大壩設(shè)計(jì)與水資源管理中的環(huán)境與社會(huì)影響評(píng)價(jià)

［法國(guó)］ S.勒克萊爾 等

可持續(xù)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(SDAP)中包括的大型水資源項(xiàng)目的詳細(xì)研究工作已完成，研究資金由尼日爾流域管理局(NBA)的9個(gè)成員國(guó)承擔(dān)，這些研究工作于2007年7月得到這些成員國(guó)的認(rèn)可。該管理局成立于1932年，主要任務(wù)是促進(jìn)9個(gè)沿岸國(guó)家的國(guó)際合作。建議的項(xiàng)目包括幾內(nèi)亞境內(nèi)的佛米(Fomi)工程，該工程位于流域的上游，是一項(xiàng)綜合利用工程。

佛米工程的作用之一，是減少下游河谷(距離超過600 km)和內(nèi)陸三角洲地區(qū)因每年洪水而淹沒的土地面積，該內(nèi)陸三角洲地區(qū)包括拉姆薩爾(Ramsar)在內(nèi)的被列為保護(hù)場(chǎng)地的具有國(guó)際意義的濕地。減少淹沒地區(qū)將會(huì)對(duì)諸如捕魚、牲畜飼養(yǎng)和水稻耕種等人類活動(dòng)產(chǎn)生影響，而且由于對(duì)依靠洪泛區(qū)中棲息地而生存的種群有預(yù)期的負(fù)面影響，因此也會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成影響。

根據(jù)NBA的要求，并且為了有助于對(duì)佛米大壩和水庫的設(shè)計(jì)方案與未來的管理方式做出選擇，特拉克特貝爾工程公司科因和貝利葉分公司被指定對(duì)環(huán)境進(jìn)行了評(píng)估，并通過模擬不同的水資源管理方案來表征對(duì)工程下游的影響。已確定了5套設(shè)計(jì)和管理方案作為模型的輸入數(shù)據(jù)。以當(dāng)前的情況作為參考標(biāo)準(zhǔn)，就每一方案對(duì)下游淹沒的影響以及對(duì)相關(guān)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響進(jìn)行了比較。

1 工程背景

幾內(nèi)亞境內(nèi)的佛米大壩工程位于尼日爾流域的上游，已確定為一項(xiàng)綜合利用工程，其目的是為實(shí)現(xiàn)尼日爾流域SDAP的目標(biāo)發(fā)揮作用。

SDAP的研究是通過評(píng)價(jià)和判斷，以為尼日爾流域開發(fā)和管理確定總體規(guī)劃。SDAP是一份戰(zhàn)略性文件，它闡述了尼日爾流域沿岸國(guó)家共同發(fā)展過程及其取向。

尼日爾河由NBA管理，這對(duì)農(nóng)業(yè)和水力發(fā)電均具有非常重要的意義。由于能增加水力發(fā)電量和改善稻田的灌溉，因此大型水資源項(xiàng)目的開發(fā)被看作是一種減少對(duì)外國(guó)能源的依賴，以及解決糧食不足問題的一手段。此外，水資源的妥善管理可在改善大江大河的生態(tài)條件，特別是在改善具有國(guó)際意義的濕地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

2 研究的目的與范圍

尼日爾流域SDAP中確定的主要目標(biāo)是:

(1)滿足人類和牲畜飲用水的需求;

(2)確保江河良好的生態(tài)條件;

(3)使農(nóng)業(yè)發(fā)展能以灌溉為基礎(chǔ);

(4)發(fā)展?jié)O業(yè)和航運(yùn);

(5)增加水力發(fā)電作為上述各項(xiàng)用途的副產(chǎn)品。

因此，佛米綜合利用項(xiàng)目的意圖是為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)發(fā)揮作用。通過NBA進(jìn)行該項(xiàng)目的開發(fā)(以幾內(nèi)亞與馬里政府共同志向?yàn)榛A(chǔ))，使該工程成為控制尼日爾上游水勢(shì)的主要建筑物。

該工程的第1次可行性研究報(bào)告于1983年完成，1988年與1999年又先后兩次進(jìn)行深入研究和更新。2010年，本文參考環(huán)境與社會(huì)影響評(píng)價(jià)(ESIA)的意圖是深化和更新1999年的可行性研究，并為設(shè)計(jì)招標(biāo)和投標(biāo)文件的準(zhǔn)備提供有用的信息。影響評(píng)價(jià)包括:

(1)根據(jù)成員國(guó)的“共同意愿”評(píng)價(jià)大壩特性及其水資源管理，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是對(duì)下游的影響。

(2)深化和更新早期的環(huán)境研究，詳細(xì)研究移民安置問題。

在進(jìn)行環(huán)境評(píng)估中提出了幾項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施，以減輕佛米大壩工程可能對(duì)尼日爾流域上游地區(qū)造成的負(fù)面影響，影響范圍從幾內(nèi)亞到內(nèi)陸三角洲的下游地區(qū)。本文重點(diǎn)介紹所提出的措施，這些措施已通過NBA水資源綜合管理模型計(jì)算得出的水力模擬研究成果得到確認(rèn)。佛米大壩工程環(huán)境影響分析關(guān)注的地區(qū)覆蓋了從幾內(nèi)亞到內(nèi)陸三角洲下游的整個(gè)尼日爾流域。

3 大壩的目標(biāo)與影響

佛米大壩計(jì)劃建于尼日爾河的支流尼揚(yáng)當(dāng)(Niandan)河上，位于尼日河流域的上游。根據(jù)選擇的最終正常蓄水位，該壩將形成一座最大庫容為63億m3的水庫，其中36～54.9億m3用來調(diào)節(jié)上尼日爾河的流量。

這一調(diào)節(jié)措施將減少下游每年洪水淹沒的面積。這種效應(yīng)將一直延伸到下游內(nèi)陸三角洲地區(qū)，這是一片濕地，不僅被拉姆薩爾公約宣布為具有國(guó)際意義，而且對(duì)馬里也具有重大經(jīng)濟(jì)意義。

佛米水庫的正常運(yùn)行中，當(dāng)年12月到次年的6月應(yīng)降低水庫水位，以滿足下游的用水需求。此時(shí)，水力發(fā)電是副產(chǎn)品。7～11月水庫將蓄水，如果入庫流量超過了充水過程線和泄洪量透明方案(flood transparency scenario)，除了發(fā)電用水外，水庫不泄水。

4 水資源管理研究

NBA水資源管理模型是一個(gè)支持決策的工具，這類決策與全尼日爾河流域的水資源綜合開發(fā)與管理的可能性有關(guān)。為了測(cè)定佛米工程的影響，在該模型上進(jìn)行了各設(shè)計(jì)與管理方案的水力模擬。

4.1 方案確定

已制定5種設(shè)計(jì)與管理方案，每一方案采用各關(guān)鍵參數(shù)的不同組合，以確定佛米大壩的正常蓄水位設(shè)計(jì)。根據(jù)附屬工程的泄洪能力和管理規(guī)則，該工程目標(biāo)的優(yōu)先順序是:農(nóng)業(yè)，環(huán)境，飲用水，航運(yùn)，或水力發(fā)電。

大壩設(shè)計(jì)與水庫管理方案所考慮的參數(shù)如下:

(1)假設(shè)4種正常蓄水位。佛米大壩的正常蓄水位范圍在383～390 m高程內(nèi)隨機(jī)選擇。在SDAP中研究的最低正常蓄水位曾考慮了佛米大壩與賈拉蓋拉(Diaraguela)壩配合運(yùn)行，這樣賈拉蓋拉壩就能提供補(bǔ)償調(diào)節(jié)水量。在SNC Lavalin初步設(shè)計(jì)研究中采用的正常蓄水位是390 m。

(2)兩種管理取向(orientations)，即泄洪量明了與不明了。管理優(yōu)化與洪水季節(jié)種植水稻的考慮有關(guān)聯(lián)。一方面有一種管理模式僅滿足旱季的需求，另一方面還有一種管理模式，在滿足旱季用水需求的同時(shí)要盡量減少雨季帶來的影響。這種與“泄洪量明了”有關(guān)的管理模式意味著在洪水季節(jié)，佛米大壩泄放人為洪水流量相當(dāng)于2 a一遇的天然洪水流量，這種流量相當(dāng)于使洪水期大壩影響最小所要求的平均洪水流量值，特別是對(duì)內(nèi)陸水稻種植和牲畜飼養(yǎng)而言。

啟動(dòng)底孔閘門、閘控溢洪道的閘門，以及水輪發(fā)電機(jī)即可以實(shí)現(xiàn)“泄洪量明了模式”。如果要保留這個(gè)管理方案，就必須在招標(biāo)設(shè)計(jì)研究期間的工程設(shè)計(jì)和概算中對(duì)其加以考慮。

模擬的方案必須滿足與灌溉和環(huán)境有關(guān)的用水需求，在枯水期要滿足灌溉的長(zhǎng)期需求以及其他用水的需求，如飲用水的供給、河流的航運(yùn)、牲畜飲水和漁業(yè)用水。環(huán)境方面的要求是在馬爾卡拉(Markala)和巴南科羅(Banankoro)這兩個(gè)站點(diǎn)能得到所要求的環(huán)境流量，目的在于減少由于枯水造成的環(huán)境惡化。

水力發(fā)電是作為其他泄水需要的副產(chǎn)品來加以考慮的，只有在滿足了其他用水需求后，才能用于水力發(fā)電。

4.2 分析判斷的標(biāo)準(zhǔn)

方案分析的參數(shù)已根據(jù)佛米大壩的目標(biāo)確定。水力模擬影響的分析根據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行:

(1)水庫運(yùn)行應(yīng)有利于開發(fā)和利用流域的資源的蓄水量和泄水速率以及有效的調(diào)節(jié)水量。

(2)依據(jù)既定目標(biāo)的環(huán)境流量。

(3)與佛米大壩和尼日爾政府部門有關(guān)的灌溉方案的開發(fā)，區(qū)別雨季、旱季和甘蔗種植的用水需求(在1 a中，不同時(shí)期需要不同的水量)。

(4)上游流域的開發(fā)對(duì)內(nèi)陸三角洲的影響，特別是在洪水季節(jié)。減少內(nèi)陸三角洲洪水淹沒的面積與降低阿卡(Akka)地區(qū)的水位有關(guān)。這樣可對(duì)莫普提(Mopti)和廷巴克圖(Timbuktu)地區(qū)農(nóng)業(yè)和漁業(yè)產(chǎn)量以及畜牧業(yè)產(chǎn)生影響。利用茲瓦茨等的公式來量化與降低水位有關(guān)的影響。

(5)與被模擬的每一個(gè)方案有關(guān)的發(fā)電量。

5 減輕影響的措施

從模擬中得出的主要結(jié)論是，泄洪量的臨時(shí)明了程度和正常蓄水位從最高降低到較低的可能性相關(guān)。

5.1 從模擬過程中獲得的信息

僅僅對(duì)大壩水庫正常蓄水位為390 m時(shí)，確保泄洪量明了的重要性進(jìn)行了模擬，但模擬結(jié)果同樣適用于正常蓄水位較低的壩。滿足旱季用水需求的能力仍然保持不變，即與相同正常蓄水位和泄洪量不明了情況的能力相同，就像按照規(guī)定的環(huán)境流量進(jìn)行泄水一樣。

水力發(fā)電量下降2%，這種選擇方案需要增加0.7%的投資，用于在大壩底部修建一個(gè)額外的閘控建筑物，這樣就可以減少內(nèi)陸三角洲受淹土地的損失，從而使負(fù)面影響降到最小。

降低正常蓄水位會(huì)使大壩投資減少6%～14.2%，并使水庫淹沒面積減少13% ～41%，而發(fā)電量將減少7%～23%。不是所有高程的正常蓄水位都能滿足旱季的灌溉需求。如果采用最低高程的正常蓄水位，必須要修建另一座賈拉蓋拉壩，兩壩聯(lián)合運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)灌溉發(fā)展所需要的相同調(diào)節(jié)目標(biāo)。

5.2 建議的措施

按高正常蓄水位設(shè)計(jì)大壩能使庫容和有效調(diào)節(jié)庫容最大，因而，可達(dá)到使資源具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和優(yōu)化發(fā)電的目標(biāo)，這樣大壩便能產(chǎn)生效益。根據(jù)這種分析，僅有2種最高正常蓄水位方案最符合SDAP規(guī)定的范圍，同時(shí)可以提高佛米工程的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

此外，在連續(xù)幾個(gè)枯水年的情況下，水庫很難蓄滿水。在這種情況下，可以設(shè)想幾種水資源管理方案，這些方案包括:

(1)建立一個(gè)河流入流量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，以確定水庫的目標(biāo)蓄水位。

(2)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)恼Ｐ钏?，使蓄水速率較好，并有可能泄放預(yù)定的人工洪水。

泄洪量明了的管理方式，可明顯減少內(nèi)陸三角洲洪水淹沒地區(qū)的損失。因此，應(yīng)根據(jù)用水需求來選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)間對(duì)人工泄洪進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。同樣，在洪水季節(jié)與河流的自然洪水情勢(shì)類似，人工泄洪應(yīng)在洪水季節(jié)中的優(yōu)選時(shí)段進(jìn)行。

與此同時(shí)，對(duì)內(nèi)陸三角洲地區(qū)較遠(yuǎn)的洪泛區(qū)供水的天然河道進(jìn)行疏浚和加固，應(yīng)有助于改善洪水入流的分布，即使減少河槽的容量也應(yīng)如此。

6 結(jié)語

對(duì)預(yù)計(jì)的與佛米大壩有關(guān)的下游影響需作更進(jìn)一步的分析，以更好地確定最佳的減緩措施，降低成本。這些措施包括開展各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)，諸如建立更詳細(xì)的水位/流量/淹沒面積模型，并為以前沒有用模型模擬的地區(qū)創(chuàng)建這樣的模型。

招標(biāo)設(shè)計(jì)階段中應(yīng)該更詳細(xì)地研究汛期泄洪量明了情況下的管理模式。雖然，減少內(nèi)陸三角洲的淹沒地區(qū)是修建佛米大壩的必然結(jié)果，但泄洪量明了有助于減輕潛在的損失。建議為大壩設(shè)計(jì)一個(gè)泄洪底孔，使其即使在水庫沒有蓄滿的情況下也能向下游泄放預(yù)定的人工洪水。這個(gè)用閘門控制的底孔的泄洪能力將根據(jù)內(nèi)陸三角洲的實(shí)際需求，以及底孔本身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性加以評(píng)估。

同樣，如果在一段延長(zhǎng)的蓄水期內(nèi)使蓄水水位逐次增加，該方案的逐步落實(shí)就會(huì)給出時(shí)間來實(shí)施緩解影響的措施。