
2.1 土方工程
作为水利工程的基础，土方工程在水利工程中具有非常重要的作用，对于土方工程的质量，国家的相关标准和规范中，有着明确的规定，具体体现在工程的强度和密实度要求上，要求土方工程应具有很好的防渗性和稳定性，而且对堤坝的沉降量也有一定的要求。土方工程的施工方法较多，主要有水中填土式、定向爆破式等，这其中以干填碾压式应用得最为普遍。土方工程的工序较为繁复、作业面狭窄，涉及到很多工种，使用的机械设备也很多，因此应控制好水利工程施工的工序，提高工程质量。
2.2 水坠坝工程
与采用碾压方式修筑的土坝不同的是，水坠坝是利用水力冲刷作用修筑而成的。水坠坝尤其适用于水土流失严重的区域，所需的工程成本较低，施工周期较短，是一种行之有效的综合治理措施。保证冲刷用水的充足，是进行水坠坝施工前重要的准备工作。所需的水量同坝体充填的总土方量大致相等。
水坠坝坝体的充填方式较多，如两岸交替充填、一岸冲填，以及畦冲填等，在选择时，必须注意满足充填的要点，确保均匀，做好排水。深层排水和表层排水是水坠坝的两种主要排水方式。
2.3 混凝土坝工程
混凝土坝有其适用的范围，即适用于库容量较大的工程。堤坝由混凝土构件装配而成，或者直接采用混凝土浇注、碾压而成。混凝土大坝修筑以及地基的开挖处理是混凝土坝工程的两个重要组成部分。工序包括前期的准备工作、水流的控制、地基挖掘与处理、大坝修筑、配套金属结构的安装等等。
裂缝问题是混凝土施工中的常见问题，在水利工程中同样如此。裂缝通常出现在坝体和基础部分，在大坝修筑结束后逐渐出现。分析其原因可知，周围环境湿度和温度的变化、混凝土拌合不均、坝体结构设计不合理，以及基础部门施工质量较差导致的不均匀沉降，这些都是引发混凝土裂缝的主要原因。
然而，混凝土的变形和对变形的约束作用，才是导致裂缝出现的根本原因。深层内部裂缝、贯穿裂缝和表面裂缝，这是按照裂缝深度和部位不同而分类的。而裂缝的产生机理主要包括水泥水化热、混凝土干缩过快等。裂缝对于混凝土坝的稳定性和强度有较大的影响，因此应积极采取降低水化热温度升高、加速混凝土散热等方式，减少裂缝的出现，防止裂缝的进一步扩大。
2.4 灌浆工程
在进行钻孔灌浆时，应遵循先固结、后帷幕的次序，同时坚持分序加密的原则，以便提高灌浆结实的密实度。灌浆的方法主要有纯压式和循环式，其中，纯压式灌浆适用于那些施工现场周围的地质情况以岩石为主且岩石间隙较小的水利工程，其方法是通过施工机械将浆液一次性压入钻孔，再通过持续增压促使浆液扩散到岩石的缝隙中。循环式灌浆主要适用于那些施工现场周围的地质情况以岩石为主且岩石间隙较大的水利工程，其方法是在将浆液压入钻孔中之后，依靠其自身的重力作用渗入到岩石的缝隙当中，没有渗入的浆液会通过回浆管被抽回拌浆筒中以便用于下一次的压浆。
3 结束语
水利工程与人们的切身利益息息相关，因此水利工程建设越来越受到人们的重视。水利工程对施工质量的要求极高、工程持续时间长、容易受到外界环境因素的干扰，工艺和施工方法的选择也会对工程质量带来一定影响。我国对于水利建设的投入也是在不断加大，各种类型的水利工程和配套设施的小型水利工程以及一些水利设施逐渐增多，这也使得国内的一些施工单位建设任务加大，建设的发展势头良好。但是，在给施工单位带来机遇的同时，也带来了很多的挑战，使得行业竞争也变得更加激烈。为了适应社会快速发展的大形势，水利工程的施工单位就应当提高觉悟，不断进取，加强施工技术的管理力度，采取各种有效的措施，以适应市场的不断发展，为我国水利工程建设贡献应有的力量。
参考文献
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气候变化对水利工程的影响范文4
关键词：水利工程建设；生态环境；科学发展
Abstract: with the development of our national economy and the progress of science and technology, the water conservancy projects in flood control, power generation, irrigation, navigation has played significant social and economic effect, to promote the development of economy play an important role. But, water conservancy project on social economy and ecological environment is the influence of much attention, especially in water conservancy engineering construction process, it often destroyed a large number of ecological environment cause ecological environment imbalance. Therefore, the measure of a water conservancy project not only to see the success or failure of the engineering technology to solve it of how to reasonable, and see it in the construction of the impact on the environment is whether there is a specific value and the perfect solution measures.
Keywords: water conservancy project; Ecological environment; The scientific development
中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：
0引言
我国水利工程的建设不仅对于促进我国的防洪、发电、灌溉、航运等具有重要的意义，而且在促进资源合理利用也发挥了重要的作用。因此，搞好水利工程对于我国的经济和社会发展都有重要的意义，但是在现实中，水利工程在建设过程中对于生态环境的破坏很大。主要有以下几个方面：
1水利工程建设对于河流生态环境的影响
水利工程建设大多数就是在天然河道上修建水利工程，这样做的直接结果就是破坏了河流长期演化成的生态环境，使的河流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。天然河流上修建水利工程会改变河流的自然形态，引起局部河段水流的水深、含沙量等的变化，进而影响河流上游及下游的水文泥沙发生变化。而水文、泥沙的改变是影响河流生态环境变化的原动力。进而影响到河流的水温、水质、地质环境以及局部地区的气候。首先，水利工程的建设会改变天然河道的水质水温，尤其是水库的建设。因为水库具有水面宽、水体大、水流迟缓等特点，再加上水体受太阳辐射等作用，使的水库具有特殊的水温结构。当水库蓄水以后，由于水面对太阳辐射的反射率要小于陆面的反射率，从而使得水面热量辐射值增大，造成水库蓄水后的坝前水温比天然河道水温高，水温的变高就会对于鱼类的繁殖不利，尤其是对于下游的鱼类繁殖不利，导致推迟鱼类产卵期。其次，水利工程的建设也对河流的水质产生一定的影响。水利工程的建设会导致该区域的河流水速减小，一方面，降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力，导致水质自净能力下降。另一方面也会使沉降作用加强，导致水体重金属沉降加速，导致水质重金属污染严重。最后，水利工程的建设也会对该区域的气候及地质产生影响。水利工程的建设会影响该区域的气候变化，尤其是水库的建设，会形成广阔的水域，导致蒸发量将比水库建成前明显增大，进入大气的水汽增多，导致该区域的降水增多，雾天增多，改变原来的气候。同时水利工程的建设也可能引发地震等地质灾害的形成。
2水利工程建设对陆地生态环境的影响
水利工程在建设过程中对陆地生态环境的影响是最显著的，其主要是在水利工程建设过程及运行过程中。一方面，在水利工程建设过程中往往会破坏大量的林地、草丛、农田等植被。随着水利工程建设的进行，施工方要进行工程占地等行为，结果就会造成大量的植被被破坏，可以说大量的植被破坏影响了陆生动物的栖息地，同时建设过程中所产生的工业废水、生活污水等大量的不经处理直接向河道排放，从而改变了河道的理化性质，恶化了河道岸边的爬行动物的生存环境。水利建设过程中所产生的种种污染使大量的动物被迫迁移，结果导致该区域生态系统失去平衡。而另一方面，在水利工程运行期内，也会导致大量的植被被水利工程（尤其是水库建设）所破坏。在河流区域周围，植被种类多样，而破坏这些植被使得这些植被生存环境丧失，造成物种群居减少，使得该区域的植物与动物之间的结构发生变化。同时水利工程的建设运行也使该区域的湿度增大，导致栖息于低于该区域湿度的鸟、兽的生活范围遭到破坏，被迫向其他地区迁移。而且水利工程的建成也会阻碍动物的迁转移，大大影响了动物的生活习性。
3水利工程建设对社会环境的影响。
水利工程对社会环境的影响主要包括对淹没区和工程范围内土地占用和居民迁移安置，工矿交通等基本设施的拆迁重建，以及文物古迹的保护和迁移等的影响。水利工程的建设往往都是以牺牲该区域的土地、房屋、森林、城镇、工厂甚至文物古迹等，给该区域造成很大的损失。由于水利工程的建设，会导致该区域水位上升，该区域附近受到水利工程的影响，使耕地盐碱化，甚至可能成为沼泽地。同时，水利工程的建设，会导致该区域的气候发生变化，造成生物性和非生物性的疾病传播，影响人群的身体健康。可以说，为了水利工程的建设，该区域的人们就要搬迁，而对这些移民进行安置，就要进行新城规划及建设，并且利用新城的现有资源来兴办一些工厂、企业，促进移民生活，但是如果这些建设不合理，就可能造成第二次污染，产生一些新的环境问题。
在我们大力建设水利工程的同时，我们应该认识到水利工程建设对于环境所造成的影响，因此，我们要本着和谐发展的理念，正确处理水利工程建设与环境二者之间的关系，促使二者和谐发展。
3.1建立环境影响评价制度。
环境影响评价制度是指在某地区进行可能影响环境的工程建设，在规划或其他活动之前，对其活动可能造成的周围地区环境影响进行调查、预测和评价，并提出防治环境污染和破坏的对策，以及制定相应方案。在进行水利工程建设时，实行环境影响评价制度，是实现经济建设、水利建设和环境建设同步发展的主要手段，水利工程建设项目不但要进行经济评价，而且要进行环境影响评价，科学地分析开发建设活动可能产生的环境问题，并提出防治措施。通过环境影响评价，可以为水利工程建设项目合理选址提供依据，防止由于布局不合理给环境带来难以消除的损害。在进行水利工程建设前，首先要进行环境状况调查，对当地的气候环境、水文、水质、土壤、水生生物、人口等进行调查。其次就是根据调查的结果进行环境影响预测，对拟建水利工程建设可能对当地的环境能造成的影响进行预测，并预测造成影响的程度。最后对拟建水利工程建设进行综合评价，对水利工程建设进行综合评价就是通过一定的原则和方法，从整体上评价拟建工程的各要素和过程可能对环境和社会环境的改变及改变程度，为比较选择方案提供依据。
3.2把生态环境保护融入到水利建设工程的各个环节之中。
在水利工程建设中，我们要把生态环境保护融入到水利建设工程的各个环节之中。在水利工程的设计阶段，我们应本着和谐发展的理念，为植物生长和动物栖息创造条件，同时为鱼类产卵提供条件以及为鸟类和水禽提供栖息地和避难所。在工程的建设阶段，应优先考虑采用环保的技术措施，在水利工程建设时，要采用有利于植物生长、动物成长的环保材料。在水利工程完成阶段，应建立水利工程环境影响监测和反馈机制，及时进行环境跟踪评价，发现有明显不良影响的，应及时采取改进措施，把破坏程度降到最低水平。
气候变化对水利工程的影响范文5
关键词：水利工程；生态环境；影响；生态水利工程
一、水利工程对生态环境的影响
1 .水利工程建设对河流生态环境的影响
天然河流上修建水利工程会改变河流的自然形态，引起局部河断水流的水深、含沙量等的变化，进而影响河流上游及下游的水文泥沙发生变化。而水文、泥沙的改变是影响河流生态环境变化的原动力。进而影响到河流的水温、水质、地质环境以及局部地区的气候。首先，水利工程的建设会改变天然河道的水质水温，尤其是水库的建设。因为水库具有水面宽、水体大、水流迟缓等特点，再加上水体受太阳辐射等作用，使的水库具有特殊的水温结构。当水库蓄水以后，由于水面对太阳辐射的反射率要小于陆面的发射率，从而使得水面热量辐射值增大，造成水库蓄水后的坝前水温比天然河道水温高，水温的变高就会对于鱼类的繁殖不利，尤其是对下游的鱼类繁殖不利，导致推迟鱼类产卵期。
其次，水利工程的建设也对河流的水质产生一定的影响。水利工程的建设会导致该区域的河流水速减小，一方面，降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力，导致水质自净能力下降。另一方面也会使沉降作用加强，造成水体重金属沉降加速，导致水质重金属污染严重。最后，水利工程的建设也会对该区域的气候及地质产生影响。水利工程的建设会影响该区域的气候变化，尤其是水库的建设，会形成广阔的水域，导致蒸发量将比水库建成前明显增大，进入大气的水汽增多，导致该区域的降水增多，雾天增多，改变了原来的气候。同时大型水利工程的建设也可能引发地震等地质灾害的形成。
2. 水利工程对社会环境的影响
水利工程在产生显著效益的同时，对社会环境也有不利影响。在人类健康方面，不少疾病直接或间接地与水环境有关，如一些水介疾病会因水面扩大而增多，移民动迁也会导致一些疾病流行等。水库库区淹没后，可能对文物古迹和景观带来影响。同时，水利水电工程的兴建对人口迁移、土地利用也存在一定影响。
3. 对水体的影响
水库建设对当地水体有着巨大的影响。例如，影响上、下行的行速；水库容易发生污染的现象，出现严重的水华，水质变差；随着水库的建成，水库存蓄的大量的积水，导致水面扩大，水雾和水汽增多等等问题。水利工程对水体的影响可分为积极影响和消极影响。
积极影响：库区积水能减缓流速，有利于表面的悬浮物的沉降，从而促使水体的色度和浊度下降，库区内藻类活动可将低水体的硬度。
消极影响：由于水库大量存水，水流的流速减缓，降低了大气和水体之间污染物的扩散能力，导致复氧的能力变弱，使得库区自净能力减弱；库区内的水体有利于藻类的光合作用，导致水体的富营养化；水库内腐烂的有机物能消耗水体中的氧气，释放大量的二氧化碳，导致温室效应。此外，长期积累的悬移质不易迁移，有毒物质和重金属物质存在其中就会导致严重的次生污染。
4. 严重影响水生生物和陆生生物
水生生物受水利工程建设的影响是最直接的。水利工程的建设不仅改变了河流的水生生物系统，还导致水生生物的生长环境遭到破坏。此外，由于有机物和土壤中的氮、磷相融合，再加上水库周围农田、草原的养分和降水直接进入河流中，从而创造出有丰富营养的有机物。由于水库的建设，阻碍了鱼类的迁移路线。水利工程切断了河流，严重影响了鱼类的生命周期；水利工程还改变了鱼类的生存环境，水库的建立使鱼类的多样性发生较大的变化；严重影响鱼类的繁殖，影响鱼类的产殖活动，导致鱼卵的死亡。
水利工程的建设能直接破坏陆生生物和植物。水利工程还会导致严重的土壤盐碱化，间接地影响动植物的结构、种类和生存环境。水库的建设使河流周边的植被减少，影响了生物多样性；动植物的生存环境遭到严重的破坏，导致大量的物种的灭绝。不仅如此，水利工程还会影响农业生产，土壤的盐碱化会降低农产品的产量。然而，水利工程的建设使周围的空气湿度增加，使湿地和沼泽地的面积有所增加，这对当地生物的生长带来了好处。
针对水利工程对生态环境造成的严重影响，我国开展高度重视和发展生态水利工程。生态水利工程在传统的水利工程的基础上，注重水生态的修复和保护工作。生态水利工程符合当前可持续发展的理念，是传统水利工程与现代生态学的有机融合。生态水利工程能够兼顾生态系统健康、稳定和社会经济可持续发展的统一。
二、加强生态水利工程的建设
1.堤防工程生态技术必要性
水利工程对于河流生态系统造成不同程度的负面影响。主要表现在以下两个方面：一是自然河流的人工渠道化，包括平面布置上的河流形态直线化，河道横断面几何规则化，河床材料的硬质化。二是保持和维护河流自我修复的能力。河流能进行自我修复能力，这种修复能力不仅能减轻水利工程建设对河流的消极影响和破坏，还能减少人们对河流破坏之后的人为修复，对河流的可持续发展起着经济促进作用；三是以修复整个水体系统为主要目标。河流与周边的田地和城镇相互联系，它们组成一个完整的生态系统，所以，在水利工程的建设中要考虑到多方面的因素和关系。
2. 生态水利工程的作用和意义
（1）生态水利工程能保护河流的多样性。生态水利工程要求在进行水利工程建设之前，要对河流的现状和河流的地貌情况进行深刻的调查和评估。包括调查河流的构成和形状，河流水位的变化幅度，河床的稳定性，河床的材料和河流的横截面形状等方面进行仔细的考察和研究。它还包括对河流生物的调查，对河流周边动植物的分布规律、数量和种类进行分析，并且建立生物数据库。
（2）生态水利工程能保护河宽，减少工程占地。加强生态水利工程，能够减少流两岸的占地面积，增加土地的有效使用面积，减少工程占地。生态水利工程的建设能更好的保护好河流的宽度，减少违章建筑的占地。此外，还能避免直立式护岸的缺点，使河道的自然生态系统和城市的景观、生态系统相协调。
（3）生态水利工程有利于河床岸坡的防护和建设。生态水利工程强调人与自然的和谐统一，在满足工程安全的基础上，注重生态和景观护岸形势的多样化。为了让动植物、鱼类、水域植物等有更好的栖息和繁殖的环境，避免使用不透水的材料，尽量使用良好垫层结构和反滤结构的堆石。
（4）生态水利工程能修复已破坏的河道，修复河流整个生态系统；生态水利工程还加强社会效益和经济效益的统一，改变传统单一经济技术评估的方式，进行整体的规划和建设。
总之，水利工程建设确实给当地的生态环境确实带来了很多的影响，造成当地环境的污染和破坏，造成生态系统的恶化，所以，我们要尽可能地避免水利工程建设带来的各种弊端，积极强调和开展生态水利工程，做到经济建设和生态环境的协调统一。生态水利工程对环境的影响具有长久性和不可逆转性，它已成为实现我国经济和环境可持续发展的重要技术。
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气候变化对水利工程的影响范文6
关键词：径流变化；人类活动；SCRCQ法；大型水库；晋江流域
中图分类号：P333 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）02-0065-08
河川径流变化均不同程度地受气候变化和人类活动双重因素共同的影响。几十年来，城市化、土地利用变化及水库、大坝的修建，不断改变着降水的地表再分配过程和流域径流过程，对土壤侵蚀、旱涝灾害及水资源安全与管理等产生了重要影响，相关研究也产生了大量成果。学者对气候变化和人类活动在长江流域、黄河流域、松花江流域、珠江流域等流域及其支流引起的径流变化进行了深入的分析，研究表明，人类活动对年径流变化的贡献率介于30%～90%。目前，定量评估气候变化和人类活动对流域水文过程影响的研究方法，主要包括水文模型模拟法和数理统计分析法。水文模型模拟法具有较好的物理机制，对分析自然条件下流域径流过程具有不可替代功能，如气候变化、土地利用/土地覆被变化等，然而水库、灌溉等人为因素考虑不足，若对模型模拟结果不进行合理验证，评估结果可能产生较大偏差。而大型水利工程作为主要的人类活动，在满足人类相关需求的同时，也改变了流域水文过程，导致水文序列显著变异及年内分配结构变化。通常采用数理统计分析法，如气候-水文过程特征参数法（回归模型、BP神经网络模型等），通过建立气候参数与地表水文参数关系模型，量化人类活动对水文过程的影响。
晋江流域位于中国著名侨乡东南沿海泉州市，也是福建省经济最发达的地区之一，但地表水资源较缺乏。以2012年槔，泉州市GDP总量占全省总量的1/4，而地表水资源拥有量仅为全省的8 0%，与经济社会发展的需求严重不符。以大型山美水库和龙门滩引水工程为主的水利工程建设，有力支撑了区域用水需求，也显著改变了地表水文过程。已有研究初步揭示了该流域径流的年际变化及年内分配结构特征，但对变化的影响因素分析不够，更未进行定量化评价。本文拟利用流域内受到大型水库影响的石砻水文站和未受影响的安溪水文站的1960年-2010年逐月径流数据，以及相应三个气象站的降水数据，通过比较分析，探讨在大型水利工程等人类活动影响下，该流域径流序列年际、年内的演变特征，并利用累积量斜率变化率比较方法（Slop Changing Ratio 0f Cumulative Quantity，SCRCQ）定量估算以山美水库为主的人类活动对流域径流变化的贡献率。
1研究区概况
晋江流域位于东南沿海经济快速增长的福建省泉州市（图1），流域面积5 629 km2，有东溪、西溪两大支流，其中西溪流域面积为3 101 km2。两溪汇流于下游石砻水文站，本文以石砻水文站以上流域为研究区，控制流域面积5 042 km2。气候属于南亚热带湿润气候，年平均气温20℃～21℃，季风气候显著，降水丰沛，但时空分布不均，降水变率大。流域内主要土壤类型有红壤、砖红壤性红壤、水稻土和黄壤。土地利用类型以林地、园地和耕地为主，占89.82%。地貌类型以中山、低山丘陵为主，地势险峻，河流深切，山地开发强度大。特殊的地形、地貌和气候条件，流域内水土流失、旱涝灾害及地质灾害问题严重。
山美水库位于东溪中游，1972年建成投入运营，1979年-1982年进行保坝扩蓄工程，防洪库容由1.31亿m3增至2.6亿m3。水库集水面积1 023km2，总库容6.55亿m3，其中调节库容4.53亿m3，具有多年调节功能，是晋江流域目前唯一的一座集灌溉、发电、供水等多功能于一体的大型水库。在汛期，山美水库起到防洪调度、保护下游200多万人口生命财产安全的作用；在枯水期，通过合理调度向下游输水，保障下游400多万人口的生产生活用水需求，被誉为泉州市人民的“生命库”和“泉州的生态调节器”。此外，位于东溪上游的龙门滩引水工程于1989年建成，坝址以上集水面积360 km2，年引水量4 06亿m3，该工程跨越闽江和晋江两大水系，将闽江上游大樟溪干流水引入东溪支流上游的湖洋溪，并流入山美水库，是一项跨流域调水、梯级发电及供水的综合性水利工程。
2数据来源与研究方法
2.1数据来源
水文数据主要为石砻、安溪水文站1960年-2010年逐月径流数据，其中安溪水文站位于晋江流域主要支流之一的西溪；石砻水文站位于两大支流汇流的干流，其径流过程受到位于另一主要支流东溪龙门滩引水工程与山美水库的影响。气象数据为南安、安溪、永春三个气象站1960年-2010年逐月降水数据。此外，还有1990年-2010年龙门滩月均引水量数据。数据完整性好，无缺测数据，分别来源于福建省水资源勘测局和福建省气象局。其中面状降水数据采取算术平均求得。根据气象学中常用的四季分类方法，视3月-5月为春季、6月-8月为夏季、9月-11月为秋季、12月一次年2月为冬季。
2.2研究方法
为了分析流域径流演变特征与定量评估人类活动影响，采用站点对比分析法，并应用Mann-Ken-dall趋势分析法、差积曲线-秩检验法和小波分析法等，分析径流的变化趋势、突变和周期；利用SCRCQ法估算人类活动对径流变化的贡献率。
2.2.1MaHlTKendall（M-K）
Mann-Kendall（M-K）非⑹检验法是目前常用的检验变量演变趋势的方法，对于水文、气象要素等非正态分布的变量趋势检验简便有效，且受变量异常值干扰较少，但对临界值之外的变异状况的检验不敏感，本文采用该方法分析流域降水、径流的演变趋势。假设有一时间序列变量α1，α2，…，αn，n为变量序列长度，M-K定义检验统计量S如下：
（1）
（2）
（3）
（4）式中：Z为一个正态分布统计量；var（S）为S的方差。在给定置信水平δ上，如果|Z|≥Z1-δ/2则拒绝原假设，即在δ置信水平上，变量在时间序列中处于上升或下降趋势。通常|Z|≥1.65、1.96、2.38时，表示分别通过了置信度0.1、0.05、0.01的显著水平检验。
此外，本文采用差积曲线秩检验联合识别法初步识别变量在时间序列中可能的变异点，再根据秩检验法对每个可能变异点进行精确检验。为了结果便于呈现，采用z-score方法对差积曲线序列进行标准化处理，得到标准化后的差积曲线序列值φ。
2.2.2SCRCO
SCRCQ分析法的原理是如果径流量变化只受降水量因素的影响，则降水量和径流量随年份的累积曲线斜率应该是同倍比变化的。将变量所有影响因素的总和定义为1，根据各影响因素随时间累积的斜率变化率占变量累积斜率变化率的比值来推求其对变量的影响程度。假设长时间径流序列存在突变点，变异点前为气候变化和人类活动影响较小时期，变异点后为气候变化和人类活动影响较大时期，通过变异点前后时期的变量累积量与年份关系的斜率变化率，推求气候变化和人类活动对径流序列的贡献。基准期和变异期的降水量为P，累积降水量与年份线性方程的斜率分别为Kpa、Kpb（mm/a），斜率变化率为Sp=（Kpb-Kpa）/Kpa；蒸散发为E，变异点前后的累积蒸散发与年份线性方程的斜率分别为KEa、KEb（mm/a），斜率变化率为SE=（KEb-KEa）/KEa；径流量为R，变异点前后的累积径流量与年份线性方程的斜率分别为KRa、KRb，斜率变化率为SR=（KRb-KRa）/KRa。则基于基准期，变异期内降水对径流量变化的贡献率（Cp，单位为%）为：Cp=100×SP/SR，同样蒸散发对径流量的贡献率（CE，单位为%）为：CE=100×SE/SR，相应的人类活动对径流量变化的贡献率（CH，单位为%）为：CH=100-CP-CE。
由于长时间的蒸散发资料难以获取，且相关研究表明，在气候因子中，降水量是影响径流量的最主要因子，而蒸散发影响较小，因此本文暂不对蒸散发进行分析。通过评估人类活动因子对径流变化的贡献率，旨在为流域的水资源合理管理和生态环境的可持续发展提供参考。
2.2.3小波分析法
小波分析能够在时域和频域上揭示变量在时间序列中信号的细微变化，对反映水文、气象要素多时间尺度特征提供了一种较好的分析工具。本文采用Morlet连续复小波变换来反映变量时间序列的震荡周期，为消除序列两端产生的“边界效应”，对序列两端进行了延伸处理。通过Matlab7.0小波分析工具分别提取变量的小波系数值及主周期小波系数值，分析变量的多时间尺度变化特征。
3结果分析
3.1径流序列年际演变特征
图2给出了近51a来晋江下游石砻站年径流总量及降雨量的过程线。可以看出，流域径流总量与降水量峰值基本一一对应，二者具有较好的一致性，表明整体上晋江流域的径流量大小与降雨量多少具有密切的关系。
由公式（1）至式（4）得到1960年-2010年间年径流M-K趋势检验结果（图3（a））。可知，石砻站和安溪站年径流呈下降-上升-下降-上升-下降阶段性变化特征，整体呈微弱上升趋势，M-K趋势检验值分别为1.53和0.05，石砻站上升趋势较安溪站明显，但均未通过显著水平检验。图3（a）也可以看出，20世纪80年代前两个水文站的径流序列呈同步变化趋势，20世纪80年代后非同步性明显。年份
石砻、安溪站年径流的变化表现为不同时间尺度的震荡周期。图4（a）、图4（c）显示了石砻、安溪站年径流序列在不同时间尺度下随时间偏湿偏枯交替变化的特征，两个水文站主周期变化基本保持一致，主要存在6～7 a、11～12 a和20～21 a三个主要震荡周期，其中20～21a左右的震荡周期最强，是石砻、安溪站的第一主周期，其次是11～12 a和6～7 a。而20世纪80年代后两个站点震荡周期出现微弱差别，尤其是20～21a左右的震荡周期。从主周期小波系数变化过程来看，20～21a左右的震荡周期在整个时间序列中正在逐渐减弱，小波系数值处于高峰阶段，表明在20～21 a左右时间尺度上，将进入偏枯时期；11～12 a左右的震荡周期正在逐渐加强，小波系数值处于低谷阶段，表明在11～12 a时间尺度上，将进入偏湿期；而6～7 a左右的震荡周期在时间序列中变化不明显，小波系数值处于上升期，表明现阶段正处于湿润期。该结论与陈莹等利用经验模态分解方法（EMD）在与晋江流域相似地理特征的闽江流域研究结论较一致。
3.2径流序列年内演变特征
表2为利用公式（1）至式（4）对石砻、安溪站年内径流变化趋势检验结果。可知，两个站点径流减少的月份集中在5月-7月份；径流增加的月份集中在9月-次年4月份，其中石砻站增加趋势显著，除10月份外，均通过0.05显著水平检验，11月-次年2月份通过0.01显著水平检验，而安溪站均未通过显著水平检验。就季节而言，夏季呈减少趋势，其它季节呈上升趋势。年内径流不均匀系数（Cv）和集中度（RCD）可以用来反映河川径流的年内分配状况Cv值和RCD值越大，表明年内丰枯变化越剧烈。流域径流和降水的年内Cv、RCD变化趋势线表明（图5（a）（b）），1960年-2010年间两个站点年内Cv值、RCD值均呈下降趋势，年内变化幅度趋于平坦，其中石砻站下降速度较安溪站明显。
两个站点年内径流震荡周期与年径流震荡周期同样表现出6～7 a、11～12 a和20～21 a左右三个时间尺度的震荡周期。限于篇幅，只例举了石砻和安溪站夏季和冬季小波变换系数的时频分布（图6）。可以看出，20世纪80年代后，两个站点在20～21 a左右时间尺度的震荡周期表现出微弱差异，冬季较夏季明显。
3.3径流序列突变检验
上述结果表明，石砻和安溪站年际、年内径流演变特征有所不同。进一步采用差积曲线一秩检验法，对石砻和安溪站近51 a的长时间径流序列进行变异检验，结果见图7（a）。
D7（a1石砻、安溪站标准化差积曲线序列分别于1971年、1976年、1982年和2001年出现拐点。根据差积曲线原理，初定1971年、1976年、1982年和2001年是变异点，然后通过秩检验法进行精确检验。表2的秩检验结果表明，石砻站仅有1982年秩统计量UI大于1.96，检验结果为显著，确定1982年为该序列的变异点，而其它年份均不显著，安溪站也都未通过检验。因此，可将1982年作为石砻站径流序列的变异点。
3.4径流演变归因分析
3.4.1定性讨论
径流变化的影响因素主要分为气候变化和人类活动两方面。降水作为气候变化下的敏感性因子是影响径流变化的最直接因素。晋江流域三个主要气象站（南安站、安溪站和永春站）的降水总体上有上升，其中安溪、永春气象站通过0.05显著水平检验。从图3（b）看出，三个气象站年平降水与年径流M-K曲线变化十分相似，阶段性演变特征较接近，即石砻、安溪站年径流的演变整体受降水变化影响明显。晋江流域的人类活动主要包括土地利用变化和水利工程建设。Lin等通过流域1985年和2006年两期土地利用数据，应用SWAT模型模拟分析土地利用变化的洪枯径流响应。结果表明，由于林地的减少、建设用地的增加，在相同的降水条件下，年径流略有增加，增幅为2.3%～3.3%。表明土地利用对径流系列的影响与径流系列的变化趋势是相符合的。
但两个水文站的径流变化与流域降水变化也存在一定的差异。图4（e）显示了流域降水量主周期变化（20～21 a）与安溪站基本同步，20世纪80年代后与石砻站非同步明显。3.2节内容结果表明，安溪站年内径流变化与流域降水的年内变化基本一致，石砻站不一致明显。在相同的气候背景和相似的土地利用变化条件下，石砻站年际、年内径流演变与流域降水演变的差异幅度较安溪站大，可初步推测石砻站的径流受人类活动的其他干扰较大所致，即与大型水利工程的建设有关。多年调节的山美水库的建成，包括1979年-1982年保坝扩蓄工程的竣工，对石砻站径流的年际尤其是年内的变化，产生比较大的影响。而1989年建成的龙门滩引水工程，将闽江水系大漳溪干流的径流，跨流域引入晋江水系东溪上游的湖洋溪，进入山美水库统一调蓄，对于石砻站径流年际和年内的平稳变化影响显著。图8可以看出，龙门滩工程月均引水量增加明显（图8（a）），且安溪站年径流占石砻站年径流的百分比下降趋势显著（图8（b））。可见，石砻站径流序列的变化与以山美水库为主的人类活动密切相关。
综上，晋江流域石砻站和安溪站的径流演变受降水和人类活动的综合影响，其中安溪站主要与降水和土地利用变化有关，而石砻站是降水、土地利用变化、龙门滩引水工程及山美水库调蓄作用的综合结果。
3.4.2石砻水文站的定量分析
为进一步分解气候变化和以山美水库为主的人类活动对石砻站径流的影响，采用SCRCQ方法进行定量估算。将1982年作为石砻站径流序列有无水库影响的分界点，其中1960年-1982年为无水库影响期，1983年-2010年为水库影响期，对两个时期的年份累积变量（径流、降水、Cv和RCD）进行线性回归分析，表3中的拟合方程中x为时间序列变量“年份”，y为相应于x的累积变量值。表3看出，各累积变量与年份的拟合方程相关系数较高，均大于0.99，F统计量均通过显著性检验表明可以用于定量评估人类活动对石砻站年际及年内径流分配特征变化的贡献率大小。
根据表3中年累积降水、累积降水Cv和累积降水RCD及其分别与年份拟合方程的相关系数，结合2.2.2节中的SCRCQ计算步骤得到，以山美水库为主的人类活动对年径流、年内径流Cv及RCD变化的贡献分别为67.17%、84.76%和71.16%，远较气候变化为大。需要指出的是，分解出的人类活动不仅包含了水利工程的调水、蓄水的贡献，也包含了土地利用/土地覆被变化及其它人类活动的贡献等。由于各因素间相互作用十分复杂，目前无可靠方法对其逐一分解。但总体上看，人类活动中的龙门滩引水工程和山美水库调蓄影响（统称为山美水库）显然较土地利用的影响为大。
4结论
（1）晋江流域两个水文站年径流整体呈微弱上升趋势，其中石砻水文站上升趋势较安溪水文站明显，且在1982年发生变异，而安溪水文站年径流序列未发生变异；年内径流趋于平坦，径流减少的月份集中在5月-7月份，增加的月份为8月-次年4月份，其中石砻水文站年内演变趋势较安溪水文站显著。
