坪頭水電站建設對河流水生生態(tài)的影響及保護措施

劉湘春，楊玖賢

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

坪頭水電站采用引水式開發(fā)，引水隧洞長12.7km，最大引用流量72m3/s，裝機容量180MW，多年平均年發(fā)電量8.61億kW·h。該電站具有開發(fā)條件優(yōu)越、施工期短、投資適中等特點。電站投入運行后，對優(yōu)化系統(tǒng)電源結構、提高美姑河梯級電站供電質量將起到一定作用。同時，還可增加當?shù)氐呢斦杖?，促進地方經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

然而，隨著坪頭水電站工程的建設和運行，原河流生境發(fā)生了較大的變化，給水生生物特別是魚類的生存與繁衍帶來一些不利影響，嚴重時會導致物種消失、河流水生生態(tài)系統(tǒng)惡化等問題，河流的生態(tài)價值也因此而遭到破壞，故應采取積極措施避免或減緩這些不利影響。

如何減小不利影響，充分發(fā)揮坪頭水電站建設項目在美姑河流域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設中的積極作用，有效地利用水資源，以實現(xiàn)河流及流域的經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，這是坪頭水電站建設必須應對的一個挑戰(zhàn)。在確保各項生態(tài)保護措施實施到位的前提下，可在很大程度上減免工程興建對河流水生生態(tài)的不利影響，將環(huán)境損失減低到最低的程度。

2 電站建設對河流水生生態(tài)的影響

修建水電工程影響河道水文情勢、水域形態(tài)及流態(tài)等，由此導致河流的營養(yǎng)物質、沉積物、光熱條件等變化，這些因素綜合起來對河流水生生物產(chǎn)生影響，從而干擾了河流生態(tài)的自然過程。河流內(nèi)生物包括水生植物和水生動物。水生植物主要包括藻類和水生維管束植物。水生動物又可分為浮游動物、底棲動物和魚類。其中魚類是最敏感的生物，常用來作為指示河流生態(tài)的變化情況，也是水電工程影響下河流生態(tài)主要的保護目標。魚類同時作為人類利用的一種資源，受自然環(huán)境和人類活動的雙重影響，魚類的種類、數(shù)量及其分布易發(fā)生變化。坪頭水電站工程對魚類等水生生物的影響主要反映在分隔阻隔、生存空間、水體環(huán)境和人為干擾這些方面。

2.1 分割阻隔的變化影響

坪頭水電站閘壩對魚類起著分割阻隔作用。盡管美姑河流域無長距離洄游魚類，且閘址上游天然的大跌水本來就阻斷了魚類上溯的通道，但多數(shù)魚類有生殖、索餌、越冬短距離洄游的習性，閘壩阻隔使閘下魚類失去了進入上游或支流生殖、索餌場所。大壩阻隔使美姑河坪頭水電站工程所在河段上下游魚類交往受阻，將削弱該段魚類種群生存力，對現(xiàn)有物種的繁衍和生存造成不利影響。

2.2 生存空間的變化影響

2.2.1 水庫形成的影響

坪頭水電站建成蓄水后，庫區(qū)河段水面面積增大，流速減緩，泥沙淤積，河床底質等均有不同程度的變化。水域生態(tài)環(huán)境有利于緩流水類群的餌料生物生長，相應餌料生物的區(qū)系組成和生物量均會增加，但適宜急流生活的種群將會減少。

坪頭水電站水庫形成后，浮游植物可能會顯著增加，種類組成將發(fā)生很大變化，水庫回水區(qū)內(nèi)綠藻門中的盤星藻、鼓藻、水綿等都會增加，藍藻門的席藻、螺旋藻等也會增加，在水溫較高季節(jié)可形成優(yōu)勢種群。硅藻門中的脆桿藻、曲殼藻等典型河流型的種類將因失去大量繁生條件而減少。其它適應于緩流水等開闊水面自下而上的浮游性硅藻，如針桿藻、直鏈藻、小球藻，也可形成優(yōu)勢種群。

浮游動物組成和生物量也將發(fā)生較大變化。適宜于廣溫廣布的浮游動物種類組成中，如原生動物和輪蟲類的表殼蟲、匣殼蟲、臂尾輪蟲、腔輪蟲等會出現(xiàn)；枝角類會出現(xiàn)低額蚤、盤腸蚤、尖額蚤、象鼻蚤等種類；橈足類中真劍水蚤、溫劍水蚤、刺劍水蚤等種類會出現(xiàn)。在初期由于有機物質沉積，水中的營養(yǎng)物質增加，浮游動物的生物量也會有較大增長。經(jīng)過數(shù)年后，庫區(qū)逐漸形成較穩(wěn)定環(huán)境，浮游動物的組成和生物量也將逐步穩(wěn)定。

水庫蓄水后，由于水位加深、泥沙淤積，現(xiàn)有底棲動物組成將發(fā)生較大變化，石生種類，如水生昆蟲中的蜉蝣目、襀翅目、鞘翅目的昆蟲會減少，在深水區(qū)將不會存在，而在回水段末端變化不大。水生寡毛類和搖蚊幼蟲以及一些適宜緩流水的底棲動物將出現(xiàn)，并占一定的生物量，但數(shù)量不會大?？偟膩碇v，底棲動物在組成和生物量上均有減少。

坪頭電站為低閘引水發(fā)電，水庫蓄水后，水面面積增大，水位升高，流速減緩，但因庫容較小，為日調節(jié)運行，在汛期大流量時，庫內(nèi)水體仍保持一定流態(tài)，庫區(qū)原河道內(nèi)喜急流態(tài)的魚類仍可維持其生存空間。但在平、枯期流量較小時，隨著庫內(nèi)水體水深的增加，水體流速顯著減緩，喜急流底層生活的魚類不適應庫區(qū)的生活環(huán)境，將上移到庫尾以上河段。

坪頭水電站工程河段，魚類種群最大的是齊口裂腹魚，其次是黃石爬鮡。水庫形成后，庫內(nèi)可能形成齊口裂腹魚魚苗的肥育場。黃石爬鮡適應底棲急流生活，靠腹鰭緊貼石上或在石縫中活動，蓄水后庫內(nèi)泥沙沉積，水深增加，使黃石爬鮡失去急流生活環(huán)境，庫內(nèi)種群將消失，閘下減水河段也將僅有很少的種群存在。

2.2.2 減水河段的影響

坪頭水電站為引水式電站，電站運行將在壩下形成約15.6km長的減水河段。根據(jù)浮游植物的生活環(huán)境,可將浮游植物的生態(tài)類型劃分為半氣生種類、靜水種類和流水種類。工程興建后，減水河段變?yōu)橄鳡顟B(tài)，在河道內(nèi)潮濕的石頭和土壤表面及小水坑、小水溝等水體中，半氣生種類和靜水種類會增加，減水河段內(nèi)水生植物的生態(tài)類型組成將增加；但同時因水量減少也將使浮游植物生存空間減少，導致其生物量和數(shù)量減少。

坪頭水電站建成后，由于電站引水，在枯季該段主河道將變成多灘的小溪。生活在其中的浮游動物由于體形微小，有水及微量食物就能生存，種類不會有顯著的變化，但數(shù)量將會減少；同樣，生活在其中的底棲無脊椎動物種類和數(shù)量亦將減少。

電站建成后，減水河段原有部分河床水面縮減，水生藻類和低級動物等魚類餌料滋生緩慢，數(shù)量減少，尤其是動物性餌料將生長更慢，數(shù)量更少，因此魚類將喪失部分水體環(huán)境，魚類資源將減少。

2.3 水體環(huán)境的變化影響

在電站施工期產(chǎn)生的廢水可能使局部水體 pH值和SS含量升高、溶解氧降低，對魚類生長、繁殖造成一定影響。這在水環(huán)境容量較大的情況下影響不大，但在水環(huán)境容量較小的河段，若生產(chǎn)廢水及生活污水不進行處理直接排入水體，將對河流水生生態(tài)產(chǎn)生較大的影響。工程施工期對魚類的不利影響是暫時的，施工結束后，絕大部分影響將隨之消失；但一些工程的施工期較長，對魚類自然生命進程的干擾超過了其承受范圍，其種群的恢復將很困難。

坪頭水電站工程在運行期對河流水質一般不產(chǎn)生污染，且電站水庫為典型的混合型水庫，水庫庫水全年替換相當頻繁，水庫的形成對水體水溫基本無影響，因此對河流水生生態(tài)基本無影響。

2.4 人為活動的變化影響

坪頭水電站工程施工期間產(chǎn)生的噪聲、爆破振動等會驚擾魚類等生物的棲息，致使其活動空間減少。一些魚類(如裂腹魚類、爬鮡類)是肉質鮮美的經(jīng)濟食用魚，施工人員等可能會大量捕食，過度捕撈將導致這些魚類資源趨于枯竭。

在引水發(fā)電形成的減水河段內(nèi)，較小的流量為電魚、毒魚等魚類捕撈提供了機會，這也是對魚類的潛在威脅；河床曝露后，河道內(nèi)挖沙采石等也會嚴重擾動河床底質。這些人為破壞同水量減少一起將導致魚類在減水河段內(nèi)消失。

3 水生生態(tài)保護措施

人類社會發(fā)展與河流系統(tǒng)密不可分，河流系統(tǒng)不可避免地受到人為活動的干擾。河流生態(tài)保護并非是不加利用、保守的保護，而應該從維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的角度，既保護河流生態(tài)系統(tǒng)的基本結構和功能不受到傷害，生態(tài)系統(tǒng)的各種功能(物種流、能量流、物質流、信息流和價值流)都能正常進行，又能夠為人類提供各種需要的服務，使其具有可持續(xù)性。對于水資源的開發(fā)利用，人類活動產(chǎn)生的干擾是發(fā)生、傳播到消散的一個過程，應盡量減少不利影響的發(fā)生，保護原河流生態(tài)系統(tǒng)功能和結構的基本穩(wěn)定；對于不可避免的影響，應采取積極的治理或補償措施，使損失降至最低。

生態(tài)系統(tǒng)的健康應包含兩個方面：一是滿足人類社會合理要求的能力；二是生態(tài)系統(tǒng)自我維持與更新的能力。前者是后者的目標，而后者是前者的基礎。健康的生態(tài)系統(tǒng)能滿足人類的合理要求，并且具有可持續(xù)性。

3.1 保護原則

針對電站對河流水生生態(tài)的影響程度，應因地制宜地制定相應的生態(tài)保護措施。修復性保護措施主要采取棲息地保護、補償性增殖放流等，在強化漁政管理的基礎上，使魚類資源得到有效保護。

針對水生生物資源在河流水生生態(tài)系統(tǒng)中的主體地位和不同水生生物的特點，以資源保護為重點，實行多目標管理；在保護措施上，立足當前，著眼長遠，分階段、有步驟地加以實施。

堅持因地制宜的原則，根據(jù)資源的區(qū)域分布特征，確定水生生物資源保護措施；以資源增殖、水域污染防治及生態(tài)補償為重點，維護工程影響區(qū)域以及美姑河流域的生態(tài)環(huán)境，保護工程影響區(qū)的生物多樣性。

3.2 下泄生態(tài)流量

電站引水發(fā)電運行將使壩下原本連續(xù)的自然河流水量急劇減少，形成減水河段。減水河段水量小，枯期大部分成小溪狀的淺灘，阻斷魚類的正常通行。雖然水庫和減水河段河灣水較深，水流平緩，可基本保證魚類隱蔽、越冬場所，但又與喜急流魚類難適應緩流的特性相矛盾，因此，河段的大幅減水對魚類的生存及過流是一個極大的威脅。保證魚類過流活動及生存必須的水深、流速條件，是枯期魚類棲息地需水的要求。而在繁殖期的豐水期，應保證棲息地內(nèi)有足夠的水流條件刺激以滿足魚類繁殖的要求。

坪頭水電站閘、廠址間河道長約15.6km，電站運行后該河段將成為減脫水河段，對水生生態(tài)產(chǎn)生一定影響，需下泄適當生態(tài)流量，補償因工程運行對生態(tài)環(huán)境的影響。經(jīng)綜合分析確定下泄1.05m3/s的生態(tài)流量。

工程河段閘、廠址區(qū)間有古里阿覺溝、傘地溝、四曲溝和列爾溝四條常年流水支溝匯入，支溝多年平均流量1.68m3/s，最枯月流量0.37m3/s，可在一定程度上減緩河道減水的影響。支溝流水與閘址處下泄的生態(tài)流量疊加后，壩下11.88km下游最枯月流量可達1.42m3/s。

在水工布置方案上，根據(jù)進水口、泄洪沖沙閘的布置，在進水口下部設置環(huán)保流量泄水孔，孔徑φ500mm，全年泄放1.05m3/s生態(tài)流量?？兹肟谥行母叱?90m，比沖沙閘底板高程高出4.0m，采用預制鋼筋混凝土管預埋，出口設置在沖沙閘護坦斜坡段處，不設控制閘門，可保證常年放水。下泄生態(tài)流量后，減水河段將滿足基本的魚類棲息條件，同時亦滿足環(huán)境用水和景觀用水的要求。

3.3 增殖放流措施

魚類人工種群建立及增殖放流是目前保護魚類物種、增加魚類種群數(shù)量的重要措施之一。采取人工增殖放流，不僅可以對那些種群數(shù)量已經(jīng)減少或面臨各種影響將大量減少的魚類進行人工增殖，補充其資源量，在某種程度上還可以達到過魚措施的效果，在一定程度上可以緩解水電工程對魚類資源的不利影響。但魚類增殖放流涉及面廣，管理操作過程較為復雜，對水域生態(tài)系統(tǒng)影響深遠，技術含量比較高，需要對放流水域生態(tài)環(huán)境和魚類資源現(xiàn)狀了解非常清楚，對放流對象生物學特性、苗種繁育技術、放流和效果評價技術等研究較為深入，對增殖放流進行合理的規(guī)劃和布局，制定科學增殖放流方案。

限于目前條件，人工增殖放流站通常只能在需保護的魚類中選擇具有價值的種類進行增殖和保護，通過人工繁殖、育種、放流以增殖特別需要保護的魚類資源、拯救物種。

根據(jù)坪頭水電站影響水域魚類組成特點和生態(tài)習性，就目前的技術條件而言，還難以對每個特有種進行人工繁殖和放流，從必要性和可能性出發(fā)，擬把齊口裂腹魚作為增殖放流的重點對象。主要由于齊口裂腹魚人工繁殖技術、苗種培育技術已成熟，且齊口裂腹魚受人為過度開發(fā)影響，資源量急劇減少，亟待保護。

為補償魚類資源損失，坪頭水電站工程建成后，運行期間每年向庫區(qū)及上下游河段投放適宜魚種，魚苗種類為當?shù)剡m生且人工繁殖成功的齊口裂腹魚。結合實際情況，本工程采用外購魚苗的方式，投放魚苗規(guī)格為5～8cm，每年秋季投放30 000尾。

3.4 加強防范措施

(1) 加強宣傳，制定《水生生態(tài)環(huán)境保護手冊》，在工程施工區(qū)設置水生生物保護警示牌，增強施工人員的環(huán)保意識。

(2) 建立和完善魚類資源保護規(guī)章制度，根據(jù)工程進展與美姑河流域魚類生長繁殖實際狀況，在工程施工區(qū)設置警示牌，施工期間嚴禁施工人員電魚、炸魚等各種非法作業(yè)，保證魚類在產(chǎn)卵期和生長期的正常繁殖，確保魚類資源可持續(xù)利用。

(3) 加強監(jiān)管，嚴格按環(huán)保要求施工，生產(chǎn)廢水及生活污水按環(huán)保要求達標排放或綜合利用，杜絕影響水生生境的污染事故發(fā)生；建立魚類保護應急方案，防止嚴重水污染等風險的發(fā)生及危害的擴散。

4 結 論

人類活動與河流系統(tǒng)密切相關，水利水電工程在利用河流水資源的同時，也改變了河道流量的時空分布規(guī)律，由此引起了營養(yǎng)物質、沉積物、光熱條件等變化，這些因素綜合起來會改變原有的河流生態(tài)系統(tǒng)。其不利影響主要表現(xiàn)為，減水河段的溪流狀態(tài)及大壩阻斷制約了魚類的上下游交流；因各水庫或減水河段河灣水較深，水流平緩，基本保證了魚類隱蔽、越冬場所，但這又與喜急流魚類難適應緩流特性相矛盾，限制了魚類的生存與繁殖。另外，工程施工污染和人為活動也對水生生物及魚類生存構成了威脅。對于這些影響，如控制不當，魚類種群將銳減甚至絕跡。

針對水利水電工程對河流生態(tài)的不利影響，應因地制宜地制定相應的生態(tài)保護措施。一方面應采取棲息地保護及防范措施，最大程度地避免或減緩不利影響，如修建過魚設施、下泄生態(tài)流量等，以保證魚類的棲息條件；另一方面采取積極的補償性措施，對原河流生態(tài)進行有益的改造，如建立魚類資源增殖放流站，實行人工繁育苗種、放流魚種，可有效地補償因水利水電工程建設造成的漁業(yè)資源損失?？傊谒姽こ探ㄔO中，應充分重視對河流生態(tài)的保護與修復，進一步探索最佳的河流生態(tài)保護修復對策，以實現(xiàn)水利水電建設與環(huán)境保護的科學、協(xié)調發(fā)展。

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