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大坝建成蓄水后会造成上下游河流生态环境发生显著改变，但经过多年运行后，往往形成新的平衡。水库报废拆除大坝后，生态平衡将再次被打破，不过这并不是一个简单的逆过程，生态系统往往不会完全自动恢复。相反，拆坝有可能对生态环境造成新的胁迫。拆坝带来的生态环境影响可分为物理影响、化学影响、生态影响及社会环境影响等四类，各种影响之间相互联系，呈现出时间和空间上的相继性。 水库报废会造成广泛影响（表4.1），各种影响之间相互联系。拆坝后，河流连续性得以恢复，消除了库内淤积泥沙运动的障碍；同时，库区静水条件向动水条件的转化为库内泥沙冲刷提供了动力，泥沙将向下游扩散。河流地貌、水质、洪水等条件都将因河流水文条件和泥沙运动规律的改变而改变，并进一步影响湿地、水生生境和滨河滨湖植被的分布、面积和类型。其中直接影响的是河流水文条件和泥沙运动规律，水文影响又更为基本，其余影响均为水沙过程改变的次生影响，各类影响最终体现为社会影响和经济影响（图4.1）。 拆坝的各种影响之间还表现为时间和空间上的相继性（图4.2）。从空间尺度看，大坝拆除会对紧邻大坝的区域和库区产生重大影响，水生生物可以恢复向上游洄游；库区泥沙侵蚀输出库外，库内河道重新形成，营养盐和污染物随之向下游输移；由于自然水情的恢复，库内水位下降，水力滞留时间变短，滞温现象消失；库内湖泊生境重新转变为河流生境，适宜湖泊生境的物种减少，适宜河流生境的物种则增加，裸露的地表重新有植物定居。从时间尺度看，河流地貌、水生态系统对拆坝的响应随时间而演变。大坝一旦拆除，库内泥沙既开始侵蚀输出，经过相当长时间后，库内可能形成新的稳定河槽；库内裸露泥沙很快就会有植被定居，并逐渐演替为稳定、功能完善的群落；尽管水质在大坝拆除初期时常退化，但自然恢复最终会导致水生栖息地环境改善，鱼类数量常常回升，还可能导致不同于建坝前的水生生物种群出现。 
图4.1 水库报废影响的层次划分示意图 
图4.2大坝拆除生态环境影响的时空影响 （1）水文 拆坝产生的水文影响与水库调节库容、泄流能力、调度规则及库区地下水补给等因素相关，而且对上游、库区和下游的影响明显不同。 拆坝对上下游生态环境影响的宏观过程时空特征分别见图4.3~图4.5。 
图4.3 水库报废对上游生态环境影响的宏观过程 
图4.4 水库报废对库区生态环境影响的宏观过程 
图4.5 水库报废对下游生态环境影响的宏观过程 拆坝可完全逆转建坝带来的水文影响。调蓄能力小的水库报废对河流水文条件的影响也小，如径流式水库大坝报废拆除对河流水文条件几乎不产生影响；调节库容较大的水库报废则对河流洪峰流量、枯水流量、流量变化幅度以及流量历时和变率有显著影响。拆坝后，库区水位大幅降低，顶托作用消失，上游河段的水力坡度和水流流速因此增加；随着水库调蓄能力丧失，水库对下游河道径流的均化作用将消失。 拆坝还将对库区周边的地下水补给产生明显影响，取决于库区的水位降落幅度、水力坡度和水流流速的增加幅度，以及枢纽区和库区水文地质条件。 （2）泥 沙 我国西北地区很多水库报废主要由于泥沙淤积的原因。拆除大坝后，由于河流连通性的恢复，坝前淤积的泥沙也将重新运动，很可能对下游河流生境产生重大影响，特别是当泥沙中含有污染物时。 拆坝对泥沙输移的影响与建坝对泥沙输移的影响密切相关。当水库建成时间很短或建坝对泥沙输移规律的影响很小时，拆坝对泥沙输移的影响也很小；若库区淤积了大量泥沙，特别是淤积改变了河道水力几何形态时，拆坝对泥沙输移规律的影响将会较大。 小型径流式水库报废后，淤积的泥沙可能绝大部分被水流冲向下游；库容大的水库报废后，可能仍有大量的泥沙保留在原地。库内泥沙侵蚀、输移将造成下游河流浊度增加。泥沙级配是影响泥沙输移的重要因子，细颗粒泥沙在运动过程中也有可能沿程淤积下来，形成沙岛和洲滩；而淤积在库区的粗沙也可能被冲刷，在平均流量条件下，其输移距离通常较短，但在洪水期间，可能被冲刷至较远的下游，粗沙也可能沿程沉积形成粗沙沙洲。泥沙在下游沉积导致河流地形地貌改变，在生态上可提供较理想的生境，但是细粒泥沙可能覆盖原有生境，阻塞河床基质之间的空隙，破坏鱼类产卵生境，造成鱼类死亡；还可能堵塞下游航道、取水口等。因此，需要对泥沙输移和沉积对水生生境的影响进行预测。 当水库上游有人居住和存在工农业生产活动时，重金属、有机与无机污染物等经常随水流进入水库，溶解、沉积或吸附在库内淤积的泥沙内，污染物的量和特性可以通过流域土地利用方式、地质状况进行评估。水库报废导致淤积的泥沙重新运动，泥沙中吸附的污染物也将随之扩散，可能严重影响下游河道的水质。 （3）地形地貌 1）库内侵蚀 水库报废拆坝将导致库区和上游河段流速加快，水流挟沙能力增大，淤积在库区的泥沙重新运动，通常会在坝址处形成一个明显沟头，从而导致溯源侵蚀（headcut erosion）现象的发生。淤满泥沙的大坝拆除后，溯源侵蚀通常以沟头切割的方式从坝址开始不断地向上游发展，纵向层层剥蚀，较大幅度地调整河道比降，直至河道比降稳定或遭遇不透水的阻碍物。通过溯源侵蚀，水库上下游河段将逐步达到相对稳定的比降，达成新的动态平衡，所需时间通常与泥沙淤积数量、泥沙级配等因素有关。这种新的平衡有时近似于建坝前的平衡状态，但更多时候并非如此。很多情况下，水库报废之后，库区淤积的泥沙既有部分被冲刷至下游，又有很大一部分仍然停留在原地；在另一些情况下，淤积的泥沙全部被冲刷完成后，原库区及其上游河床和河岸堤防继续被水流冲刷侵蚀，河床下切并可能横向变形，当深切至临界岸高，最终岸坡坍塌而河道展宽（图4.6）。 没有淤满的水库拆坝后，库内泥沙的传输与淤满的水库不同。低水头坝库内泥沙淤积分布为多数泥沙沉积在远离坝址的上游库段，紧邻坝址的库段淤积很少。这种情况下，库内仍然为净侵蚀，但不会出现沟头切割，侵蚀的泥沙大多重新沉积在下游库段的凹处，使库内河床比降增加，输移出库的泥沙数量较少。 
图4.6 低水头坝拆除后地貌调整的河道演变模型 2）坝址下游河道地貌形态 坝址下游河道将通过新的调整来适应拆坝后泥沙浓度和负荷量的增加。有两种不同的概念模型解释河流地貌形态的变化，两种模型都认为拆坝后库内释放的泥沙类似沙波，沙波的运动方式决定着下游河床高程和泥沙输移的变化。第一种模型认为沙波的运动方式以弥散为主，初始的沙波在原地衰减，河道演变的格局类似典型的扩散过程；第二种模型认为沙波运动以为平移/对流为主，沙波以不变的振幅向下游运动。 沙波在坝址下游的运动方式决定了影响范围和程度（图4.7）。推移质以弥散形式传输，紧邻坝址的下游受到影响最大且持续时间较长，其浓度与距离的关系为指数形式，随距离增加总负荷量减小，产生的影响递减；悬移质由于停留和弥散而衰减，其峰值浓度和负荷量随距离减小，但减小的速度小于推移质，产生的影响也递减；溶解质以平移方式传输，在河流吸附有限的情况下，浓度与距离的关系为直线，在下游较远河段内峰值浓度和总负荷量基本不变，影响波及下游较远的河段，可能到达敏感的受纳水体。但溶解质运动速度快，对于某一河段而言，溶解质浓度的增加是暂时的，影响持续时间短。短时间内，下游河道调整的结果为河床基质和河道形态的变化，最终结果为河流-漫滩系统的变化。较长时间后，泥沙供给恢复自然水平，可能增加河道横向移动和漫滩表面侵蚀。 
图4.7 拆坝后颗粒物质和溶解质通过平移-弥散方式传输 化学影响主要表现为拆坝对河流水质的影响。大坝建成蓄水后，库内水体流速慢，滞留时间长，有利于悬浮物的沉降，可降低水体浊度、色度；但也会导致水体氧损耗，水温、PH值改变，气体过饱和，富营养化，盐度增加，水体及沉积物中污染物浓度改变等；另外，可能在较深的区域产生厌氧性水体。高坝溢流泄洪时，高速水流也会造成水中氮氧含量过于饱和，进入下游河段会引起气泡病，导致鱼类死亡。水库报废大坝拆除后，上述对水质的不利影响可以得到缓解。但库内淤积的泥沙重新运动会带来下游水体浑浊度上升，特别是吸附有污染物泥沙扩散到下游后，可能严重影响下游河道的水质。 水库报废拆除大坝后，河流的连续性得以恢复，对河流生态系统有重要意义。 （1）河床基质与水生生境 河床基质是重要的生境特征。拆坝后，河道形态调整及泥沙冲淤变化使河床基质发生改变。如果库内细颗粒泥沙侵蚀使得下层的砾石和卵石重新出现，鱼类的生境质量将得以改善，尤其是拆坝消除了河流上阻隔鱼类洄游的屏障，鱼类可以到达上游的重要生境，迁徙的鱼类数量往往回升，水生昆虫及其他生物体的数量和多样性可能增加。美国Snake河以前的鲑鱼产量是整个哥伦比亚河流域的45％，但四座大坝建成以后，大马哈鱼数量和种类急剧减少。为了恢复濒危的鲑鱼种群拆除了大坝，一年后鲑鱼数量明显增加，达到建坝前水平的80％。 但是，拆坝也可能对水生生境产生负面影响。侵蚀出库的细颗粒泥沙在下游沉积减小河床渗透性，改变了河床基质的类型，影响鱼类的产卵和繁殖生境，降低水生生物的存活率、多样性和丰度。美国Colorado水库拆除后释放的大量泥沙沉积在下游12km内的河道深潭内，阻塞粗颗粒泥沙之间的空隙，造成4000条鱼死亡，并造成大型无脊椎动物种群密度降低和组成的改变。泥沙输出还会增加了下游水体的浊度，造成水质退化。如果泥沙含有持久性污染物，在毫无防范的情况下释放到下游，对水生生态系统的影响更加巨大和持久，如前述美国纽约州Fort Edward坝拆除造成的严重后果。 拆坝对水生生境的另一负面影响是物种入侵。大坝拆除后，外来种将不再受阻向上游活动，对上游生态系统造成威胁。鉴于此，有研究认为最好将水库报废拆坝过程看作对生态系统的扰动。 通常，拆坝对水生生境的影响主要与大坝几何特征、库容、库面面积、库内淤积的泥沙量及其化学成分、水库调度方式、栖息于水库中的本地或引进水生生物种群数量与结构、库区湖沼环境、下游河道稳定性等因素有关，从时间尺度上又分长期影响和短期影响。前者如水库上游河段的泥沙运动、洄游鱼类数量增加等；后者如库区水位的突然降低以及水质的短期恶化等。 （2）湿 地 拆坝将改变地表水和地下水的水文状态以及河流的输沙规律，从而导致大坝上下游滨河湿地产生多种变化。 拆坝后，由于水库的顶托作用消失，上游滨河湿地将消失或迁移；滨湖湿地也将消失或迁移，但可能在原库区形成新的沼泽湿地和河滩湿地。 对下游湿地的影响则主要通过下游河道输沙规律的变化以及地下水水文状态的变化而发生。拆坝可能在下游引起泥沙淤积，在淤积地会发生湿地植物的入侵与定居，从而产生新的河滩湿地，原湿地形态和分布范围可能变化。 （3）植 被 拆坝将同时影响水生植被和陆生植物，其影响主要与地表水和地下水的水文条件变化相关，特别是回水效应的消失以及库底出露。一般而言，拆坝可为陆生植物提供更多的生长地，而水生植物则不可避免地丧失部分生长地。 陆生植物在新增生长地的分布和类型主要取决于水文、泥沙及地形等因素。报废前的沼泽植被和湿地灌木丛很可能演化为一般性的陆地植被；周期性被洪水淹没的地区可能会发育沼泽植被；由于新增生长地土壤一般比较肥沃，容易被外来物种入侵。 水生植物群落的演替与很多因素有关，特别是拆坝后的水文条件。生长在原库区出露区域的水生植物将被陆生植物代替，而库区河段由湖泊静水生境向河流动水生境的转变也将促使水生植物群落内部发生演替现象，适应静水生境的植物将被抑制，而适应动水生境的植物将占据优势。 需要重视的是，在拆坝后的植被恢复过程中，存在外来入侵物种主宰的潜在缺陷，外来物种将降低生物多样性和野生生物的生境质量，并且很难清除。美国威斯康星州南部5个原蓄水区域出露形成的陆地区域，自行恢复的植被中没有一个是由本地植物群落主导的。美国威斯康辛州30处不同时期拆坝后的裸露地带观测显示，外来植被的定居降低了植被群落的多样性，外来种成为优势种的地点具有最低的物种多样性。 （4）河岸带 河岸带是区域生物多样性的重要孕育地带，对改善水质及河流生态系统的结构与功能有重要作用。拆坝后，库内大面积裸露的泥沙可供植被定居，河岸带可能得到恢复，有利于弥补建坝造成的河岸带生境损失。但是这些区域易被外来物种入侵，一旦成为入侵扩散的源头，反而对河岸带造成不利影响。裸露泥沙上河岸带的恢复程度与本地植被能否持久定居有关，要达到恢复目的，必须对外来种进行控制。 拆坝对社会环境的影响，其中最大、最直接的就是洪水风险。 水库大坝削弱了下游洪峰流量，同时由于下游河道漫滩遭受水淹的频率减小，逐渐被利用于耕作、建设等，下游河床萎缩是普遍现象；不合理的城镇规划也会造成河道萎缩。河道萎缩的后果是行洪能力下降。水库报废之后，洪峰流量的恢复加剧了下游萎缩河道的行洪压力，可能增加下游的洪水风险。 拆坝对区域洪水风险的影响通常包括直接影响和间接影响两方面。 （1）直接影响 水库报废拆坝改变了洪水过程。在库区及其上游地区，库区和回水效应消失，洪水位降低，淹没范围大幅减小，洪水风险降低。对下游地区，水库报废对洪水的直接影响因水库功能不同而不同。若水库有防洪功能，报废就削弱了调控洪水的能力，下游洪水风险将会增加，区域或流域的防洪规划可能需要修改；若没有防洪功能，拆坝对洪水的影响较小，甚至可能减小下游洪水风险，获得防洪效益，因为溃坝风险消失，对于病险大坝尤其如此。 （2）间接影响 河流地貌变化导致河道行洪能力改变。在库区及其上游河段，由于冲刷作用，河床下切，河道比降增加，泄流能力增强，洪水位降低，洪水风险相应降低；在下游，若河道挟沙能力不足，则会产生泥沙沉积，河床抬高，过流断面面积和河道比降减小，泄流能力降低，洪水位将被抬高，洪水风险相应增大。 我国人多地少，土地资源相对稀缺，人水争地的矛盾突出，往往难以给洪水留出更多的空间。水库通常具有或多或少的防洪功能，对很多地区的防洪安全至关重要。如果水库报废后防洪功能损失可能导致严重后果，必须慎重决策，必要时应考虑对防洪功能进行补偿。 
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