水電工程對(duì)水生生態(tài)的影響特征及減緩對(duì)策措施研討

張東亞，葛德祥，步青云，張沙龍

(1.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 陜西 西安 710065； 2.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心， 北京 100012；3.中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100024)

0 前 言

水電是技術(shù)成熟、運(yùn)行靈活的清潔低碳可再生能源，具有防洪、供水、航運(yùn)、灌溉等綜合利用功能[1]。水電開發(fā)在給社會(huì)發(fā)展帶來(lái)巨大利益的同時(shí)，也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)明顯的負(fù)面影響。水電開發(fā)一直備受爭(zhēng)議，支持者認(rèn)為水電為清潔能源，對(duì)環(huán)境污染小，能替代火電，減少CO2的排放量，有利于控制溫室效應(yīng)；反對(duì)者認(rèn)為水電開發(fā)阻隔河流聯(lián)系，改變水環(huán)境，對(duì)水生生態(tài)影響較大。因此，水電開發(fā)也經(jīng)歷了停滯期、緩慢期、黃金期等不同時(shí)期。在這個(gè)過(guò)程中，我們對(duì)水電工程水生生態(tài)影響的認(rèn)識(shí)也在不斷地加深，采取的措施也更具有針對(duì)性和可操作性。水電工程對(duì)水生生態(tài)的影響主要有哪些、目前主要采取的減緩措施有哪些、環(huán)評(píng)審批又是如何要求的，這些內(nèi)容有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)水電開發(fā)帶來(lái)的環(huán)境影響。

1 水電工程概況

水電工程主要通過(guò)在河道中修建攔河設(shè)施集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調(diào)節(jié)后經(jīng)水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能。主要建筑物有擋水建筑物、引水建筑物、泄洪建筑物、發(fā)電廠房，有些水電站還有為防洪、灌溉、航運(yùn)、過(guò)木、過(guò)魚等綜合利用目的服務(wù)的其他建筑物[2]。

水電工程為大型土木工程，施工期砂石料加工廢水、混凝土拌合系統(tǒng)廢水、施工噪聲、施工導(dǎo)流活動(dòng)；運(yùn)行期水庫(kù)形成后的淹沒、電站運(yùn)行調(diào)節(jié)、大壩阻隔、水庫(kù)水溫等因素都是對(duì)水生生態(tài)造成影響的影響源。

2 水電工程對(duì)水生生態(tài)影響特征

由于水電工程的修建阻斷了河流聯(lián)系，改變了河流的徑流關(guān)系，對(duì)河流水文情勢(shì)、水溫、河道生境、水生生態(tài)造成影響，主要影響特征如下。

2.1 水文情勢(shì)的影響

蓄水式電站通過(guò)水頭和運(yùn)行調(diào)節(jié)把水能轉(zhuǎn)化為電能，獲得發(fā)電效益。電站通過(guò)攔河蓄水形成水庫(kù)，庫(kù)區(qū)水深、流速、河面寬等水文情勢(shì)發(fā)生較大變化，造成原有水生生境條件發(fā)生改變甚至消失，致使魚類區(qū)系組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，特別是適應(yīng)流水生境的珍稀保護(hù)、特有物種的消失；電站通過(guò)日調(diào)、季調(diào)或年調(diào)節(jié)運(yùn)行，改變壩址處天然流量的時(shí)空分布，導(dǎo)致電站下游水文情勢(shì)與天然比較發(fā)生較大變化[3]。由于短時(shí)間內(nèi)水位、流速、水面寬等水文要素變化劇烈，導(dǎo)致下游河道生境暴露、產(chǎn)卵場(chǎng)裸露，魚苗、受精卵擱淺死亡，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)影響較大，導(dǎo)致下游水生態(tài)系統(tǒng)萎縮演替。由于攔河筑壩，壩上泥沙沉積，壩下清水下泄，導(dǎo)致下游河道泥沙失衡。清水下泄對(duì)下游河道造成淘刷，對(duì)河床和底質(zhì)影響較大，進(jìn)而對(duì)水生生態(tài)造成影響。

2.2 水溫的影響

多年調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)、不完全年調(diào)節(jié)及季調(diào)節(jié)等調(diào)節(jié)性能好的水庫(kù)建成運(yùn)行，將對(duì)庫(kù)內(nèi)的熱量起到調(diào)節(jié)作用，水庫(kù)在沿水深方向上呈現(xiàn)出有規(guī)律的水溫分層，大致表現(xiàn)為：冬季庫(kù)區(qū)趨于等溫分布，下泄水溫較天然情況高；春、夏季庫(kù)表水溫高，庫(kù)底水溫低，下泄水溫較天然情況低[4]。下泄低溫水可對(duì)魚類造成突出的不利影響。水溫變冷，水體的溶氧量和水化學(xué)成分將發(fā)生變化，影響魚類和餌料生物的衍生，致使魚類區(qū)系組成發(fā)生變化。下泄低溫水將使魚類產(chǎn)卵季節(jié)推遲、影響魚卵孵化甚至造成不產(chǎn)卵[3]。下泄低溫水還會(huì)降低魚類新陳代謝的能力，使魚生長(zhǎng)緩慢。水溫低、餌料生物生長(zhǎng)緩慢，將直接影響魚類的生長(zhǎng)、育肥和越冬。

2.3 阻隔影響

水電工程攔河建筑物使河流水生生境片斷化，阻隔魚類洄游通道，阻礙上下游魚類種質(zhì)交流。有些長(zhǎng)距離洄游的魚類，需要洄游到河流的上游去產(chǎn)卵繁殖，大壩修建后就會(huì)阻斷其洄游通道，使其無(wú)法洄游到產(chǎn)卵場(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)卵，導(dǎo)致其數(shù)量銳減。如長(zhǎng)江中華鱘，葛洲壩的修建就阻斷了其洄游金沙江的產(chǎn)卵通道，如今已成為長(zhǎng)江珍稀魚類，近年來(lái)，人工繁殖對(duì)其資源進(jìn)行了補(bǔ)償[5]。還有些短距離和河湖洄游的魚類，如裂腹魚、“四大家魚”，其產(chǎn)卵活動(dòng)也受大壩的阻隔影響。大壩的修建對(duì)其他魚類也造成阻隔影響，阻礙上下游種群的基因交流，導(dǎo)致種群遺傳多樣性降低，生存延續(xù)能力下降。

2.4 淹沒影響

水庫(kù)形成后，將使河流流水生境轉(zhuǎn)變?yōu)楹?kù)靜態(tài)生境。由于水深的加深，對(duì)原天然河道造成淹沒影響，使原來(lái)處于庫(kù)區(qū)的魚類生境和產(chǎn)卵場(chǎng)喪失[3]。水庫(kù)形成的靜水水面對(duì)產(chǎn)漂流卵的魚類繁殖造成影響。產(chǎn)漂流性卵魚類產(chǎn)出的卵需隨水流漂流孵化，短的需要1～2天，長(zhǎng)的需要一周左右，需要漂流幾百公里，受精卵漂流到庫(kù)區(qū)之后，不能隨水繼續(xù)漂流，將沉入水底。由于受精卵卵膜較薄，受精卵下沉過(guò)程中所承受壓力變大，受精卵很容易破裂，導(dǎo)致大量受精卵死亡。另外，由于下沉到水底，水底的光照條件較差，含氧量較低，不利于受精卵的孵化，孵化率降低[3]。

2.5 施工影響

水電工程屬大型工程，施工期的施工廢水量較大，如果直接排放，對(duì)水環(huán)境和水生生態(tài)將造成大的影響，需處理后重復(fù)利用[4]。施工期施工導(dǎo)流活動(dòng)、水下施工和爆破對(duì)水生生態(tài)尤其是魚類的活動(dòng)造成一定的影響。施工期施工人員較多，如果管理不善，生活廢污水將對(duì)水環(huán)境將造成不利影響。

3 主要減緩措施

3.1 生態(tài)流量

為了維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，常用水文學(xué)法、水力學(xué)法、組合法、生境模擬法、綜合法等方法計(jì)算所需水量[6]。所需最小水量非汛期一般不應(yīng)小于河道控制斷面多年平均流量的10%，汛期一般不應(yīng)小于20%。不同地區(qū)、不同規(guī)模、不同類型河流、同一河流不同河段的生態(tài)用水要求差異較大，在生態(tài)系統(tǒng)有更多、更高需要時(shí)應(yīng)加大流量。隨著環(huán)保部對(duì)最小下泄生態(tài)流量的要求在不斷提高，近幾年批復(fù)的水電項(xiàng)目汛期最小生態(tài)流量均在30%以上，如巴拉水電站、拉哇水電站等。以前生態(tài)流量泄放措施主要通過(guò)設(shè)置生態(tài)小機(jī)組、發(fā)電機(jī)組承擔(dān)基荷發(fā)電任務(wù)進(jìn)行泄放，現(xiàn)在生態(tài)流量泄放措施要求基本都是單獨(dú)設(shè)置，如已批復(fù)的多布水電站、葉巴灘水電站均為單獨(dú)設(shè)置的生態(tài)流量專用設(shè)施。

3.2 生態(tài)調(diào)度

在保證下游生態(tài)用水的同時(shí)，為了保障下游河道生態(tài)用水、刺激魚類的產(chǎn)卵繁殖、緩解下泄低溫水影響、降低大壩泄流造成水體溶解氣體過(guò)飽和程度、做好水體水質(zhì)保護(hù)等，電站運(yùn)行期間需開展生態(tài)調(diào)度，依據(jù)不同時(shí)期生態(tài)水量的要求，模擬自然流量的過(guò)程。目前，生態(tài)調(diào)度主要針對(duì)下游河道魚類的產(chǎn)卵繁殖。一般每年4～7月份，是魚類的主要產(chǎn)卵繁殖時(shí)期，需要加大流量的下泄，模擬自然洪峰過(guò)程，刺激魚類的產(chǎn)卵繁殖[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近些年批復(fù)的水電項(xiàng)目為了魚類的產(chǎn)卵繁殖均有生態(tài)調(diào)度的要求，如已經(jīng)批復(fù)的瑪爾擋水電站、巴拉水電站、巴塘水電站，為了裂腹魚、虎嘉魚等均設(shè)置了具體的生態(tài)調(diào)度方案。

3.3 分層取水

為減輕水庫(kù)下泄低溫水對(duì)下游造成的不利影響，保護(hù)下游生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，通常采取分層取水、合理利用水庫(kù)洪水調(diào)度運(yùn)行方式、寬淺式過(guò)水?dāng)嗝娴墓喔惹?、“田間調(diào)溫”等措施。其中，采用分層取水是目前緩減低溫水影響的最有效辦法。分層取水建筑物主要有多層平板門、疊梁門、翻板門、浮筒等豎井式、斜涵臥管式以及多個(gè)不同高程取水口布置等形式[8]。目前，采取分層取水的電站有光照水電站、糯扎渡水電站、錦屏一級(jí)水電站等。

3.4 棲息地保護(hù)

工程建設(shè)使魚類“三場(chǎng)”和重要棲息地遭到破壞，甚至消失，為了減緩對(duì)棲息地的影響，目前主要通過(guò)開發(fā)干流保護(hù)支流的方式，尋找替代生境，制定棲息地保護(hù)方案。在棲息地方案制定方面，主要采取原生境的保護(hù)和生境的修復(fù)再造[9]。從流域的層次講，根據(jù)流域不同河段的生態(tài)功能定位，制定流域的整體棲息地保護(hù)方案，在整體的棲息地保護(hù)框架下落實(shí)單個(gè)工程的棲息地保護(hù)方案。通過(guò)開發(fā)河段干支流調(diào)查，對(duì)未開發(fā)相似生境河段進(jìn)行保護(hù)，地方政府承諾不再開發(fā)；對(duì)于已開發(fā)的河段采取拆除或連通的方式修復(fù)棲息地，對(duì)于已破壞的棲息地通過(guò)工程技術(shù)進(jìn)行生境修復(fù)再造。如近幾年環(huán)保部已經(jīng)審批的黃登水電站、里底水電站、瑪爾擋水電站等，支流均采用拆除或連通的方式進(jìn)行修復(fù)。2016年環(huán)保部150號(hào)文在以改善環(huán)境質(zhì)量為核心加強(qiáng)環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理的文中，又進(jìn)一步提出項(xiàng)目環(huán)評(píng)審批與區(qū)域環(huán)境質(zhì)量聯(lián)動(dòng)的要求，項(xiàng)目審批需改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。

3.5 過(guò)魚措施

水電工程的建設(shè)阻斷了魚類的洄游和上下游基因交流，主要通過(guò)建設(shè)過(guò)魚設(shè)施解決上下游的連通。主要的過(guò)魚設(shè)施有：仿自然旁通道、魚道、魚梯、升魚機(jī)、集運(yùn)魚系統(tǒng)、魚閘、網(wǎng)捕過(guò)壩等?，F(xiàn)階段對(duì)水頭較低的水電建設(shè)項(xiàng)目，原則上應(yīng)重點(diǎn)研究采取仿自然通道措施；對(duì)水頭中等的水電建設(shè)項(xiàng)目，原則上應(yīng)重點(diǎn)研究采取魚道或魚道與仿自然通道組合方式；對(duì)水頭較高的水電建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地條件和樞紐布置特性，研究采取魚道、升魚機(jī)、集運(yùn)魚系統(tǒng)或不同組合方式的過(guò)魚措施。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年以后的水利水電工程開始逐漸采用過(guò)魚設(shè)施，近十年環(huán)保部批復(fù)的水電項(xiàng)目均采用有過(guò)魚設(shè)施，主要有魚道、集運(yùn)魚系統(tǒng)和升魚機(jī)，有的已經(jīng)建成運(yùn)行。如已經(jīng)實(shí)施魚道的有藏木魚道、多布魚道、安谷水電站魚道等[10]，已實(shí)施集運(yùn)魚系統(tǒng)的有彭水電站、龍開口水電站等，升魚機(jī)基本處在設(shè)計(jì)階段。

3.6 人工增殖放流

水電工程對(duì)魚類資源造成的影響可以通過(guò)人工增殖放流的方式進(jìn)行補(bǔ)償恢復(fù)，通過(guò)人工對(duì)增殖放流對(duì)象進(jìn)行人工繁殖實(shí)現(xiàn)增殖放流。重點(diǎn)增殖放流國(guó)家、地方保護(hù)及珍稀特有魚類和重要經(jīng)濟(jì)魚類。增殖站選址原則上應(yīng)在業(yè)主管理用地范圍內(nèi)，根據(jù)場(chǎng)地地形圖，合理進(jìn)行增殖站布局，選擇先進(jìn)的養(yǎng)殖工藝，保證在工程蓄水前建成并完成運(yùn)行能力建設(shè)，長(zhǎng)期運(yùn)行由工程業(yè)主承擔(dān)費(fèi)用、負(fù)責(zé)建設(shè)和管理。建立水生生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)魚類增殖放流效果[11]。從2007年索風(fēng)營(yíng)水電站魚類增殖站建設(shè)開始到現(xiàn)在，水電工程魚類增殖站建設(shè)運(yùn)行已歷經(jīng)十年，建設(shè)和運(yùn)行管理日趨完善，建設(shè)運(yùn)行技術(shù)日趨成熟，部分電站已實(shí)現(xiàn)多次的增殖放流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2003年至今環(huán)保部批復(fù)的水電項(xiàng)目，基本均有魚類增殖放流站或人工增殖放流措施，場(chǎng)址基本均在業(yè)主營(yíng)地范圍內(nèi)，如向家壩、阿海、功果橋、黃登、魯?shù)乩?、觀音巖魚類增殖放流站等，為補(bǔ)償魚類資源，保護(hù)生態(tài)安全起到了重要的作用。

4 結(jié)論與建議

水電開發(fā)所帶來(lái)的影響既有利也有弊，隨著工程的實(shí)踐和推進(jìn)，工程運(yùn)行所帶來(lái)的不利影響在逐漸凸顯，我們對(duì)其產(chǎn)生的不利影響的認(rèn)識(shí)在不斷加深，水電開發(fā)的管理也在不斷地完善和提升。通過(guò)采取針對(duì)性的解決措施，使水電開發(fā)帶來(lái)的環(huán)境影響降到最低，從而使社會(huì)利益最大化，資源利用最優(yōu)化，環(huán)境影響最小化。由于開發(fā)較快，強(qiáng)度較高，水電環(huán)評(píng)在管理上還存在著一些問(wèn)題?！爸丨h(huán)評(píng)、輕落實(shí)、缺監(jiān)管”的現(xiàn)象普遍存在。環(huán)保措施到了實(shí)施階段都大打折扣，達(dá)不到環(huán)評(píng)階段的預(yù)期[12]。即使落實(shí)了，由于缺乏管理和監(jiān)管，“曬太陽(yáng)、成擺設(shè)”的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。因此，在水電環(huán)保工作上，我們還面臨著新的任務(wù)，加強(qiáng)中后期的管理，建立健全環(huán)保管理機(jī)制，調(diào)動(dòng)建設(shè)單位的積極性，使環(huán)保工程落到實(shí)處，發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。