孫 慧,龔壁衛(wèi),胡 波
(長江科學(xué)院水利部巖土力學(xué)與工程重點實驗室,武漢 430010)
水電是清潔無污染的可再生綠色能源。農(nóng)村水電是廣大農(nóng)村生產(chǎn)、生活所依賴的可再生廉價清潔能源。農(nóng)村水電作為優(yōu)質(zhì)能源,具有規(guī)模適中、投資較少、建設(shè)周期短、見效快以及分散布點、就近開發(fā)、就近成網(wǎng)、成片供電的特點。因為其具有這些特點,農(nóng)村水電是國家電網(wǎng)無法替代的。我國水能資源蘊藏量豐富,農(nóng)村水電可開發(fā)裝機(jī)容量達(dá)到8 700萬kW,占全國可開發(fā)總量的23%,位居世界第一。
近年國家采取多種方式,大力鼓勵發(fā)展農(nóng)村水電。但由于農(nóng)村水電站項目工程投資總額比較少,相應(yīng)投入到環(huán)境影響評價的資金少,工程對移民、地質(zhì)、水土保持、動植物以及水生生物等生態(tài)環(huán)境的影響評價分析不夠,從而引發(fā)了眾多的生態(tài)環(huán)境問題。農(nóng)村水電開發(fā)建設(shè)必須拋棄只考慮經(jīng)濟(jì)因素的設(shè)計理念,合理開發(fā)建設(shè)農(nóng)村水電是值得深入研究的。本文對已建農(nóng)村水電站存在的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行了初步探討,并結(jié)合農(nóng)村水電站的特點,給出了一些解決農(nóng)村水電站生態(tài)環(huán)境問題的方法,以期達(dá)到農(nóng)村水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相平衡的發(fā)展目標(biāo)。
目前,國內(nèi)農(nóng)村水電站在建設(shè)過程中主要考慮經(jīng)濟(jì)增長因素,對生態(tài)環(huán)境的考慮較少或完全不考慮,致使一些農(nóng)村水電站區(qū)域生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞,主要存在以下問題[1-5]。
(1)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響:在天然河道上修建農(nóng)村水電工程會直接破壞河流長期演化形成的生態(tài)環(huán)境,使得河段局部形態(tài)均一化和非連續(xù)化,從而改變了河流生態(tài)環(huán)境的多樣性,致使魚類在數(shù)量和種類上急劇減少。
(2)陸生生態(tài)的影響:農(nóng)村水電工程在施工期,會破壞陸生動物的棲息地,惡化河道岸邊爬行類動物的生存環(huán)境,驅(qū)趕長期生存的地面動物及鳥類,導(dǎo)致部分動物直接死亡。農(nóng)村水電工程運行期間會淹沒大量植被生境,造成物種滅絕;破壞低海拔草木灌叢中陸生動物的生活范圍,同時縮小它們的棲息地,對一些動物的生活習(xí)性會產(chǎn)生影響。
(3)社會環(huán)境的影響:由于水電站工程存在不同程度的水庫淹沒,造成部分農(nóng)田被淹沒。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民群眾很容易就地毀林開荒,可能造成新的水土流失。
(4)水土流失嚴(yán)重:由于隧洞、壩址、廠房基礎(chǔ)開挖等產(chǎn)生大量的土石方棄碴,開挖裸面及棄碴場若不及時采取措施易造成水土流失等,據(jù)甸尾水文站1965—1985年資料表明,中小型水庫浸沒造成的水土流失,致使水庫泥沙淤積量增加[6],如表1所示。
針對這些日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,樊新中[7]指出要實現(xiàn)水電開發(fā)與環(huán)境、社會的和諧發(fā)展,必須認(rèn)真貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀,樹立水能開發(fā)新理念,建立水電開發(fā)的良性循環(huán)機(jī)制,建設(shè)環(huán)境友好、社會和諧的農(nóng)村水電。
表1 中小型水庫造成的水庫泥沙淤積量[6]Table 1 Sediment volumes caused by medium and small-sized reservoirs[6]
通過對已建農(nóng)村水電站存在的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行研究,并結(jié)合農(nóng)村水電站的特點,給出了一些解決農(nóng)村水電站生態(tài)環(huán)境問題的方法,以期達(dá)到農(nóng)村水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相平衡的發(fā)展目標(biāo)。
農(nóng)村水電一般建在山區(qū)河流中,其中有些洄游性魚類需要到上游產(chǎn)卵,魚卵孵育成小魚后,小魚再游向下游發(fā)育成長。擋水建筑物建成后致使河流隔斷,阻止了洄游性魚類繁殖生活的通道,使洄游性魚類不能到上游產(chǎn)卵。國內(nèi)已建的農(nóng)村水電站很少考慮洄游性魚類的生活習(xí)性,樞紐布置時一般沒有考慮過魚建筑物或者相應(yīng)的保護(hù)措施,致使某些洄游性魚類數(shù)量減少甚至消亡。同時致使魚類種群結(jié)構(gòu)單一,產(chǎn)量急劇減少,嚴(yán)重影響以魚類為食物的動物的生存和繁殖[8]。如:1996年蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院對黃河蘭州段漁業(yè)資源進(jìn)行了調(diào)查[9],結(jié)果顯示,由于電站的修建和運行,黃河河口段自1996年至今除捕到少量的鯽魚、鯉魚、蘭州鯰及泥鰍外,無其他魚類捕撈記錄。
為了更好地保護(hù)洄游性魚類、當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和生物的多樣性,在魚類種類繁多的流域內(nèi)水電樞紐布置時需要布置過魚建筑物或者采取相應(yīng)的保護(hù)措施。目前國外一些發(fā)達(dá)國家[10]考慮到回游性魚類產(chǎn)卵問題,在進(jìn)行水電樞紐布置時,根據(jù)魚類生活習(xí)性精心設(shè)計過魚建筑物,結(jié)果表明合理的過魚建筑物可以較好地保護(hù)洄游性魚類。如:法國的泰德萊小水電站,裝機(jī)容量680 kW,設(shè)計水頭3.7 m,為了保護(hù)洄游性魚類,泰德萊小水電站在改造過程中修建了仿自然魚道。監(jiān)測結(jié)果證實了魚道的有效性。
農(nóng)村水電站在進(jìn)行規(guī)劃時為了充分利用水資源,在一條河流上需要修建上下游互相聯(lián)系的一系列水電站,這些水電站稱為梯級水電站。梯級水電站一般在上游梯級建造較大的龍頭水庫,通過引水建筑物將水庫或上游河段中的水引到水電站進(jìn)行發(fā)電[11]。目前有些已建農(nóng)村梯級水電站和引水式水電站中,由于引水建筑物布置和設(shè)計不合理,沒有充分考慮當(dāng)?shù)氐乃奶卣鳎率挂ㄖ锏囊诤拖掠嗡娬鹃g河段干枯,出現(xiàn)斷流,從而危害整個河流的生態(tài)系統(tǒng),造成魚類大面積死亡。
農(nóng)村水電站壩體一般采用混凝土護(hù)坡,與周圍景觀不協(xié)調(diào),同時也減少了壩區(qū)附近生物的棲息地。為了增加農(nóng)村水電站的美觀度和保護(hù)生態(tài)環(huán)境,可利用生物控制或生態(tài)建造壩區(qū)坡面工程。植被護(hù)坡[12]主要是利用活性植物并結(jié)合一些特定的土工合成材料等工程材料,在坡面構(gòu)建一個具有自生長能力的功能系統(tǒng),通過生態(tài)工程系統(tǒng)的自支撐、自組織與自我修復(fù)等功能來實現(xiàn)壩坡的抗沖刷、抗滑動、壩坡加固和生態(tài)恢復(fù),以達(dá)到減少水土流失,維持生態(tài)平衡以及美化環(huán)境等目的。
農(nóng)村水電修建大壩蓄水改變了河流的基本水文特征,原河道徑流在時間、空間上的分布將發(fā)生變化,致使局部水環(huán)境惡化。同時由于水庫蓄水淹沒,造成部分淺水魚類、水生生物以及鳥禽類等失去棲息地和玩樂場所。針對以上修建擋水建筑物可能會遇到的生態(tài)環(huán)境問題,可在農(nóng)村水電站的庫區(qū)內(nèi)修建人工浮島。人工浮島[13]是在水體上建造浮島,栽種植物。人工浮島具有凈化水體,不同浮島植物對污染物的去除率[14]如表2所示。另外,人工浮島也可為動物提供棲息地,增加水域生物多樣性美化水域景觀以及削波護(hù)岸等功能。
表2 不同浮島植物對污染物的去除率[4]Table 2 Pollutant removal rates of different floating island plants[4]
在開發(fā)農(nóng)村水電站時,生態(tài)流量的多少對于水利樞紐布置比較重要[15-17]。生態(tài)流量設(shè)計過多則造成水資源的浪費,過少則對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重坡壞。若沒有充分考慮河流的生態(tài)流量問題,可能造成局部河段斷流干枯,嚴(yán)重影響附近居民的生活,以及破壞該流域內(nèi)水生生物、魚類和沿岸動植物的生境。因此,要保護(hù)生態(tài)環(huán)境,避免水資源掠奪式開發(fā),就必須在水資源配置中,保證生態(tài)環(huán)境在一定的時空范圍內(nèi)擁有符合質(zhì)量和數(shù)量要求的水量。
農(nóng)村水電的開發(fā)建設(shè)不能以犧牲環(huán)境和整體長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)社會利益為代價,應(yīng)當(dāng)充分考慮水資源的生態(tài)功能、環(huán)境功能和景觀功能的綜合開發(fā)模式。水電工程項目的選擇、建設(shè)和運營要與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和環(huán)境建設(shè)相適應(yīng),真正體現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)籌兼顧。通過分析研究可得出主要結(jié)論如下:
(1)農(nóng)村水電站的開發(fā)在一定程度上可以促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展,同時其對生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了負(fù)面影響。建設(shè)農(nóng)村水電站需要保護(hù)河流生物的多樣性,盡量降低其對生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的負(fù)面影響,尋求合理的解決方法,以期達(dá)到農(nóng)村水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相平衡的發(fā)展目標(biāo)。
(2)針對農(nóng)村水電站對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響,結(jié)合河流生態(tài)水力學(xué)和生態(tài)水工學(xué)等,給出了農(nóng)村水電站可采用的一些解決生態(tài)環(huán)境問題的方法以及生態(tài)補(bǔ)償措施,這些方法和措施在一定程度上可以減少農(nóng)村水電站對生態(tài)環(huán)境的影響,達(dá)到保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的目的。
(3)由于農(nóng)村水電站所在流域不同,流域的生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境也不同,具有不同流域的脆弱敏感生態(tài)環(huán)境影響因子,因此農(nóng)村水電站在選擇解決生態(tài)環(huán)境問題方法時,需要考慮流域的脆弱敏感生態(tài)環(huán)境影響因子,確定合理的生態(tài)環(huán)境保護(hù)方案和措施。
(4)對于以上給出的一些生態(tài)環(huán)境問題的解決方法和補(bǔ)償措施,農(nóng)村水電站在具體實施過程中可能會出現(xiàn)新的問題,需要進(jìn)一步的研究。
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