湖南省引水式水電站生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀及思考

孟艷秋

（長沙理工大學(xué) 長沙市 410076）

劉啟華

（湖南省農(nóng)村水電及電氣化發(fā)展局 長沙市 410007）

隨著國家對(duì)水電投入的加大及投資渠道的多元化進(jìn)程，湖南省的水電建設(shè)對(duì)緩解電力緊缺和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了較大作用。湖南省是水利大省，全省5 000 kW以上的引水式水電站近百座。已建電站當(dāng)初設(shè)計(jì)施工時(shí)大多未考慮生態(tài)環(huán)境的影響，又經(jīng)多年運(yùn)行，管理不善，對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響顯而易見。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電站生態(tài)環(huán)境的要求越來越高。對(duì)湖南省引水式水電站的生態(tài)環(huán)境做進(jìn)一步的調(diào)研和思考顯得尤為重要和迫切。下面從引水式水電站開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響進(jìn)行剖析，試圖從中找到相應(yīng)的對(duì)策。

1 湖南省引水式水電站現(xiàn)狀

湖南省引水式水電站數(shù)量眾多，僅5 000 kW以上的引水式水電站就近百座。大多數(shù)引水式水電站未將生態(tài)環(huán)境因素考慮在內(nèi)。附表為湖南省部分引水式水電站基本情況調(diào)查表。

附表 湖南省部分引水式水電站基本情況調(diào)查表

2 引水式水電站對(duì)生態(tài)環(huán)境的主要影響

人類無節(jié)制地開發(fā)利用水資源，使河流流量逐步減少。Heicher概述了由于河流流量減少所造成的環(huán)境影響，主要有對(duì)生物的影響、對(duì)河流兩岸植被的影響，對(duì)整個(gè)河流系統(tǒng)的影響以及對(duì)地下水的影響等[3]。Martin Pusch等認(rèn)為，河流流量減少對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在營養(yǎng)物質(zhì)的富化和河道形態(tài)學(xué)兩個(gè)方面，并表現(xiàn)為四個(gè)層次：生態(tài)系統(tǒng)可能的主要變化；對(duì)生物有機(jī)體直接的非生物控制；對(duì)生物的影響；對(duì)物質(zhì)流的影響等。

興建引水式水電站，在發(fā)揮水電工程巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，可能對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境造成極大的影響。大壩和廠房之間形成的減水河段水流減少，尤其是在枯水期大部分減水河段出現(xiàn)斷流，水生生物喪失棲息地而死亡，河流自凈能力減弱，河道污染加劇。有輸沙要求及兩岸有農(nóng)業(yè)需水要求的河段，對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求愈高。湖南省引水式水電站對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）部分河段干涸，影響水利風(fēng)景區(qū)旅游開發(fā)。

引水式水電站開發(fā)，改變了河道徑流的天然屬性，尤其是枯水季節(jié)，徑流分配的人工影響尤為突出。引水式水電站，采用人工引水到下游河岸的適當(dāng)位置，造成下游河段水流消失，河床裸露，部分河段干涸，自然生態(tài)景觀發(fā)生了變化，從某種程度上對(duì)開發(fā)水利風(fēng)景區(qū)旅游造成一定的負(fù)面影響。

（2）部分水生生物滅絕。

引水式水電站引大部分水流經(jīng)引水建筑物進(jìn)入電站，絕大多數(shù)引水式水電站的建設(shè)沒有考慮下游減水河段的生態(tài)需水，減水河段依靠天然降水以及地下水和涵養(yǎng)水的補(bǔ)充勉強(qiáng)維持河道生態(tài)，下游河道可能斷流干涸。水電工程的開發(fā)，使天然河道流速減緩，水深增加，水體復(fù)氧能力減弱；大壩攔截使下游水域營養(yǎng)鹽減少，水溫發(fā)生變化；水流下泄加劇下游河道的沖刷，導(dǎo)致產(chǎn)卵場(chǎng)遷移或消失，對(duì)魚類產(chǎn)卵成活造成極大影響，部分水生生物恐遭滅頂之災(zāi)。

（3）農(nóng)業(yè)需水量減少。

引水式水電站引大部分水流經(jīng)引水建筑物進(jìn)入電站，下游河道流量減少，使得可供下游兩岸的農(nóng)業(yè)需水量減少。

（4）河道輸沙能力減弱。

水電工程的開發(fā)，使天然河道流速減緩，水深增加，河床底部沖刷減少，引起淤沙沉積，減弱了河道輸沙能力。

（5）河道污染日益加劇。

引水式水電站引大部分水流經(jīng)引水建筑物進(jìn)入電站，下游河道流量減少，甚至斷流干涸，河道自凈能力大大減弱，河道污染日益加劇。

3 生態(tài)環(huán)境影響對(duì)策

水電開發(fā)建設(shè)，要攔河筑壩、蓄水引水等，不可避免對(duì)生態(tài)、環(huán)境和魚類資源等造成影響。地表水的開發(fā)利用必須要有個(gè)限度，河道內(nèi)必須要留有足夠的水量，以保證水體固有的生態(tài)和環(huán)境功能。人類不能無節(jié)制地開發(fā)利用水資源和追求河道水體的功利性功能，必須重視生態(tài)系統(tǒng)本身所需要的水量，以保證水資源的良性循環(huán)，達(dá)到水資源持續(xù)利用的目的。

河道生態(tài)需水考慮因素主要有：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活需水量；維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量；維持河道水質(zhì)的最小稀釋凈化水量；維持河口泥沙沖淤平衡所需水量；水面蒸散量；維持地下水位動(dòng)態(tài)平衡所需補(bǔ)給水量；航運(yùn)、景觀和水上娛樂環(huán)境需水量；河道外生態(tài)需水量，包括河岸植被需水量或相連濕地補(bǔ)給水量等。

為了減輕引水式水電站開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，建議從以下幾個(gè)方面采取有效的補(bǔ)救措施。

3.1 法律措施

通過實(shí)地走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，過去人們對(duì)山區(qū)河流的開發(fā)更多的是追求經(jīng)濟(jì)效益，很少考慮水電工程的開發(fā)建設(shè)對(duì)河流生態(tài)造成的影響。水電開發(fā)的原則是“保生活用水，保生產(chǎn)用水”，而在生態(tài)需水方面對(duì)其認(rèn)識(shí)不夠深刻，再加上缺少法律依據(jù)，所以導(dǎo)致水電站的開發(fā)忽視了對(duì)河流生態(tài)的影響。

我國與生態(tài)需水相關(guān)的現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)有《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（SL 348-2006）、《江河流域規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（SL 45-2006）及《河道內(nèi)生態(tài)需水評(píng)估導(dǎo)則（試行）》。

秉承開發(fā)與保護(hù)并重及人水和諧的原則，實(shí)現(xiàn)合理開發(fā)水資源與生態(tài)保護(hù)雙贏，建議政府加強(qiáng)相關(guān)立法工作，把合理有序開發(fā)和嚴(yán)格管理執(zhí)法等問題納入法制軌道。特別是就引水式水電站開發(fā)出臺(tái)政策性的保護(hù)法規(guī)，協(xié)調(diào)處理好開發(fā)與保護(hù)的關(guān)系。

嚴(yán)格控制引水式水電站的立項(xiàng)審批及環(huán)評(píng)等程序。確需立項(xiàng)建設(shè)的，嚴(yán)禁將全部天然徑流引用為發(fā)電流量，立法要求必須留出一最小下泄流量給天然河道，以確保天然河流的水域景觀、水生生物正常生長、多泥沙河流輸沙及河流自凈能力等要求。最小下泄流量即生態(tài)流量可根據(jù)湖南省水資源環(huán)境要求、水電站開發(fā)效益等綜合論證分析，并在相關(guān)法規(guī)中加以明確。

健全和完善河流生態(tài)保護(hù)相關(guān)法律制度，使水電開發(fā)建設(shè)工程有法可依、有據(jù)可循，充分考慮水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)的補(bǔ)償，這對(duì)保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.2 行政措施

建議加強(qiáng)流域總體規(guī)劃。規(guī)劃工作由水利、環(huán)保、林業(yè)和科技等部門共同參與。加強(qiáng)對(duì)水資源的管理和保護(hù)，做到合理規(guī)劃、有序開發(fā)。

依法對(duì)水電建設(shè)中的涉水事項(xiàng)審批、審查。對(duì)于由多個(gè)不同的投資主體共同參與開發(fā)的流域，應(yīng)建立河流梯級(jí)調(diào)度中心，由水利部門牽頭，統(tǒng)一協(xié)調(diào)汛期調(diào)度、枯水調(diào)度、生態(tài)環(huán)境調(diào)度等，以保證流域安全，減少引水式水電站對(duì)環(huán)境的不利影響。

引水式水電站有可能造成河流斷流，如何保持河流生態(tài)健康，保護(hù)水生生物（包括水生動(dòng)物、植物、菌類、微生物等）？建議從行政手段干預(yù)，在修建大壩的同時(shí)，建設(shè)過魚設(shè)施；在引水式水電站下游可能斷流的河段，人工布設(shè)水坑、水溝，形成有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)。目的是河流斷流時(shí)，能維持水生生物的基本生存功能，保留或恢復(fù)水生生物一定數(shù)量的種群。

隨著引水式水電站的建設(shè)，河流和庫區(qū)魚類資源總量和種類勢(shì)必發(fā)生變化，許多珍稀、特有魚類喪失生存條件消失。通過改進(jìn)水庫調(diào)度方式以改善水流條件，補(bǔ)償河流生物對(duì)特征水流環(huán)境條件的需求[6]。在典型河段選擇一些條件較好的河流，建立珍稀、特有魚類自然保護(hù)區(qū)和人工養(yǎng)殖場(chǎng)，并加強(qiáng)區(qū)域管理，或通過人工增殖放流補(bǔ)充生物資源量，為魚類提供良好的棲息、繁衍環(huán)境，使珍稀、特有魚類得到保護(hù)。

3.3 工程措施

20世紀(jì)人類對(duì)河流進(jìn)行大規(guī)模治理和開發(fā)，在開發(fā)建設(shè)過程中，主要考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和發(fā)電效益，而對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境考慮較少，沒有考慮壩下游生態(tài)和水環(huán)境保護(hù)的要求。從實(shí)地調(diào)研可知，省內(nèi)大多數(shù)引水式電站下游河道徑流減少，甚至部分大壩下游河道斷流，河流污染嚴(yán)重，水生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。

3.3.1 壩體或壩外泄流

根據(jù)生態(tài)用水泄流量及不同類型的水電工程特性，可采用不同的泄流方式。形式通常有閘門泄流、壩體埋管泄流、引水洞泄流等方式。為滿足常年泄流的需要，無論哪種泄流方式，其取水口均應(yīng)低于水庫死水位。

閘門泄流主要利用現(xiàn)有壩體深孔（或底孔）閘門或低閘閘門（如泄洪閘、沖沙閘、排污閘等）泄流。該泄流方式的優(yōu)點(diǎn)在于可充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物，不會(huì)因新增泄水建筑物而影響壩體結(jié)構(gòu)。但閘門設(shè)計(jì)泄流量較大，通過控制閘門啟閉程度難以精確調(diào)節(jié)下泄流量，無法滿足中小型河流生態(tài)泄水要求，閘門長期局部開啟泄流產(chǎn)生的振動(dòng)可能引起金屬結(jié)構(gòu)疲勞且監(jiān)管難度大，影響工程安全。

壩體埋管泄流指在生態(tài)流量確定后，根據(jù)泄流能力要求，在壩體埋設(shè)特定尺寸的專用水管下泄生態(tài)流量的方式。該泄流方式通常用于小流量下泄，但對(duì)于堆石壩等壩型，長泄水管極易發(fā)生堵塞，且泄水管貫穿壩體可能對(duì)大壩的防滲、抗震安全等性能產(chǎn)生影響。

無法采用閘門和埋管進(jìn)行泄流的堆石壩等壩型，可在發(fā)電引水隧洞的適當(dāng)位置設(shè)引流系統(tǒng)泄流，但引流系統(tǒng)的布置對(duì)地形、地質(zhì)條件要求較高。

利用壩體或從導(dǎo)流洞下泄一定流量，對(duì)減水河段河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)不失為一種最直接有效的修復(fù)手段。根據(jù)河道實(shí)際情況，依據(jù)計(jì)算所得的減水河段所需生態(tài)流量，利用壩體或從導(dǎo)流洞下泄相應(yīng)的流量，這對(duì)減水河段河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)及河流可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

也可通過其他工程措施實(shí)現(xiàn)減水河段生態(tài)環(huán)境需水量。在減水河段內(nèi)，每隔一定距離（如100 m）用卵石堆砌成低矮的攔河堤，將水在塘內(nèi)蓄存一部分。但該方式可能對(duì)減水河段魚類產(chǎn)生阻隔影響。

大壩設(shè)計(jì)中，要在充分研究洄游魚類的習(xí)性的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)合理的魚道，為洄游魚類的繁衍創(chuàng)造條件。大壩泄水孔口布置要充分考慮水庫的溫度分層現(xiàn)象，在水庫調(diào)度中可以在泄水時(shí)為魚類生存提供適宜的水溫條件。

注意施工期間棄土廢渣的處理以防止淤塞河道，改變河勢(shì)。

3.3.2 生態(tài)護(hù)岸

生態(tài)護(hù)岸是恢復(fù)自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護(hù)岸，它可以充分保證河岸與河流水體之間的水份交換和調(diào)節(jié)功能，同時(shí)具有防御洪水的基本功能。

本著“既滿足河道體系的防洪功能，又有利于河道系統(tǒng)的生態(tài)建設(shè)”的原則，河道的護(hù)砌形式盡量采用生態(tài)護(hù)砌，結(jié)合流速、景觀等因素，因地制宜，河道常水位以下盡可能采用不同類型的生態(tài)護(hù)岸。常水位以上的護(hù)岸應(yīng)盡量考慮景觀與安全相結(jié)合，流速低的部位盡量采用草皮等綠色護(hù)岸，在河道轉(zhuǎn)彎的凹岸及其它流速較大的地方如果必須采用硬質(zhì)護(hù)岸，也盡量采用透水的材料，并盡量把它設(shè)在綠色護(hù)岸之下，作為河道防護(hù)的“第二道屏障”，使其與周邊環(huán)境融為一體。

常水位以下的生態(tài)護(hù)岸類型可參考：生態(tài)磚、魚巢磚、木樁、枝條、自然堆石、卵石、干砌石、山石、輪胎、仿木樁、生態(tài)袋等護(hù)岸形式。洪水位生態(tài)護(hù)岸類型可參考：生態(tài)植草磚、植被加筋、植被混凝土、鉛絲石籠、格賓網(wǎng)籠（墊）、連鎖土工磚、混凝土框格塊石、干砌石、生態(tài)袋、土工三維網(wǎng)墊、揶殼纖維網(wǎng)墊、植物扦插等，以上形式均可在其上覆土種植。

3.3.3 植被淺溝

植被淺溝技術(shù)是一種防止和削減徑流污染物進(jìn)入受納水體的一種措施。植物淺溝是指在地表溝渠中種有植被的工程措施，一般通過重力流收集處理徑流雨水。當(dāng)雨水流經(jīng)淺溝時(shí)，在沉淀、過濾、滲透、吸收及生物降解等共同作用下，徑流中的污染物被去除，達(dá)到雨水徑流的收集利用和徑流污染控制的目的。

3.4 建立社會(huì)公眾參與機(jī)制與多部門、跨學(xué)科合作機(jī)制

河流生態(tài)修復(fù)工程與多方利益息息相關(guān)，工程涉及多部門業(yè)務(wù)，需建立工程項(xiàng)目的公眾參與機(jī)制和多部門合作機(jī)制。河流生態(tài)修復(fù)是一個(gè)涉及多學(xué)科的工程，包括水利、生態(tài)、生物、環(huán)境、地理、水文等，需建立跨學(xué)科合作機(jī)制。

3.5 建立生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和開展動(dòng)態(tài)評(píng)估

生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是開展河流生態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)估的基礎(chǔ)，對(duì)包括生物、水文、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)，以建立完善的生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。依靠完整的歷史資料和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行項(xiàng)目跟蹤評(píng)估。評(píng)估一項(xiàng)河流生態(tài)修復(fù)工程成功與否，需建立相應(yīng)的指標(biāo)體系。指標(biāo)的選擇及指標(biāo)體系的建立，是值得關(guān)注的熱點(diǎn)問題。