我國庫壩建設對河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響與戰(zhàn)略對策

楊愛民，王 浩，王建華，王 琳，趙 勇

（中國水利水電科學研究院水資源研究所，100038，北京）

河流生態(tài)系統(tǒng)不僅提供了維持人類生活生產(chǎn)活動的基礎產(chǎn)品和社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎資源，還起到維持自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的功能作用。隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，庫壩建設等經(jīng)濟社會活動對河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響不斷加深，加上全球氣候變化的影響，我國河流生態(tài)系統(tǒng)的自然生態(tài)服務功能呈現(xiàn)明顯的衰退趨勢。科學地分析庫壩建設對河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響，進而采取相應的戰(zhàn)略政策對于促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)維持具有重大意義。

一、庫壩建設對河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響

河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指河流生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過程所形成及所維持的人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境條件與效用，包括社會經(jīng)濟服務功能與自然生態(tài)服務功能兩個方面，其中前者主要包括供水、水產(chǎn)品生產(chǎn)、水力發(fā)電、內(nèi)陸航運、休閑娛樂和文化美學等6項，后者主要包括供水、水產(chǎn)品生產(chǎn)、水力發(fā)電、內(nèi)陸航運、休閑娛樂和文化美學等6項。

1.對社會經(jīng)濟服務功能的影響

（1）提高供水能力，保障供水安全

我國氣候和地形的特點決定了僅僅依靠河流生態(tài)系統(tǒng)的自然調(diào)蓄不能有效解決國家的供水問題。在河流上筑壩修庫，提高了河流生態(tài)系統(tǒng)的供水能力，擴大了灌溉面積，彌補了水資源區(qū)域分布不均衡和河流流量年內(nèi)和年際變化的缺點，保持了河流生態(tài)系統(tǒng)供水的穩(wěn)定性。

全國現(xiàn)已建成各類水庫8.6萬多座，水庫總庫容達到6924億m3，配合引水工程、提水工程、調(diào)水工程、地下水水源工程等，使得全國總供水量達到5910億m3，基本滿足了中國經(jīng)濟社會發(fā)展的需求。我國是一個13億人口大國，糧食安全基本依靠灌溉農(nóng)業(yè)，每年能夠灌溉的耕地面積為5847萬hm2，占耕地總面積的48.0%，每年還有6334萬hm2耕地得不到灌溉，其中每年約有2000萬hm2耕地受旱。我國目前正在加速城市化和工業(yè)化進程，全國有400多座城市缺水，預計到2030年人口達到15億高峰時，水資源供需矛盾將進一步加劇。因此，繼續(xù)建設庫壩，增加河流供水能力，是保障飲水安全、糧食安全和滿足城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會發(fā)展的必然選擇。

（2）減少天然水產(chǎn)品供應，增加人工水產(chǎn)品供應

水庫富營養(yǎng)化與大壩的阻隔作用，對魚類、兩棲動物、軟體動物、昆蟲、水禽以及其他濱河生命形式的棲息、產(chǎn)卵、繁殖、生長產(chǎn)生不利影響，從而減少了天然水產(chǎn)品的供應。但是，修筑大壩形成水庫，擴大了水域面積，為發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供了廣闊空間，同時也促進了水鳥等野生物種的生存和發(fā)展，這增加了人工水產(chǎn)品的供應能力。

（3）開發(fā)水電，保障能源安全

水電是目前世界上能夠進行大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的第一大清潔能源。隨著世界能源消費需求的持續(xù)增長和全球氣候變化影響的日益加劇，世界各國都把開發(fā)水電作為能源發(fā)展的優(yōu)先領域，作為應對氣候變化、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的共同選擇。目前，水力發(fā)電滿足了全世界約20%的電力需求，有55個國家一半以上的電力由水電提供，其中24個國家這一比重超過90%。

我國石油緊缺，能源以煤炭為主，但是過度地依賴煤炭必將引發(fā)CO2過量排放等問題。因此，我國需要大力發(fā)展包括水能在內(nèi)的各種可再生能源。我國的水能資源總量居世界首位，理論蘊藏量6.89億kW，技術可開發(fā)量5.42億kW，是僅次于煤炭的常規(guī)能源。目前我國已經(jīng)開發(fā)的水能資源為1.72億kW，居世界第一位，但水能資源開發(fā)程度僅為31%，而發(fā)達國家水能資源的平均開發(fā)程度已達65%以上，其中美國82%，日本84%，加拿大65%，德國73%，法國、挪威、瑞士也均在80%以上。與發(fā)達國家相比，我國的水能資源具有很大的開發(fā)潛力。

當前和今后一個時期，是我國全面建設小康社會、加快推進現(xiàn)代化的關鍵時期，經(jīng)濟社會發(fā)展對電力的需求保持穩(wěn)定增長的態(tài)勢。水電作為優(yōu)質(zhì)清潔的可再生能源，將在國家能源安全戰(zhàn)略中占據(jù)更加重要的地位。建設庫壩、開發(fā)水能資源符合國際能源開發(fā)的大趨勢，對促進低碳經(jīng)濟發(fā)展具有不可替代的重要作用。

（4）抬高水位，增強內(nèi)陸航運能力

修建水壩，抬高了河流水位，擴大了河流面積，增強了河流的航運能力。如長江三峽大壩可使萬噸船隊從重慶直達武漢和上海，使武漢至重慶的單向下水通過能力達1億t，使長江航道運輸成本比目前降低35%以上，極大地促進了長江干流和主要支流航運事業(yè)的發(fā)展。

（5）對休閑娛樂和文化美學有正負兩方面影響

在河流上修建水壩、形成庫區(qū)，必然會對河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定破壞，影響了休閑娛樂和文化美學。但是，大壩和廣闊的水域又構(gòu)成了新的獨特景觀，給人們帶來了新的休閑娛樂方式和新的美感，同時也將逐漸形成新的水文化。目前，中國已建立水庫型國家水利風景區(qū)60余處。

2.對自然生態(tài)服務功能的影響

（1）提高調(diào)蓄洪水能力，保障防洪安全

我國歷來是一個洪澇災害頻發(fā)的國家。20世紀初以來，全國共發(fā)生較大洪水災害60余次。我國由于許多河道本身安全泄洪能力有限，減輕洪水災害，保護人民的生命財產(chǎn)，必須依靠水庫、堤防、分滯洪區(qū)等組成的防洪體系來抗御洪水，特別是具有較大調(diào)蓄能力的防洪水庫。例如長江三峽工程的防洪庫容達221.5億m3，可使江漢平原的防洪標準從10年一遇提高到100年一遇。到2008年年底，全國8.6萬多座水庫配合堤防等防洪工程，使得我國大江大河主要河段基本具備了防御新中國成立以來發(fā)生最大洪水的能力，中小河流具備了防御一般洪水的能力。但是，與發(fā)達國家相比，我國水庫和大壩對徑流的控制程度仍是較低的，僅為21.6%，而美國、俄羅斯分別為33.7%和27.0%。

（2）替代燃煤發(fā)電，減少溫室氣體排放

建設大壩，開發(fā)利用水能資源，可替代燃煤發(fā)電，減少CO2、SO2等溫室氣體排放，減少空氣污染，降低溫室效應。目前，我國水電裝機容量1.72億kW，根據(jù)國家可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，到2020年全國水電裝機容量將達到3億kW，年發(fā)電量將達到9825億kWh，水力發(fā)電相當于每年減少標準煤用量3.26億t，可減少 CO2排放 8.2億 t，減少 SO2排放570 萬 t，減少 NO2排放 252 萬 t，減少煙塵排放227萬t，對減少溫室效應，保障環(huán)境安全將起到重要作用。

例如，三峽工程總裝機容量1820萬 kW，年發(fā)電量 847億 kWh，位居世界第一。相當于每年減少燃燒原煤 5000萬t，每年可減少CO2排放1.25 億t，減少 SO2排放 200 萬 t，減少CO排放1萬t，減少氮氧化物排放37萬t。從減少溫室氣體排放量來說，三峽工程是一個重大的生態(tài)環(huán)境保護工程。

（3）增加庫區(qū)水體面積，改善區(qū)域小氣候

由于庫壩建設大大增加了水體的水面面積，使得水體蒸發(fā)量顯著增加，從而使庫區(qū)及臨近區(qū)域小氣候向有利方向變化，無霜期延長，晝夜溫差縮小，極端最高氣溫下降，極端最低氣溫升高。一般而言，水庫周圍的氣溫在炎熱季節(jié)降低4℃～5℃,相對濕度提高10%～15%，在一定程度上降低了生態(tài)環(huán)境因子對生物的脅迫，有利于生物生長和發(fā)育。

（4）破壞水生生物生境，降低生物多樣性

庫壩建設極大地改變了原有河流的水流流態(tài)、水溫、水質(zhì)、底質(zhì)和地形等水文、水動力條件，破壞了水生生物生長、產(chǎn)卵、繁殖所必需的生境，降低了水生生物多樣性。

①改變水流流態(tài)。大壩建成后，庫內(nèi)水流流速降低，流態(tài)趨于穩(wěn)定，使原有河道失去急流、淺灘和較大的彎曲度，特別是進行河流梯級開發(fā)時，使急流生境喪失殆盡。這種變化適合于喜緩流性或靜水性生活的魚類生存，而不適宜急流性生活的魚類生存。因而水庫中急流性魚類種群會有所減少，而靜水性魚類種群會相應增加。

大壩泄水時會改變壩下游河道的自然季節(jié)流量模式。汛期水庫蓄水，大壩下泄流量一般比天然情況??；枯期一般又比天然情況增加下泄流量。汛期洪水歷時和洪峰量的減少，會引起魚卵和種魚在產(chǎn)卵區(qū)死亡。在枯水期，水庫的徑流調(diào)節(jié)對魚類的生長發(fā)育尤為不利。此外，水電站發(fā)電泄水，有時會使河流水位變動數(shù)米，這對魚類的生境造成了極大破壞。

②改變水溫。庫區(qū)水深增加，庫區(qū)水溫度出現(xiàn)明顯垂直分層現(xiàn)象，水溫分層將使水庫下層的水體水溫長年維持在較穩(wěn)定的低溫狀態(tài)。對于大壩下游的魚類，由于水庫經(jīng)常下泄底層的低溫水，造成大壩下游河道水體溫度比自然狀態(tài)溫度低，影響大壩下游一定距離內(nèi)魚類的產(chǎn)卵，也可能推遲產(chǎn)卵期，并對灌溉農(nóng)作物和水生生物產(chǎn)生不利影響。另外，引水式和混合式水電開發(fā)方式，如沒有安排壩下下泄生態(tài)環(huán)境流量，還將造成季節(jié)性或全年一定長度河段脫水或減水。

③改變水質(zhì)。筑壩建庫后，由于水深增加，流速減小，水體自凈能力下降，水庫蓄水初期由于泥沙和營養(yǎng)物的沉積量不大，對庫區(qū)及大壩下游水質(zhì)影響不大，但隨著時間的推移，上游污染物在庫區(qū)中不斷累積，可能導致庫區(qū)及大壩下游水質(zhì)惡化。對局部流速小、水較淺的庫灣，支流庫尾可能出現(xiàn)不同程度富營養(yǎng)化，導致魚類因缺氧而死亡。

④改變河床底質(zhì)。由于泥沙在庫區(qū)的淤積，下泄水流的含沙量比建壩前少，對大壩下游河床的沖刷加強，河床泥沙被帶走，河床底質(zhì)中沙、石的組成比例發(fā)生改變。魚類的產(chǎn)卵習性可分為產(chǎn)卵于水層、水草、水底和石塊上等。因此，當河床底質(zhì)發(fā)生變化時，一些魚類將無法產(chǎn)卵或卵無法成活。淤泥減少會使大壩下游低級微生物得不到營養(yǎng)而大量死亡，從而導致魚類急劇減少。

⑤改變河道地形。復雜多變的河道地形造就了復雜的生境，生境越復雜生物多樣性越高。水庫蓄水后淹沒河道江心洲，河道斷面由復式變成單一斷面，同時降低了回水區(qū)江段的水頭差和河道的彎曲度。河道地形的單一會造成生境的單一化，相應魚類的種類也有向單一化發(fā)展的趨勢。

（5）阻隔洄游通道，毀滅洄游性魚類

我國各河口咸淡水洄游魚類多分布在各江河水系下游河口水域，也有上溯到江河中上游水域的，多數(shù)是名貴珍稀魚類，有溯河產(chǎn)卵洄游魚類和降河產(chǎn)卵洄游魚類兩大類，也有海洋與內(nèi)陸河流之間的近陸洄游和遠陸洄游。大壩與水庫建設對洄游性魚類最直接的影響是阻隔了其洄游通道，而這種影響是毀滅性的、不可逆的。

（6）改變河道泥沙沖淤平衡

含有泥沙的河水進人庫區(qū)后，由于流速減小和大壩攔截，泥沙逐漸在庫區(qū)沉積下來，降低了水庫容量。泥沙沉積嚴重影響水庫的功能，甚至會使整個水電站報廢。大壩截留泥沙在庫區(qū)內(nèi)必然會減少下游正常的泥沙量，大壩下泄的清水將更劇烈地沖刷下游河床和河岸以彌補不足的泥沙量來達到新的平衡。下游河床通常會在建壩開始的10年內(nèi)被沖刷數(shù)米深，使得大壩下游河道變深變窄，從而使原有寬廣、有諸多礁石和沙灘、復合型的彎曲河道變得相對平直簡單。大壩下泄水流對下游河床和河岸的強烈沖刷對下游堤防和岸邊建筑物產(chǎn)生不利影響。

二、提高我國河流生態(tài)服務功能的對策建議

1.建立健全水法律法規(guī)，制定“長江法”和“黃河法”

伴隨著依法治國基本方略的深入實施，我國已制定和出臺了一系列水法律法規(guī)，形成了以水法為核心，防洪法、水污染防治法、水土保持法、環(huán)境影響評價法等組成的較為完備的水法律法規(guī)體系，這為保護與修復水生態(tài)系統(tǒng)、提高河流生態(tài)系統(tǒng)服務功能提供了根本保障。目前，我國還沒有專門的流域性水資源保護法規(guī)，現(xiàn)行涉水法規(guī)缺乏可操作性、針對性和系統(tǒng)性，難以實現(xiàn)對中華民族的母親河長江、黃河的嚴格管理和有效保護。迫切需要借鑒美國、澳大利亞、新西蘭等國家河流立法管理經(jīng)驗和針對長江、黃河的實際，制定“長江法”“黃河法”，實施對長江、黃河的嚴格管理和有效保護，促進人與河流的和諧發(fā)展。

2.加大現(xiàn)有水資源管理制度執(zhí)行力度，嚴格水資源管理

目前，我國正在全面實行建設項目環(huán)境影響評價制度、水資源論證制度、水土保持方案編制制度、水資源有償使用制度、飲用水水源區(qū)保護制度、規(guī)劃環(huán)境影響評價制度等；普遍實行地下水保護制度、水資源優(yōu)化配置制度、水功能區(qū)管理制度、排污口管理制度、入河排污總量控制制度、水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度制度、排污權(quán)交易制度、水體污染問責制度等；初步實行生態(tài)需水和河道基流保障制度、生態(tài)調(diào)度制度等；積極推行最嚴格的水資源管理制度，劃定取水總量、入河排污總量和用水效率三條紅線；黃河、黑河實行全流域的水量分配和水量調(diào)度制度等。有些制度在實踐中并沒有按照規(guī)定嚴格執(zhí)行，如環(huán)境影響評價制度中的“三同時”制度、水土保持方案編制制度中的“三同時”制度、入河排污總量控制制度、規(guī)劃環(huán)境影響評價制度等，應加大執(zhí)行力度，嚴格執(zhí)行已有的涉水法規(guī)，依法查處違法行為。

3.創(chuàng)新水資源管理理念，提高水生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)服務功能

改變傳統(tǒng)水資源管理中只關注水生態(tài)系統(tǒng)的供水、水產(chǎn)品提供、水力發(fā)電等社會經(jīng)濟服務功能，忽視水生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)蓄洪水、生物多樣性維護、凈化環(huán)境、物質(zhì)輸移、氣候調(diào)節(jié)等自然生態(tài)服務功能，使水資源管理陷入水資源過度開發(fā)—水生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)服務功能退化的惡性循環(huán)的弊端。從實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務功能最大化出發(fā)，尤其保障水生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)蓄洪水、生物多樣性維護、物質(zhì)輸移等自然生態(tài)服務功能不受損害的前提下，優(yōu)化水資源管理。

4.加強理論研究，盡快建立與河流生態(tài)系統(tǒng)保護相關的水生態(tài)補償機制

與河流生態(tài)系統(tǒng)保護相關的水生態(tài)補償機制的建立，在經(jīng)濟理論上就是實行水資源和水生態(tài)服務功能保護經(jīng)濟外部性的內(nèi)部化，讓水生態(tài)系統(tǒng)保護者能享受到其成果帶來的經(jīng)濟利益，并讓水生態(tài)服務的受益者支付相應的費用。目前，僅安徽、浙江和河南省的個別地區(qū)初步建立了與河流生態(tài)系統(tǒng)保護相關的水生態(tài)補償機制。在國家層面上，水利部已經(jīng)發(fā)出部門指導意見，開展這方面的理論研究。與河流生態(tài)系統(tǒng)保護相關的水生態(tài)補償機制理論研究，應進一步研究確定水生態(tài)服務功能補償范圍、補償主體、受償主體、補償標準、補償方式、受償區(qū)提供的生態(tài)服務價值、補償資金的籌集與使用等。根據(jù)水生態(tài)系統(tǒng)服務機制、水生態(tài)系統(tǒng)保護成本，運用政府和市場手段，調(diào)節(jié)水生態(tài)系統(tǒng)保護利益相關者之間利益關系。

5.流域水電開發(fā)規(guī)劃、設計、運行、管理要向“綠色”方向發(fā)展，建設生態(tài)友好型水電工程

流域綜合規(guī)劃是規(guī)范各種流域開發(fā)行為的基本依據(jù)，制定流域水電開發(fā)規(guī)劃必須以流域綜合規(guī)劃為指導，協(xié)調(diào)好水電開發(fā)與流域水資源綜合利用（防洪、航運、供水、灌溉等）、生態(tài)環(huán)境保護、區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的關系，在生態(tài)環(huán)境保護優(yōu)先的原則下適度有序地開發(fā)水能資源。流域水電開發(fā)規(guī)劃須按環(huán)境影響評價法要求，嚴格生態(tài)準入，提高生態(tài)門檻，即嚴格開展流域規(guī)劃的環(huán)境影響戰(zhàn)略評價，充分論證水電梯級開發(fā)對整條河流生態(tài)環(huán)境的負面影響，并采取必要的生態(tài)保護措施和實行綠色運行管理方式，建設生態(tài)友好型水電工程，將不利影響降到最低程度。根據(jù)流域的整體生態(tài)環(huán)境特征和生物多樣性的分布，明確劃出禁止建壩的受保護河流或者河段，以遏制目前有些地區(qū)水電開發(fā)的無序局面；對采用引水式開發(fā)的水電梯級，須保證下游河段必要的生態(tài)基流；對珍稀瀕危動植物，要根據(jù)其生境和分布狀況遷地建立保護區(qū)；對阻隔國家一級保護洄游性珍稀瀕危和特有水生動物通道的大壩，須禁止建設。對阻隔國家二、三級保護洄游性水生動物通道的大壩，須修建洄游通道或進行人工繁殖放流、遷地建立保護區(qū)等。

水電工程建設要建立綠色水電認證制度，這是解決大壩建設生態(tài)環(huán)境制約的有效途徑，可鼓勵水電站的業(yè)主采取有效生態(tài)保護措施來最大限度地降低大壩建設與管理對生態(tài)環(huán)境的負面影響，從而實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的雙贏。

6.加大投入，全面開展以河流生態(tài)系統(tǒng)為主的水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復工作

借鑒美國、日本、英國、德國、丹麥、奧地利等國的水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復經(jīng)驗，我國已在廣西桂林市、湖北武漢市、江蘇無錫市、山東萊州市、浙江麗水市、吉林松原市、河北邢臺市、陜西西安市等14個城市，開展了以河流生態(tài)系統(tǒng)為主的水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復試點工作。試點工作為全國全面開展水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復工作在技術上、管理上、制度上、體制上和資金渠道上提供了可靠支撐。國家應加大投入，全面開展以河流生態(tài)系統(tǒng)為主的水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復工作，改變水生態(tài)系統(tǒng)失衡的總體態(tài)勢。

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