橡膠壩的產(chǎn)生可追溯于20世紀(jì)50年代末,其是隨著高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展而新興的一種水工建筑物。世界上首座橡膠壩于1958年在美國研究建造,時至今日,世界各國已建立起數(shù)萬座橡膠壩,從而達到發(fā)電、分水、臨時引水、阻擋泥沙、灌溉等目的。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人類的大規(guī)模筑壩攔截行動,已逐漸發(fā)展成為河流生態(tài)環(huán)境受人類活動影響最顯著、最廣泛、最嚴(yán)重的事件之一。根據(jù)初步統(tǒng)計,目前全世界已建成數(shù)十萬座大中型水壩,隨著橡膠壩數(shù)量的急劇增加,越來越多的專家、學(xué)者開始更深入思考橡膠壩在蓄水、阻泥的過程中是否會對水質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定影響,未來對于橡膠壩的建立是否更應(yīng)該謹慎思考。
1.橡膠壩概述
橡膠壩工程,是一種采用新型高分子合成材質(zhì)制成的壩體建筑。使用強度合成纖維物做受力骨架,內(nèi)外涂敷橡膠作保護層,加工成膠布,將其用錨固定于底板上成封閉狀的壩袋。然后將其與河床固定,沉入海床,在需要堤壩時注入水或空氣形成堤壩。起到溢流、控制上游水位、發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運、防洪、擋潮等作用。在不需要阻隔斷水時,只需要把水或空氣放空,即可恢復(fù)河流原樣。在城市供水、園林美化、防汛以及灌溉等方面有著極為廣泛地應(yīng)用。
橡膠壩主要用途:用作灌溉系統(tǒng)的大型進水閘、分水閘、節(jié)制閘等;灌溉渠道的臨時飲水壩;低水頭的滾水壩;在多沙河灌溉區(qū)上的擋沙水閘;代替河道上的水閘;加高水庫的溢洪道,增加蓄水量和發(fā)電水頭;代替船閘系統(tǒng)的閘門;擋潮堤壩;臨時圍堰;曬鹽場的擋水堤;自來水或污水處理廠的控制閘門;在河道上建橡膠壩形成人工湖,美化環(huán)境等。橡膠壩因其優(yōu)點眾多得到廣泛地應(yīng)用,但是隨著橡膠壩數(shù)量的增多,許多河流逐漸表現(xiàn)出受人類嚴(yán)重干擾的問題。越來越多的專家、學(xué)者對橡膠壩也產(chǎn)生了一些新的思考,越來越多橡膠壩的產(chǎn)生,在一定形式下對環(huán)境必然會產(chǎn)生一定程度影響。
2.修建橡膠壩對水質(zhì)的影響
修建橡膠壩后,對水質(zhì)改善具有一定的積極作用。建壩后,水量聚集、沉降、吸附作用會有一定增強,但也有研究表明泥沙沉積將會加大河道中重金屬的富集。
2.1橡膠壩對氨氮、CODCr等理化指標(biāo)的影響
選取英額河(流經(jīng)清原縣城段)最上游的一個橡膠壩為研究對象,設(shè)置4個監(jiān)測點位,測量監(jiān)測點位的CODCr和氨氮,初步研究橡膠壩對河流水質(zhì)的影響。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理分析,壩前氨氮濃度升高,CODCr濃度降低。分析發(fā)現(xiàn),水流流至壩前時,流速逐漸降低,甚至?xí)趬吻白優(yōu)殪o水區(qū),使得氨氮在此進行一定富集而出現(xiàn)濃度升高的現(xiàn)象;而CODCr易吸附在懸浮固體上,濃度隨懸浮固體的沉降而減小。
橡膠壩建成前后的新薛河和大沙河水質(zhì)均出現(xiàn)變好的趨勢,CODCr由原本的30~40mg·L-1下降至25mg·L-1左右,全年滿足地表三類水標(biāo)準(zhǔn)。分析發(fā)現(xiàn),可能是由于建壩后水量蓄積滿足了河流的生態(tài)水量。河流生態(tài)用水量充足,水利停留時間延長,增加了河流的物理沉降、化學(xué)沉降、生物降解的時間、效率和總量。且隨著時間的延長,水中微生物、植物的吸收降解作用也會逐漸增強,因此橡膠壩中的水質(zhì)出現(xiàn)變好的趨勢。
分析閘壩、滾水壩和大壩(水電站、水庫)等對河流水質(zhì)的影響研究發(fā)現(xiàn),河流在進入閘壩影響范圍內(nèi),CODCr沿水流方向明顯下降;氨氮沿水流方向則緩慢上升;且閘壩內(nèi)水體中部分污染物均有一定程度降解,對水體起到了凈化作用。
2.2橡膠壩對重金屬的影響
研究小埠東橡膠壩對沂河臨沂城區(qū)蓄水段沉積物重金屬分布和富集的影響。利用柱狀沉積物采樣器在橡膠壩前2km處(對照)和壩前50m處分別采取原位柱狀沉積物,在比較分析典型重金屬Cu、Pb、Cd、Cr、Hg和As分布特征的基礎(chǔ)上,對重金屬污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險進行評價。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),橡膠壩的建成改變了沉積物重金屬的分布及富集狀況,促進壩前沉積物中重金屬的富集,且Hg和Pb濃度最大,具有極強的生態(tài)危害。
3.修建橡膠壩對生態(tài)環(huán)境的影響
修建橡膠壩后,可能給生態(tài)系統(tǒng)帶來一定負面影響,在一定程度上降低生物的多樣性。
通過對英額河上橡膠壩的研究發(fā)現(xiàn),橡膠壩的運行把河流分成流水生境和相對靜止生境2種,使大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,對物種數(shù)、總個體數(shù)和生物多樣性指數(shù)都產(chǎn)生一定影響,在一定程度上降低了大型底棲動物的多樣性。
同時,橡膠壩的建成進一步促進河流生態(tài)系統(tǒng)的破碎化,影響魚類等遷徙、組織物種擴散和連續(xù)性,導(dǎo)致河流緩沖區(qū)域內(nèi)物種多樣性降低。筑壩也導(dǎo)致河流日流量急劇變化,降低下游棲息地和水生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和河道沖刷,大量顆粒泥沙在河道中沉降,改變了下游河床基質(zhì),降低下游孵卵棲息地的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,從而影響魚類、底棲動物等的生存。
4.結(jié)論
橡膠壩的建立及后續(xù)運行對水質(zhì)有一定的改善作用,可為人類帶來很多益處,但是越來越多橡膠壩的建成在無形中也會為生態(tài)環(huán)境帶來一定影響,對生物多樣性等帶來危害。因而相關(guān)管理部門在今后對橡膠壩的建設(shè)及管理中,應(yīng)充分考慮其對河流水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的影響,在改善水質(zhì)的同時,最大程度降低其對環(huán)境的影響,更好地發(fā)揮橡膠壩的作用。