錦江干流小水電建設(shè)對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響研究

皮玉紅

(銅仁市萬山區(qū)水務(wù)局，貴州 銅仁 554200)

1 項(xiàng)目研究背景

水能資源是可再生清潔能源，我國(guó)的水能資源蘊(yùn)藏量[1]十分豐富。自20世紀(jì)80年代以來，國(guó)家啟動(dòng)農(nóng)村水電初級(jí)電氣化試點(diǎn)建設(shè)，在全國(guó)范圍內(nèi)興建4.7萬座小型水電站，使全國(guó)3億多農(nóng)村人口用上了電，小水電點(diǎn)亮了中國(guó)農(nóng)村，帶動(dòng)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為促進(jìn)山區(qū)脫貧致富發(fā)揮了重要作用。

21世紀(jì)初，隨著國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，伴隨“西電東送”重大項(xiàng)目相繼開工建設(shè)以來，我國(guó)興建了三峽、溪洛渡、白鶴灘等大批特大型水電站工程，截止當(dāng)前，大中型水電站裝機(jī)占全國(guó)總裝機(jī)的72%，而小型水電站裝機(jī)只占28%，占比份額越來越小，且小型水電站具有分布廣、裝機(jī)小、年代久遠(yuǎn)、沒有安裝生態(tài)在線監(jiān)測(cè)設(shè)施等特點(diǎn)，給河流生態(tài)環(huán)境也帶來了不利影響，小水電劣勢(shì)凸現(xiàn)，因此恢復(fù)錦江干流水生態(tài)環(huán)境意義重大。本文從錦江干流水電站建設(shè)后因河流的流態(tài)、水質(zhì)、水量、水溫變化對(duì)生態(tài)多樣性的影響方面進(jìn)行了總結(jié)分析，并針對(duì)水生態(tài)修復(fù)[2]提出了具體措施供借鑒。

2 河流水系概況

錦江發(fā)源于江口縣西北部的梵凈山自然保護(hù)區(qū)，源頭名為壩溪河，屬長(zhǎng)江流域沅江水系，是沅江左岸一級(jí)支流上游河段，貴州省境內(nèi)稱錦江，進(jìn)入湖南省后稱辰水，至辰溪注入沅江。錦江地處貴州省銅仁市中東部，錦江流域總面積4080km2，全長(zhǎng)158km，天然落差957m，平均比降4.1‰，匯入的主要支流有閔孝河(集雨面積714.38km2)、太平河(集雨面積518.68km2)、小江(集雨面積1373km2)、謝橋河(集雨面積198km2)和瓦屋河(集雨面積343km2)等，流域主要涉及江口縣、松桃縣、碧江區(qū)和萬山區(qū)，流域內(nèi)總?cè)丝谶_(dá)124萬，錦江是銅仁市的母親河，從碧江和萬山中心城區(qū)穿城而過。錦江干流水系圖如圖1所示。

圖1 錦江干流水系圖

3 水電站建設(shè)概況

錦江干流水能資源理論蘊(yùn)藏量186MW，可開發(fā)88.5MW[3]，截止2021年底，已經(jīng)開發(fā)建設(shè)水電站共5座，裝機(jī)容量60.65MW，占可開發(fā)量的68.53%。其中引水式水電站共3座，自上而下分別是江口縣王家山水電站、江口縣壩盤水電站和銅仁市艾家坪水電站；壩后式水電站2座，分別為銅仁市蘆家洞水電站和銅仁市漾頭水電站，錦江干流水電站建設(shè)基本情況見表1。

表1 錦江干流水電站建設(shè)情況表

江口縣王家山水電站于1987年建成發(fā)電，大壩以上集雨面積1263km2，總庫(kù)容640萬m3，裝機(jī)容量3.2MW，規(guī)模為小(1)型，為引水式電站，大壩至廠房河道距離4.25km，引水發(fā)電隧洞布置在左岸，切灣取直后引水隧洞長(zhǎng)度為1.65km；江口縣壩盤水電站于2007年建成發(fā)電，大壩以上集雨面積1294km2，總庫(kù)容278萬m3，裝機(jī)容量12.7MW，規(guī)模為小(1)型，大壩至廠房河段距離4.35km，引水發(fā)電隧洞布置在右岸，切灣取直后引水隧洞長(zhǎng)度為3.72km；銅仁市艾家坪水電站于2007年建成發(fā)電，大壩以上集雨面積1493km2，總庫(kù)容280萬m3，裝機(jī)容量3.75MW，規(guī)模為小(1)型，大壩至廠房河道距離0.93km，引水發(fā)電隧洞布置在右岸，切灣取直后引水發(fā)電隧洞加明渠總長(zhǎng)為0.316km；銅仁市蘆家洞水電站建于1973年，大壩以上集雨面積3346km2，總庫(kù)容3343萬m3，規(guī)模為中型工程，裝機(jī)容量5MW，2012年完成改擴(kuò)建，裝機(jī)容量21MW，在右岸布置壩后式發(fā)電廠房；銅仁市漾頭水電站建于1991年，大壩以上集雨面積3780km2，總庫(kù)容8211萬m3，規(guī)模為中型工程，裝機(jī)容量16MW，2019年完成擴(kuò)容，裝機(jī)容量增加到20MW，在右岸布置壩后式發(fā)電廠房。

4 水電站建設(shè)影響分析

截止當(dāng)前，錦江干流已建5座水電站均正常運(yùn)行，帶來了較大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等正面效益，如解決了當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用電、替代礦物燃料電站、減少大氣污染和防洪等綜合利用效益，但也給錦江干流生態(tài)環(huán)境帶來一些負(fù)面影響。

4.1 水質(zhì)影響分析

錦江河位于長(zhǎng)江中上游地區(qū)，生態(tài)環(huán)境好壞直接關(guān)系沅江水系，乃至影響長(zhǎng)江流域，錦江干流水電站建設(shè)前屬于典型山區(qū)性河流，水系通暢，保持河道自然流態(tài)，利于洄游性魚類的繁殖。河流時(shí)刻保持流動(dòng)性，水質(zhì)基本上不存在富營(yíng)養(yǎng)化問題，便于水生動(dòng)物繁殖生長(zhǎng)。水電站建設(shè)后，水系形態(tài)發(fā)生改變，使原來流勢(shì)湍急的錦江干流變成了水庫(kù)型河流，人為因素造成庫(kù)區(qū)水流的流速變緩，延長(zhǎng)了水在庫(kù)區(qū)內(nèi)停留時(shí)間，導(dǎo)致水中物質(zhì)易發(fā)生沉淀，增加水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問題。

銅仁市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布2014年1月—2022年1月水質(zhì)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)年(月)報(bào)，見表2。

根據(jù)表2可知，自2014年以來，錦江流域水質(zhì)較好，常年保持Ⅲ類水質(zhì)以上，其中錦江干流江口縣王家山水電站至銅巖段基本為Ⅱ類水質(zhì)，優(yōu)良水質(zhì)比例90%以上。張鐘陽(yáng)等[9]對(duì)中小河流水污染現(xiàn)狀進(jìn)行探討，對(duì)錦江干支流匯合處布置了13個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面，提取水樣調(diào)查驗(yàn)證了錦江干流水質(zhì)全年基本能夠達(dá)到GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。銅仁市委、市政府高度重視錦江水質(zhì)問題，還專門制定了專項(xiàng)行動(dòng)、工作目標(biāo)及工作計(jì)劃，城區(qū)段污水處理設(shè)施和管網(wǎng)完善后，錦江干流水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類以上。

表2 錦江干流水質(zhì)調(diào)查表

小水電是清潔能源，電站利用水能發(fā)電是物理變化，對(duì)水質(zhì)無任何影響，但引水式電站，電站大壩與廠房區(qū)間距離較長(zhǎng)，可能造成河流斷流干涸現(xiàn)象。在2021年以前，盡管每座電站大壩壩體都安裝生態(tài)放水管，但沒有安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，導(dǎo)致環(huán)保部門無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，造成廠壩間河段枯水季節(jié)斷流、脫水現(xiàn)象，例如王家山、壩盤和艾家坪3座引水式電站，采取長(zhǎng)距離引水發(fā)電方式，大壩至廠房河段長(zhǎng)度分別為4.25、4.35、0.93km，下游回水無法到達(dá)大壩下游，且河床較寬，枯水季節(jié)下放水量減少后無法滿足河道生態(tài)涵養(yǎng)需求，給河流水生態(tài)環(huán)境造成很大影響。

4.2 水生動(dòng)物影響分析

錦江是貴州省內(nèi)陸淡水河流野生水生生物多樣性保存較為完好的河流，根據(jù)楊麗琴[10]銅仁市錦江河漁業(yè)資源增殖保護(hù)措施，20世紀(jì)70—80年代錦江河流域到處可見如鯰魚、鰻魚、鱖魚數(shù)十種魚類，但隨著錦江河流域梯級(jí)電站的陸續(xù)建設(shè)，特別是漾頭、蘆家洞等水電站建設(shè)，水位提升后，使原來流勢(shì)湍急的錦江變成了水庫(kù)型河流，錦江河內(nèi)原有的許多珍稀及野生土著魚類，特別是喜洄水、急流的魚類(如黃顙魚、鱖魚)資源量大減，溯河洄游種類消失，而野生鱖魚、黃顙魚為國(guó)家級(jí)保護(hù)魚種。根據(jù)梁正其[11]銅仁市錦江河小型魚類資源現(xiàn)狀初步研究，2013年7月—2014年7月，調(diào)查采集小型魚類只有18種，比蘆家洞水電站建設(shè)前明顯減少。2009年經(jīng)農(nóng)業(yè)部審定，錦江河成為第三批特有魚類國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)保護(hù)區(qū)，核心區(qū)位于銅巖至漾頭水電站河段，試驗(yàn)區(qū)位于江口縣龍井社區(qū)至銅巖段。為了保護(hù)錦江流域生態(tài)環(huán)境，保障飲用水水源安全，2017年4月，銅仁市人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)還專門制定了《銅仁市錦江流域保護(hù)條例》，錦江流域保護(hù)范圍分為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)和一般保護(hù)區(qū)，其中江口縣王家山水電站至銅仁市碧江區(qū)漾頭水電站干流河段劃為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)。

興建的5座大壩破壞了河道水網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使原來流勢(shì)湍急的錦江變成了水庫(kù)型河流，造成河段間水量、水質(zhì)、水溫變化，且沒有設(shè)計(jì)專門魚道設(shè)施，導(dǎo)致喜洄水、急流的魚類無法進(jìn)入上游，影響水生動(dòng)物生境。蘆家洞水電站盡管為閘壩，但正常蓄水位時(shí)大壩上下游水位高差為10m，開閘時(shí)湍急的水流使洄游魚類無法進(jìn)入上游庫(kù)區(qū)。漾頭水電站大壩上下游水位高差22.1m，洄游魚類也無法進(jìn)入上游庫(kù)區(qū)，因此，水電站建設(shè)對(duì)水生動(dòng)物多樣性造成嚴(yán)重影響。

4.3 水生植物影響分析

大型水生植物既是水體生態(tài)系統(tǒng)中的組成部分，又是江河、湖泊、沼澤等水域中的重要生物資源。大型水生植物不僅對(duì)環(huán)境變化比較敏感，具有很好的指示作用，為水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物提供生活和繁衍的場(chǎng)所，還具有吸附、過濾和沉淀水中的化合物并直接吸收和利用可利用態(tài)氮、磷，以及從周圍環(huán)境中交換吸附重金屬離子等，通過微生物的輔助作用達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。另一方面，大型水生植物景觀還能夠給人一種清新、舒暢的感覺。梁正其等[12]銅仁市錦江河大型水生植物資源的初步研究，從上游江口縣龍井(王家山水電站)到下游甲州(漾頭水電站庫(kù)區(qū))，調(diào)查到水生植物共計(jì)16種，其中沉水植物分布廣，數(shù)量繁多，共計(jì)10種；挺水植物共計(jì)6種，沉水植物占采集種類的62.5%，挺水植物占37.5%。錦江河中的大型水生植物，尤其是以沉水植物為優(yōu)勢(shì)種群的狀況，錦江河是一條以沉水植物為優(yōu)勢(shì)種群的河流，這些大型水生植物為河流水體的自凈起到了重要作用，維持了該水域生態(tài)平衡。但是電站建設(shè)時(shí)間延長(zhǎng)，如果水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問題得不到根本解決，勢(shì)必影響水體的水質(zhì)，會(huì)造成水的透明度降低，使陽(yáng)光難以穿透水層，從而影響水生植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態(tài)，對(duì)水生動(dòng)植物有害，造成魚類大量死亡。同時(shí)，因?yàn)樗w富營(yíng)養(yǎng)化，水體表面生長(zhǎng)以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)的大量水藻，導(dǎo)致現(xiàn)有的水生植物慢慢減少，使整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)逐漸走向滅亡，因此，水電站建設(shè)后對(duì)水生植物影響較大。

4.4 水文設(shè)施影響分析

錦江干流水電站建設(shè)后，錦江干流變成了水庫(kù)型河流，水流流速變小，流態(tài)發(fā)生根本改變，導(dǎo)致原有水文站觀測(cè)數(shù)據(jù)失真，不得不考慮遷移水文站位置，勢(shì)必引起水文站數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，影響水文站觀測(cè)連續(xù)性。例如蘆家洞水電站改擴(kuò)建前，蘆家洞水文站位于蘆家洞水電站下游280m處，改擴(kuò)建后，改變了河流流態(tài)，導(dǎo)致蘆家洞水文站向下游搬遷約300m，城區(qū)水位觀測(cè)設(shè)施也相應(yīng)搬遷。因此，水電站建設(shè)給河流建設(shè)的水文實(shí)施帶來較大影響。

4.5 防洪設(shè)施影響分析

水電站修建前，原水利設(shè)施基本滿足防洪要求，當(dāng)水電站修建后，水位抬高，導(dǎo)致原有防洪設(shè)施無法滿足防洪要求，需要對(duì)原有堤防重新加固加高處理，增加相應(yīng)資金，隨著水位抬高，也增加庫(kù)區(qū)堤防、橋梁等建筑物安全隱患問題。

5 河流修復(fù)措施分析

文章對(duì)錦江干流水系特性、近十年來河流水質(zhì)調(diào)查分析、水電站梯級(jí)開發(fā)形式以及水生物種類進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為了給錦江干流水生物創(chuàng)造良好棲息環(huán)境，恢復(fù)河流生物多樣性，提出如下修復(fù)措施：

(1)錦江位于沅江上游，流域水系涉及范圍廣泛，必須嚴(yán)格貫徹落實(shí)《銅仁市錦江流域保護(hù)條例》，對(duì)河流水系涉及區(qū)縣必須齊抓共管，確保錦江常年達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)修復(fù)錦江干流5座水電站上、下游連接，或在5座水電站大壩增設(shè)專門魚道設(shè)置，恢復(fù)魚類洄游通道，通過水道的疏通從而縫合破碎的水網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

(3)為了促進(jìn)錦江生物多樣性保護(hù)，枯水季節(jié)必須在滿足河流生態(tài)涵養(yǎng)[13]需水前提下，再考慮水電站發(fā)電功能。

(4)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，城區(qū)污水必須處理達(dá)標(biāo)后再排放，以避免銅巖至漾頭水電站核心區(qū)河段水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，減少水在庫(kù)內(nèi)停留時(shí)間。

(5)河流修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要水利、生態(tài)環(huán)保、市政等部門間大力配合，以河湖長(zhǎng)制為依托，加強(qiáng)河流水生態(tài)環(huán)境宣傳，建立河流長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)機(jī)制，增強(qiáng)企業(yè)職工和廣大市民環(huán)境保護(hù)意識(shí)，堅(jiān)持人與自然和諧共生發(fā)展理念。

6 結(jié)語(yǔ)

從錦江干流小水電建設(shè)后河流現(xiàn)狀，分析了水電站建設(shè)導(dǎo)致河流水文特性和流態(tài)改變、大壩至廠房河段間水量變化、水生動(dòng)植物種類減少、水文設(shè)施搬遷、防洪設(shè)施增加等影響，并依照國(guó)家生態(tài)環(huán)境部制定環(huán)保政策提出了初步修復(fù)措施供其他河流治理參考，但還存在不足之處，如對(duì)錦江干流水生動(dòng)植物種類調(diào)查不夠深入，需要長(zhǎng)期對(duì)錦江干支流水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，時(shí)刻掌握河流內(nèi)動(dòng)植物種類和水質(zhì)變化情況，便于制定出切實(shí)可行的治理方案。