美国康乃尔大学生态学博士
现任美国佛吉尼亚理工大学助教授

阿斯旺(Aswan)大坝的设想和兴建
阿斯旺大坝对生态和环境的破坏
综合评估大坝的利弊

埃及的阿斯旺大坝曾经是埃及民众和政府的骄傲,可是这个大坝建成之后不久,它对环境的不良影响日益严重,就逐渐改变了人们对它的评价。十年前,埃及总统穆巴拉克在一次科学大会上,对参加会议的各国科学家们说:“兄弟们,姐妹们,从现在到2000年,埃及将不得不面临一些重大的挑战,你们一定要帮助我们取得胜利。这些挑战,也就是现在和将来我们所必须要面对的严重问题,需要从各个角度进行严肃的科学研究,其中最突出的就是阿斯旺大坝所造成的影响。”

阿斯旺(Aswan)大坝的设想和兴建

早在本世纪初就有一些专家建议,埃及可以在尼罗河上游修建高坝,从而调节河水流量,并扩大灌溉面积。五十年代,当时的埃及(阿联)政府制定了雄心勃勃的经济发展计划。由于埃及人口增长很快,年增长率达到百分之三,可利用的自然资源却非常有限,于是,埃及政府就希望通过修建尼罗河高坝,开发新的资源以推动经济发展。

当时的埃及政府和水利专家们认为,修建尼罗河高坝是一箭数雕的高明之举。首先,高坝既可以控制河水泛滥,又能够存储河水、以便在枯水季节用于灌溉及其它用途。埃及的可耕地主要位于尼罗河两岸以及尼罗河三角洲的洪泛区,建成高坝后可以大幅度扩大可灌溉的耕地面积,以适应迅速增长的人口。其次,大坝建成后可以产生巨大的发电能力,为工业化提供充裕而廉价的能源。再次,修造大坝所形成的巨大水库及对下游水位的调节,可以发展淡水养殖及内河航运。

埃及政府在苏联的资金和技术援助下,于1959年完成了阿斯旺(Aswan)大坝工程设计,1960年破土动工,五年后大坝合龙,1967年阿斯旺(Aswan)大坝工程正式完工。这个大坝是当时世界上最大的高坝工程,它高一百一十二米、长五公里,将尼罗河拦腰切断,在高坝内形成了一个长六百五十公里、宽二十五公里的巨大水库–纳赛尔湖。到1970年,大坝内安装的十二部水电发电机组全部投入运转。

大坝水库的巨大容量不仅调节了下游流量,防止了洪水泛滥,还利用蓄积的水量扩大了灌溉面积,因此,近一百万公顷的沙漠得以被开垦成可耕地。同时,大坝电站每年发电80亿度,解决了埃及的能源短缺问题。可以说,当时埃及政府修建阿斯旺大坝的预期目标,都一一实现了。

然而,由于当时人们认识上的局限,低估了水库库区淤积的严重性,因而对大坝工程可能的效益过于乐观。兴建大坝时形成的巨大的纳赛尔湖,由于泥沙的自然淤积,水库的有效库容逐渐缩小,因而导致水库的储水量下降。

大坝工程的设计者未能准确地估计库区泥沙淤积的速度和过程。根据阿斯旺大坝水利工程设计,这个水库百分之二十六的库容是死库容,而每年尼罗河水从上游夹带大约六千万到一亿八千万吨泥沙入库,设计者按照尼罗河水含沙量计算,结论是五百年后泥沙才会淤满死库容,以为淤积问题对水库的效益影响不大。可是大坝建成后的实际情况是,泥沙并非在水库的死库容区均匀地淤积,而是在水库上游的水流缓慢处迅速淤积;结果,水库上游淤积的大量泥沙在水库入口处形成了三角洲。这样,水库兴建后不久,其有效库容就明显下降,水利工程效益大大降低。此外,浩大的水库水面蒸发量很大,每年的蒸发损失就相当于百分之十一的库容水量,这也降低了预计的水利工程效益。

更为严重的是,埃及政府和工程设计者在建造如此宏伟的大坝时,还忽视了大坝对生态和环境的影响,既没有对此作出认真评估,也未曾慎重考虑生态和环境受破坏后的因应措施。

阿斯旺大坝对生态和环境的破坏

阿斯旺大坝对生态和环境确有一些正面作用。比如,大坝建成前,随着每年乾湿季节的交替,沿河两岸的植被呈周期性的枯荣;水库建成后,水库周围五千三百至七千八百公里的沙漠沿湖带出现了常年繁盛的植被区,这不仅吸引了许多野生动物,而且有利于稳固湖岸、保持水土,对这个沙漠环绕的水库起了一定的保护作用。

但是,大坝建成后仅二十多年,工程的负面作用就逐渐显现出来,并且随着时间的推移,大坝对生态和环境的破坏也日益严重。这些当初未预见到的后果不仅使沿岸流域的生态和环境持续恶化,而且给全国的经济社会发展带来了负面影响。

首先,大坝工程造成了沿河流域可耕地的土质肥力持续下降。大坝建成前,尼罗河下游地区的农业得益于河水的季节性变化,每年雨季来临时泛滥的河水在耕地上覆盖了大量肥沃的泥沙,周期性地为土壤补充肥力和水份。可是,在大坝建成后,虽然通过引水灌溉可以保证农作物不受乾旱威胁,但由于泥沙被阻于库区上游,下游灌区的土地得不到营养补充,所以土地肥力不断下降。

其次,修建大坝后沿尼罗河两岸出现了土壤盐硷化。由于河水不再泛滥,也就不再有雨季的大量河水带走土壤中的盐分,而不断的灌溉又使地下水位上升,把深层土壤内的盐分带到地表,再加上灌溉水中的盐分和各种化学残留物的高含量,导致了土壤盐硷化。

第三,库区及水库下游的尼罗河水水质恶化,以河水为生活水源的居民的健康受到危害。大坝完工后水库的水质及物理性质与原来的尼罗河水相比明显变差了。库区水的大量蒸发是水质变化的一个重要原因。另一个原因是,土地肥力下降迫使农民不得不大量使用化肥,化肥的残留部份随灌溉水又回流尼罗河,使河水的氮、磷含量增加,导致河水富营养化,下游河水中植物性浮游生物的平均密度增加了百分之以上,由每升一百六十毫克上升到每升二百五十毫克。此外,土壤盐硷化导致土壤中的盐分及化学残留物大大增加,既使地下水受到污染,也提高了尼罗河水的含盐量。这些变化不仅对河水中生物的生存和流域的耕地灌溉有明显的影响,而且毒化尼罗河下游居民的饮用水。

第四,河水性质的改变使水生植物及藻类到处蔓延,不仅蒸发掉大量河水,还堵塞河道灌渠等等。由于河水流量受到调节,河水混浊度降低,水质发生变化,导致水生植物大量繁衍。这些水生植物不仅遍布灌溉渠道,还侵入了主河道。它们阻碍着灌渠的有效运行,需要经常性地采用机械或化学方法清理,这样,又增加了灌溉系统的维护开支。同时,水生植物还大量蒸腾水份,据埃及灌溉部估计,每年由于水生杂草的蒸腾所损失的水量就达到可灌溉用水的百分之四十。

第五,尼罗河下游的河床遭受严重侵蚀,尼罗河出海口处海岸线内退。大坝建成后,尼罗河下游河水的含沙量骤减,水中固态悬浮物由1600ppm降至50ppm,混浊度由每升三十至三百毫克降为十五至四十毫克。河水中泥沙量减少,导致了尼罗河下游河床受到侵蚀。大坝建成后的十二年中,从阿斯旺到开罗,河床每年平均被侵蚀掉2厘米。预计尼罗河道还会继续变化,大概要再经过一个多世纪才能形成一个新的稳定的河道。河水下游泥沙含量减少,再加上地中海环流把河口沉积的泥沙冲走,导致尼罗河三角洲的海岸线不断后退。一位原埃及士兵说,他曾站过岗的灯塔现在已陷入海中,距离目前的海岸竟然有一到二公里之遥。

综合评估大坝的利弊

在六十年代阿斯旺大坝兴建时,人们对大坝的认识还是片面的。阿斯旺大坝建成后陆续出现的生态和环境问题当中,有些是设计时预料到、但无法避免或无力解决的;有些则是有所预料、但对其后果的严重性估计不足的;还有些问题则是完全没有预料到的。直到今天,人们仍然认为,要精确地预测大坝对生态和环境的影响还是相当困难的。由于在兴建大坝前,要判断大坝工程的后果有很大的不可预测性,所以,目前很多国家的公众舆论和学者专家们往往对超大型水利设施的建设持反对或谨慎的态度。

综合评估大坝的利弊并非易事。首先,大坝对生态和环境的影响,很难用资金这个单一标准来综合衡量和测算。其次,目前人类还只是在观测大坝的近期后果,而对大坝的远期影响还很难预测判断,因为有些影响在大坝建成后的几十年内可能还不明显或尚未显露。第三,如何准确可靠地观测生态和环境的变化还是一个难题,例如,河水含沙量、水库鱼产量、水量蒸发率等数据可以比较准确地采集,但是还有很多数据的观测分析还有待探讨研究。第四,究竟以哪些数据信息来对超大型水利设施的效果进行科学公正的评估,如何权衡判断利与弊,到底利多大、弊多深,利能否抵消弊,这些问题尚需深入探讨。到目前为止,世界上所有的超大型水利工程建成后,还没有一处建立起一个完整综合的生态和环境监测系统,上述的困难或许也是原因之一。

例如,从如何评价阿斯旺大坝对流行病发病率的影响这一问题中,就可以看出,综合评估大坝的利弊虽然非常必要,却是十分困难的。当年有的专家曾经提出,阿斯旺大坝建成后将会导致血吸虫病患大量增加,主要的理由是寄生钉螺在缓慢的流水中会繁殖迅速。但是,大坝建成后的统计数字却表明,大坝建成前后血吸虫流行指数的差别并不明显,而肠血吸虫则在大坝建成后有增加,具体原因目前尚不明了,但似与大坝无关。

然而,流行病发病率不仅受环境因素的影响,还受到其他因素如社会进步、经济发展、人口结构、居住迁移以及医疗卫生水平变化的影响。如果考虑到这些因素,分析大坝建成前后血吸虫流行指数的差别,就显得更复杂了。也许还需要在埃及找到一个经济、社会、医疗水平还停留在三十到五十年代状态的地区,这样才能观察到,在没有明显社会经济进步的情况下、建坝对血吸虫流行指数有什么影响。

考虑这个问题对中国有直接意义,长江中下游地区曾是血吸虫病流行地区,后来该流行病基本上得到了控制。长江三峡大坝工程是否会产生新的钉螺滋生地、使血吸虫病发病率上升,是值得注意的。

实际上,仅仅讨论大坝对生态和环境的影响还是不够的,因为大坝对生态和环境的破坏会转变成对人类社会经济的损害。例如,阿斯旺大坝建成后,尼罗河两岸土地肥力的下降迫使农民不得不大量使用化肥,这大大提高了农业成本,降低了农业收益。1982年有一位土壤学家估计,由于土壤肥力下降、大量使用化肥农药,使得农业净收入下降了10%。结果,虽然因为水利灌溉条件的改善,使农作物由一年一季变为一年两季,单位土地面积的年产量增加了,但投入成本却增加得更快,导致农民净收入下降。

又如,尼罗河携带下来的泥沙不仅是土壤肥力、土壤水份的来源,而且还曾经是尼罗河下游一带蓬勃发达的制砖业的基本原料。可是设计、修建大坝时,水利专家们忽视了这一点。结果,大坝建成后,泥沙骤减,使当地的制砖业逐渐凋零。

如果一个大坝已经建成多年,人类该如何面对它带来的种种正面、负面的影响呢?目前,世界各国民众主要有两种相反的看法。一部份环境保护人士主张废掉水库大坝及发电设施,他们认为,大坝所带来的各种效益与其产生的负面作用相比,是微不足道的。但另一部份人则认为,应该对大坝加以改造,既然大坝已经建成了,只好逐步治理相关的种种问题。从保护生态环境的角度来看,人类应该注视大坝对生态和环境的破坏,积极采取措施、设法减缓这些负面影响,“亡羊补牢,犹未晚也”。但是,也要看到,大坝对生态和环境的破坏,有些是持久性的、难以治理的。所以,当我们在考虑大坝的直接经济收益时,万万不可无视大坝的负面后果。

当代中国研究
MCS 1997 Issue 3

By editor