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5000多年来,人类建设水坝的步伐一直没有停止过,古有都江堰,今有三峡工程。水坝的功能也越来越广泛,从最初的控制洪水、灌溉农田、为人畜提供生活用水,发展到为工业提供用水、发电、改善通航条件等。
毋庸置疑,大坝给人类带来了巨大的利益。但随着时间的推移,大坝带来的一些负面影响也日益凸显。
大坝的弊端
对当地
①破坏植被→水土流失
②可能诱发地质灾害
③产生环境污染
对上游
①库区移民
②淹没土地、文物
③泥沙淤积
对下游
①水量减少→入海口海水倒灌→咸潮→水质下降;
②土地盐碱化;
③入海营养物质减少,鱼类减少;
④河口三角洲萎缩;
⑤失去肥源;
⑥影响鱼类洄游;
⑦国际河流可能会引发国际争端。
水坝对生态环境的不利影响
1.水坝建设对流域水循环的影响
流域的自然水循环是指流域内的降雨落至地面,产生向地下的渗透以及地表径流,陆续汇入河湖流入内陆湖或大海;同时通过地面和水面蒸发,以及植物叶面蒸腾,又形成云层和降雨的不断循环过程。
周而复始的水循环,给流域源源不断地带来水资源,加上太阳辐射的热量,在水、土、热的环境下形成了流域特有的生态系统。在流域内建设的水利工程都是通过调配水资源,改变水资源的时空分布来达到兴利的目的。但是水资源时空分布的变化必然导致流域生态系统的变化,水多了的地方会变,水少了的地方也会变。结果都是失去了原有的生态系统,导致一些原有栖息环境中生存的特有物种濒危或消失。
人工化的水循环,是不健康的水循环,主要表现在:
(一)河流节点化。由于在河道上大量修建水库,河流的连续性、河床的连续性、河流生态的连续性被破坏,原来在河床中流动的水变成了储存在水库中的静止的水,河道干涸。天然的河流变成糖葫芦一样,由干涸的河道将一个个水库串起来,这对河流生态系统所造成的影响可以说是毁灭性的。
(二)流域水循环短路化。在自然条件下的多雨季节,流域内的水循环是比较缓慢的,降雨的大部分渗入地下,一部分地表径流进入农田、湿地和洼地,慢慢地汇入河道,注入大海。由于水循环过程缓慢,流域的大部分得到径流的补充,生态系统需水自然得到保障,而且河流中的基流持续时间比较长,不容易发生断流。
河流的干、支流大量修建堤防,下游修建大型排洪减河。遭遇暴雨时,山区的汇流直接进入河道,平原地区的涝水也由泵站大量排入河道,河道变成了洪水的高速公路,直接快速入海。这样,本来水资源匮乏的流域,在洪水季节水资源却很快地注入大海,流域的水循环周期缩短,形成短路。
(三)洪泛区水循环与河流绝缘化。对人类社会来说洪水不受欢迎,但是对生态系统来说,洪水又是不可缺少的过程。洪水为广大的洪泛区带来水资源、营养盐、肥沃的泥土、多样的物种、饵料等,洪水还可以冲洗河道和土地的污染。干旱饥渴的土地,在洪水过后的若干年内都会显现旺盛的生机。可以说,洪水是维持生态系统,特别是水生态系统的重要生态过程。
现代社会大量兴建高标准的防洪工程体系,河流不再泛滥。在除掉洪水对人类社会威胁的同时,也切断了洪水对洪泛区的生态培育过程。洪泛区的水循环过程逐渐与河流的水循环分离、绝缘化。洪泛区的生态系统得不到洪水的滋润,只能靠本地降雨来维持,必然逐步退化。
上述水循环的变化,加上人类的各种开发活动,如城市建设、高速公路、铁路、堤防建设等,将一个完整的流域切割成一个个孤立的空间,鱼类、两栖动物、水鸟、陆生小动物、大型动物的活动空间越来越小,无法自由地迁徙。生态系统的孤立化,使得动物的捕食、饮水、繁殖、迁徙受阻,影响到食物链和基因的遗传,也是造成物种退化和灭绝的原因之一。
2.大坝建设对生态环境的影响
大坝建设除了改变流域的水循环之外,还会引起很多具体的生态环境变化,甚至诱发多种灾害。
(一)可能诱发地震。大型水库建成蓄水之后,由于巨大的水压力施加于库区岩基,加之水压入岩隙降低了岩石界面的摩檫力,可能导致基础岩体结构变动诱发地震,有些库区蓄水后频繁地发生地震,造成周边居民恐慌。现在新建大坝越来越高,应当警惕诱发更高级别的地震。
(二)库区山体滑坡及涌浪。同样的道理,库区周边山体的下部被水库水体浸泡之后,也会使浸水岩体界面间的摩檫力降低,加之库区周边局部降雨频率增加,产生山体坍塌和滑坡的事故增多。这不仅会破坏山体植被,当滑坡体量巨大时,会产生类似海啸的巨大涌浪,有的浪高可达十余米,威胁库区航船安全,冲毁对岸的村庄,甚至威胁大坝的安全。
(三) 库区水生态系统演替。水库建成后,原有河流形态消失,转变为深水人工湖泊。水体流速减小,水深较大的水库底层水温常年较低。原有的河流生态系统很难适应这种变化,大部分河流原生物种消失,逐步演替为外来种为主的湖泊生态系统。其结果是河流有价值的生物多样性减少,普遍存在的物种增加。
(四)库区水质变化。流动的水体可以通过水面向水体赋氧,水中溶解氧含量较高,水体自净能力高,流水不腐。形成水库之后,水体长期接近静止状态,加上周边流入水库的污染物长期累积,库区水质不断恶化,甚至出现富营养化现象,水华增多。这种现象实际也是库区生态失衡的结果。
(五)库区水体温度成层。在冬季水库表层水温降低,达到4℃时水体密度最大,沉入库区底部。春季以后,气温不断升高,表层水体温度也不断升高,密度减少,在水体流动较少的条件下往往形成水温上高下低的温度分层现象,使底部水温常年较低。如果电站的进水口及农业取水口位置较低,就会放出低温水。用于农业灌溉会减产,河道水温降低还会影响鱼类产卵,降低渔获量。
(六)水库长期浑浊。进入春季,水温尚低而气温逐渐升高,这时如果流域产生较大的降雨,在水土流失区浑浊的径流进入库区,由于地面流入的水温高于库区水温,这些浑浊径流会悬浮在库区水面,长期不能下沉。其后果是浑浊水体遮挡了阳光,影响水生植物和鱼类的生长,也影响库区景观和水质。
(七)增加温室气体排放。如果水库蓄水前清库不彻底,留有大量树木和生活垃圾,蓄水后在厌氧条件下腐烂,会产生有害的温室气体。有的研究报告指出其排放量很大,这一结论还需要进一步观察和研究。
(八)阻断河流鱼类通道。河流中鱼类和虾蟹等在产卵、觅食和生命的一些阶段需要在河流中上下移动,大坝建成后阻断了水生动物的通道,威胁到他们的生存。现有的鱼道和其它过鱼设施还不能有效保障鱼类等的必要移动,造成某些物种濒危甚至消失。下游鱼类等水生动物的饵料多来自上游,水库建成后这些饵料很多沉积在水库里,使下游鱼类因缺少食物而减产。
(九)下游断流。河流上游大量修建大坝,蓄水以满足发电、供水、灌溉等用水需求,在蓄水期下泄水量很少,常造成河道断流。海河流域各河下游河段基本常年干涸,在城市段多修建橡胶坝形成水面,维系河流景观。由于缺少水源,大多用中水作为景观用水,水质较差,河流生态系统彻底破坏。
(十)下游河床的冲刷和粗化。河流修建大坝后,上游来水挟带的泥沙多沉积在水库之中。发电下泄的水流是落淤后的清水,具有较强的冲刷能力,往往造成下游河床的冲深下切,或造成下游堤防的淘刷,危机堤防安全。谭老师地理工作室综合整理同时,大坝下游较细颗粒的河床质被冲走之后,留下大颗粒的河床质,呈现河床粗化现象。河床质的空隙是水中昆虫的栖息地,河床粗化影响水中昆虫的生息,它们是某些鱼类的饵料,因此河床粗化也会影响到河流生态系统。
(十一) 下游河湖关系改变。我国的长江下游连通洞庭湖、鄱阳湖和太湖。这些湖泊既是洪水季节分纳长江洪水之处,在枯水季节也需要长江来水的补充,河湖的生态系统也存在不可分割的联系。三峡大坝建成之后,谭老师地理工作室综合整理由于下游河床下切,枯水季节长江水位下降数米,洞庭湖和鄱阳湖从长江补水困难,湖泊萎缩乃至干涸的事件增多。2013 年以来几乎连年出现接近干涸的状态,湖底变草场。
正是因为大坝出现了上述众多的弊端,于是不少国家开始了拆除大坝的历程,美国就是一个典型例子。
据环保组织“美国河流”介绍,过去100多年中,美国已拆除了1100多座大坝,其中近800座是在最近20年拆除的,仅2012年就有65座。
大坝,曾被视为现代工程的壮举,是人类改造大自然的标志,如今,它们正在被拆除。大坝的拆除折射出了美国人对待河流态度的巨大转变,河流的作用不再只是水力发电、农业和经济增长的工具。
拆坝的原因总结
①大坝综合效益下降,维护成本增加;
②废弃旧坝存在安全隐患;
③影响生态环境,破坏生物多样性;
④环保理念的转变,恢复河流的自然生态环境;
⑤能源结构的调整。
那到底是建大坝还是拆大坝?我个人认为,我们应该非常尊重反坝派的一些观点。人类在改造自然的同时一定要学会尊重客观规律,要充分吸收反对者所关切的问题,在水利工程的规划设计建造中进行相应的设计,将水库大坝的负面影响降到最低程度才是正确的科学态度。
流域开发的答题模板
1.分析流域综合治理与开发的总体结构
流域综合开发是针对流域内的优势要素,使效益最大化,但流域问题往往直接影响流域开发的实施,因此流域综合开发应以问题治理为中心,以优势要素开发为重点,两者兼顾,实现全流域生态、经济、社会的全面协调和发展。总体分析思路如下所示:
2.流域的开发方向
基本原则——因地制宜、发挥优势、注重环保。不同河段开发重点不同:
河流中上游
地势起伏大、流量大的河段,侧重水力资源的开发,布局高耗能产业
河流中下游
地势平坦,水流平缓,河面宽阔,流量稳定,侧重航运、灌溉农业、养殖业的开发
河流冲积平原
发展农业
3.流域开发的自然地理背景分析思路
4.答题模板
(1)河流的水能开发条件
条件
常用答题用语
水量
流域内降水丰富,河流径流量大
落差
河流落差大
地形、地质
良好的地形、地质条件有利于水电站的建设
(2)河流的航运条件
条件
常用答题用语
自然条件
地形
地形平坦,水流平稳
径流
降水丰富,河流流量大;降水季节分配均匀,径流季节变化小
结冰期
无结冰期(或结冰期短),通航时间长
通航里程
河道宽阔平直,通航里程长
社会经济条件
经济
流域内经济发达,运输量大
人口、城市
流域内人口、城市密集,客货运输量大
(3)河流的治理原则与措施
①流域洪涝灾害的防治措施:
常用答题术语
治理方向
治理措施
上游
调洪
修水库、植树造林
中游
分洪、蓄洪
修水库,修建分洪、蓄洪工程
下游
泄洪、束水
加固大堤,疏浚河道,开挖新河道
②流域环境问题的治理原则:
上游水源地
一般以保护森林、保持水土、保护湿地等生态保护为主
中游河段
以防洪为主
下游河段
一般以防治污染、保护湿地等为主
(二)水利工程的评价思路
水利工程的评价包括工程建设可行性评价和建成后对周边环境影响的评价两大方面。可行性评价主要从水利工程的自然条件和社会经济条件两个方面分析。影响评价则需要从有利和不利影响两个方面分析。谭老师地理工作室综合整理
1.可行性评价
(1)自然条件:
自然条件包括资源条件和工程条件:
自然条件
具体内容
资源条件(水能丰富程度)
流量大,落差大,水能丰富
工程条件
峡谷河段,筑坝工程量小
地质基础好,安全性好
(2)社会经济条件:
①市场条件:经济发达,人口稠密,市场广阔。
②工程条件:移民少,淹没农田少,生态破坏小,有利于工程实施。
2.影响评价
水利工程影响评价首先要采取一分为二的观点,即任何水利工程的修建既有利也有弊;其次要运用综合的观点,即必须全方位、多角度地认识水利工程所产生的影响。
有利影响
不利影响
①经济效益:产生防洪、发电、航运、灌溉和旅游等综合经济效益。
②生态效益:调节库区气候,缓解生态环境压力;拦截泥沙,降低河流含沙量;改善水质
①上游地区(库区):库区蓄水会淹没原有生产、生活设施以及文物古迹等;改变库区原有生态环境,水域内害虫滋生,可能导致传染性疾病蔓延。
②下游及河口三角洲地区:河流带来的泥沙大大减少,土壤自然肥力下降;入海径流量减小,海浪对海岸的侵蚀加重,河口三角洲不断缩小;由于海水倒灌、生态破坏和入海营养物质减少,河口的渔业资源锐减
【真题剖析】
(2016·全国卷Ⅱ)阅读图文材料,完成下列要求。
罗讷河发源于瑞士境内的冰川,在法国境内的流域面积占流域总面积的94%,历史上曾是一条“野性”河流,经常洪水泛滥。19世纪以来,法国对罗讷河进行多次整治,并于1931年成立“国立罗讷河公司”,作为罗讷河综合整治和开发的唯一授权机构。下图示意罗讷河流域的地形。
(1)下表列出罗讷河整治不同阶段的主要措施。请在下列整治和开发目标中进行选择,完成表格。
整治和开发目标:防洪 改善水质 发电 增加生物多样性 土地开发 开采河沙 改善航运条件
阶段
时间
主要措施
主要整治和开发目标
第一阶段
19世纪40年代至20世纪20年代
整治河道,裁弯取直,消除河道分汊。
①________、________。
第二阶段
20世纪20~80年代
进行梯级开发,整理河谷滩地等。
②________、________、________。
第三阶段
20世纪90年代以来
恢复弯曲河道及河道分汊。
恢复河流生态。
(2)说明法国为整治和开发罗讷河而成立“国立罗讷河公司”的原因。
(3)说明“恢复弯曲河道及河道分汊”对恢复河流生态的作用。
【答题规范】
一、知其地——在哪里
由图中经纬度信息可知,罗讷河流域位于欧洲西部,气候终年温和多雨,径流量终年比较稳定,季节变化不大。
二、审其问——答什么
分析三个设问可知:第(1)问要求完成表格,可根据所学知识进行分析,考查考生的综合分析能力。第(2)问要求回答设立“国立罗讷河公司”的原因,主要是对题干材料的概括和归纳,考查考生的获取信息能力及综合分析能力。第(3)问要求回答“恢复弯曲河道及河道分汊”对恢复河流生态的作用,考查考生的综合分析能力。第(1)问中的“裁弯取直、消除河道分汊”“恢复弯曲河道及河道分汊”是完全对立的,且第(3)问要求分析“恢复弯曲河道及河道分汊”对恢复河流生态的作用,这就要求考生做到:时代不同,应对措施不同甚至相背,要用发展的眼光看问题,要用辩证的思维分析问题。
三、析其材——用何答
第(1)问,主要考查河流的整治措施及其作用。整治河道、裁弯取直、消除河道分汊可以加快洪水下泄,从而达到防洪的目的,同时也具有改善航运条件的作用。进行梯级开发的主要目的是发电,同时起到改善航运条件的作用,而整理河谷滩地是土地开发的重要措施。
第(2)问,罗讷河流域面积广,跨越行政区多,涉及部门众多,成立“国立罗讷河公司”可以进行统一管理,实现全流域的综合治理。
第(3)问,恢复弯曲河道及河道分汊可以减缓河流流速,增加湿地面积,增强河水的自净能力,从而起到恢复河流生态、增加生物多样性、改善水质的作用。
【尝试解答】
(1)①改善航运条件 防洪 ②发电 改善航运条件 土地开发(防洪)
(2)因为河流跨多个行政区,涉及水资源利用、航运、防洪、发电、土地利用等多方面的利益,由国家唯一授权机构才能协调各行政区、各部门的利益,并从河流整体进行综合整治,以实现整治效益最大化。
(3)恢复河流的自然状态(自然河道、沿岸湿地等),扩展河道宽度,延长河流长度,降低河流流速和洪水峰值;恢复河流生态系统,增加生物多样性;增强河流的自然生产力和对污染的净化能力。
考点1:流域的综合开发
1.(高考全国卷Ⅱ)阅读图文材料,回答下列问题。
罗讷河发源于瑞士境内的冰川,在法国境内的流域面积占流域总面积的94%,历史上曾是一条“野性”河流,经常洪水泛滥。19世纪以来,法国对罗讷河进行多次整治,并于1931年成立“国立罗讷河公司”,作为罗讷河综合整治和开发的唯一授权机构。下图示意罗讷河流域的地形。
(1)分别指出罗讷河上游(瑞士境内)、北部支流(索恩河)和地中海沿岸支流径流量的季节变化。
(2)下表列出罗讷河整治不同阶段的主要措施。请在下列整治和开发目标中进行选择,完成下表。请将选出的各整治和开发目标填写在相应位置。
整治和开发目标:防洪 改善水质 发电 增加生物多样性
土地开发 开采河沙 改善航运条件
阶段
时间
主要措施
主要整治和开发目标
第一
阶段
19世纪40年代至20世纪20年代
整治河道,裁弯取直,消除河道分汊
①________、____________
第二
阶段
20世纪20-80年代
进行梯级开发,整理河谷滩地等
②_______________、_________________、
第三
阶段
20世纪90年代以来
恢复弯曲河道及河道分汊
恢复河流生态
(3)说明法国为整治和开发罗讷河而成立“国立罗讷河公司”的原因。
(4)说明“恢复弯曲河道及河道分汊”对恢复河流生态的作用。
2.(2021·北京人大附中高三模拟)阅读图文材料,回答下列问题。
材料一 永定河流域示意图。
材料二 卢沟桥西侧有一座清康熙年间“察永定河”石碑,刻有“浑流推浊浪,平野变沙滩,廿载为民害”的碑文,永定河在三家店出山,过去经常在卢沟桥段决堤改道,史称“无定河”。
材料三 永定河流经京津等大城市,沿岸地区工农业发达,上游植被退化严重,平原河段淤塞严重。2016年,永定河生态修复工程启动,沿线新建或改建12处河道湿地公园,沿岸环境明显改观。
(1)简述永定河易在卢沟桥段决堤改道的原因。
(2)说明永定河在开发利用过程中产生的主要问题,并列举两项应对措施。
(3)说出河道沿岸湿地公园的生态环境效益。
考点2:水利工程的建设与评价
(高考重庆卷)下图示意三峡库区滑坡频率(月滑坡次数占全年滑坡次数的百分比)与月均降水量关系。读图,回答1~3题。
1.上图表明该区滑坡多发的诱因是( )
A.年降水量少
B.夏季降水多
C.冬季降水少
D.降水季节分配均匀
2.三峡水库蓄水后库岸滑坡概率增大,主要是因为水库水体的( )
A.流速减小
B.流速加大
C.水位涨落
D.水位稳定
3.三峡水库蓄水后库区渔业天然捕捞量增加,其主要原因是( )
A.水生植物增加
B.水体富营养化
C.鱼的种类增加
D.水面面积扩大
4.(2021·济南高三一模)阅读图文资料,完成下列要求。
乌干达位于东部非洲,是世界人均电力消费最低的国家之一。中国与乌干达合作建设的卡鲁玛水电站(图甲)于2013年12月正式开工,该项目为乌干达历史上最大的水电项目,位于乌干达北部维多利亚湖白尼罗河下游,靠近默奇森瀑布国家公园。卡鲁玛水电站为径流式水电站(图乙),此类水电站按照河道多年平均径流量及所可能获得的水头进行装机容量选择。在建设过程中,该项目实施“绿色施工”,打造生态友好水电站。该项目已于2018年完工并正式发电,每年为乌干达提供40亿度低廉稳定的电力,同时为乌政府提供2亿多美元的电力收入。
(1)卡鲁玛水电站虽为径流式水电站,但发电量却比较稳定。简要分析形成的自然原因。
(2)与高水坝发电站相比,说明卡鲁玛水电站采取径流式发电站建设方式的主要优势。
(3)分析在水电站建设过程中,该项目开展“绿色施工”的目的。
参考答案
考点1:流域的综合开发
1.【解题流程】
【尝试解答】 (1)上游(瑞士境内):有春汛,夏季径流量大,冬季为枯水期。北部支流(索恩河):全年径流量比较稳定,无明显枯水期。地中海沿岸支流:夏季为枯水期,冬季为丰水期。
(2)①改善航运条件 防洪 ②发电 改善航运条件 土地开发 (防洪)(注:填写顺序不分先后)
(3)因为河流跨多个行政区,涉及水资源利用、航运、防洪、发电、土地利用等多方面的利益,由国家唯一授权机构才能协调各行政区、各部门的利益,并从河流整体进行综合整治,以实现整治效益最大化。
(4)恢复河流的自然状态(自然河道、沿岸湿地等),扩展河道宽度,延长河流长度,降低河流流速和洪水峰值;恢复河流生态系统,增加生物多样性;增强河流的自然生产力和对污染的净化能力。
2.解析:(1)从图中可以看出,卢沟桥段上游流域面积大,支流众多,汇水面积大,汇水量大;河流出山后卢沟桥段河道变窄,河流受河道的束缚上升;水量大,流速加快,对河岸的冲刷力强;从小图中可以看出,河道弯曲,左侧为凹岸,侵蚀作用强,易决堤。(2)永定河流经京津等大城市,沿岸地区工农业发达,水资源过度开发,河道断流,径流量减少;人口密集,水质污染严重;上游植被退化严重,含沙量增加;平原河段淤塞严重,径流量季节变化加大,部分河段防洪能力不足。针对水资源不足的问题,可跨流域调水补充水资源不足,从节流的角度看,合理利用水资源,发展节水农业;针对水污染的问题,进行污水处理,再生水循环利用;针对含沙量增加,可在河道沿线植树种草,恢复植被;针对部分河段防洪能力不足,可在下游疏浚河道,加固河堤。(3)湿地公园可以增加植被覆盖,可增加下渗,起到涵养水源、调节径流的作用,湿地有蓄水作用,可蓄洪防旱、调节小气候,公园可美化环境,为生物提供栖息地,保护生物多样性。
答案:(1)上游流域面积(汇水面积)大(支流众多,汇水量大);河流出山后卢沟桥段河道变窄;流速加快对河岸的冲刷力强;河道弯曲,左侧为凹岸,侵蚀作用强,易决堤。
(2)问题:水资源过度开发,河道断流(或径流量减少);水质污染严重;含沙量增加;径流量季节变化加大,部分河段防洪能力不足。
措施:跨流域调水补充水资源不足;合理利用水资源,发展节水农业;污水处理,再生水循环利用;河道沿线植树种草,恢复植被;下游疏浚河道,加固河堤。
(3)涵养水源、调节径流、蓄洪防旱、调节小气候、美化环境、保护生物多样性。
考点2:水利工程的建设与评价
1.B 2.C 3.D
【解题流程】
4.解析:(1)发电量稳定是因为径流丰富稳定,这是卡鲁玛水电站所在河段径流丰富稳定的原因。对照图中所示信息,容易锁定“降水特征、湖泊调节”两个因素。卡鲁玛水电站位于东非高原,属于非地带性热带草原气候(海拔高,气温低,对流弱,降水少),常年受赤道低气压带控制,雨季较长;位于乌干达北部维多利亚湖白尼罗河下游,受湖泊的调蓄作用与补给作用,全年河流径流量大且较为稳定。(2)可从淹地移民、成本、工期、生态破坏等角度分析。(3)可从避免污染、减轻生态破坏、减少干扰等角度来组织答案。
答案:(1)常年受赤道低气压带控制,雨季较长;受湖泊的调蓄、补给作用,全年河流径流量大且较为稳定。
(2)因地制宜开发可以节省投资,缩短工期;上游蓄水较少,减少土地的淹没面积;减少移民数量;减少对上游流域生态环境的破坏等。
(3)减少对国家公园生态环境的破坏及对野生动物的干扰;避免对河流产生污染;减少周边区域水土流失;避免对当地居民和游客的干扰等。
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