淺議水電站建設(shè)下泄生態(tài)流量的管理

王方亮

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 前 言

水電站是利用集中天然水流的落差進(jìn)行發(fā)電，有的水電站樞紐工程還兼顧灌溉、防洪、過魚、航運(yùn)、旅游等綜合利用功能。在提倡低碳經(jīng)濟(jì)社會的今天，為了保護(hù)人類的生存環(huán)境、減少污染、減排溫室氣體、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，優(yōu)先發(fā)展水力發(fā)電、提倡使用清潔可再生能源是我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。在水電站建設(shè)開發(fā)利用的整個(gè)過程之中，大壩(閘)設(shè)計(jì)下泄生態(tài)流量對下游河流生態(tài)環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)償，也是對下游人民群眾的生產(chǎn)、生活環(huán)境的保護(hù)。規(guī)范水電站建設(shè)各個(gè)時(shí)期的管理工作，符合我國生態(tài)文明建設(shè)的要求，在建設(shè)的同時(shí)做到合理開發(fā)利用水電資源，促進(jìn)我國水電資源的可持續(xù)發(fā)展。

2 水電站建設(shè)環(huán)保工作的過去和現(xiàn)狀

我國在建設(shè)水電站中利用水電清潔能源代替煤炭、石油等火力發(fā)電給環(huán)境造成的污染作出了重要的貢獻(xiàn)。但是，在水電站建設(shè)開發(fā)的整個(gè)過程包括后期對水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境造成了破壞與污染。在壩址附近上下游、左右兩岸的植物植被都受到不同程度的破壞。在早些年有部分水電站的大壩下游未設(shè)計(jì)生態(tài)流量放水孔，使下游人民群眾的生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到影響，存在動物、植物的種類減少等問題;在建設(shè)過程中，地面上的植物植被遭到被破壞以后，可能會引發(fā)嚴(yán)重的水土流失等問題。因此，保護(hù)生態(tài)環(huán)境成為水電站建設(shè)中的重要工作。

隨著四個(gè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程的加快，水電站的建設(shè)也加快，同時(shí)國民環(huán)保意識的增強(qiáng)，對生態(tài)環(huán)境問題關(guān)注程度日益重視，因此應(yīng)該妥善處理好開發(fā)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的矛盾。水電站的開發(fā)建設(shè)必須堅(jiān)決執(zhí)行《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環(huán)境影響評價(jià)法》、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》等有關(guān)法律法規(guī)。建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)的要求投資修建與水環(huán)境和水生生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)的工程設(shè)施，應(yīng)當(dāng)在大壩下游設(shè)計(jì)生態(tài)流量放水孔，對由于工程開發(fā)造成下游河流段的生態(tài)環(huán)境影響進(jìn)行“生態(tài)補(bǔ)償”?，F(xiàn)階段，對水電工程的開工項(xiàng)目審批工作要求做到水電資源的開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)相互兼顧;在建設(shè)水電站的同時(shí)，兼顧社會經(jīng)濟(jì)效益并能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境。做到合理地開發(fā)利用水電資源，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，改善人民群眾的生活和生產(chǎn)條件，使水電站的建設(shè)得到健康地可持續(xù)發(fā)展。少數(shù)水電工程違反建設(shè)審批程序和審批權(quán)限，違反環(huán)境保護(hù)法、破壞生態(tài)環(huán)境的事件得到了制止并得到了嚴(yán)肅處理，水電站的開發(fā)正在有序地步入法制軌道。特別是大型水電工程都要經(jīng)過異常嚴(yán)格的環(huán)境審批程序。

3 水電站建設(shè)中設(shè)計(jì)生態(tài)流量的必要性

在世界上我國是缺水的國家之一，我國淡水資源僅占世界人均量的1/4。由于早期對森林的大量砍伐，以及開荒種地等造成水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化。近年來由于在水電工程開發(fā)的過程一味追求經(jīng)濟(jì)利用的最大化，使生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了惡化，影響我國現(xiàn)代化的可持續(xù)發(fā)展。在修建水電站的建設(shè)中應(yīng)該做到合理利用和開發(fā)水電資源，保護(hù)和維護(hù)生態(tài)環(huán)境的自然平衡，這是水電開發(fā)建設(shè)者和設(shè)計(jì)者的責(zé)任。

因修建水電站在建成大壩(閘)后，造成壩(閘)至廠房位置之間的下游部分河段斷流。而需要解決其下游生態(tài)流量的水電站的類型有引水式、混合式電站。還有堤壩式電站在調(diào)峰運(yùn)行時(shí)將使壩下河段脫(減)水，以及在進(jìn)行調(diào)水、引水和供水的水利工程也將造成下游河道脫(減)水的情況發(fā)生。因此，為維護(hù)好下游生態(tài)環(huán)境，應(yīng)當(dāng)解決好水電站下泄生態(tài)流量能夠滿足其下游用水的的要求。特別是解決好引水式水電站對下游部分河段的生態(tài)環(huán)境造成破壞。因?yàn)樗淖兞撕恿髟械纳鷳B(tài)體系，對下游的生產(chǎn)、生活以及生態(tài)體系有較嚴(yán)重的影響，有的影響還具有滯后性。水電站的建設(shè)是為了人民群眾生活更加美滿幸福。為了社會的長治久安，為了給我們的子孫后代留下一個(gè)健康的生態(tài)流域資源，對水電站下游的水環(huán)境與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)已經(jīng)提到了重要的議事日程。

在過去有部分水電站，由于各種原因未能設(shè)置生態(tài)流量放水孔，造成下游河道斷流，河床干枯，對下游植物、植被、水土保持、生活供水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉用水、航運(yùn)、水產(chǎn)等造成嚴(yán)重影響，對河流的生態(tài)環(huán)境造成了破壞。為了減少對河流的生態(tài)環(huán)境破壞程度，必須設(shè)置專門的生態(tài)流量放水孔對下游河道下放一定流量，確保建壩后的下游河段不斷流，對下游河流段的生態(tài)環(huán)境起到一定的補(bǔ)償改變作用。還必須改變水電站只管建設(shè)的觀念，樹立在水電站建設(shè)的同時(shí)，能夠兼顧生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展等綜合效益的觀念。

隨著氣候的變化，全球氣候呈現(xiàn)變暖的趨勢，并出現(xiàn)降水量減少的情況，同時(shí)也出現(xiàn)了天氣異常的情況。在2010年以及今年中西部地區(qū)出現(xiàn)干旱，在長江上游四川省部分地區(qū)天干久未下雨，引起干旱。呈現(xiàn)干旱、半干旱的脆弱生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)嚴(yán)重影響群眾的生活用水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人畜生存安全。在近期國家“十二五”規(guī)劃建議:“把保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境、實(shí)行可持續(xù)發(fā)展作為基本國策”，各級政府對水資源開發(fā)利用引起相當(dāng)?shù)年P(guān)注和重視，投入了大量的資金對農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行建設(shè)。四川省在近期大興水利、加強(qiáng)農(nóng)田水利建設(shè)及中小河流的治理。特別是2011年4月份以來，在長江中下游流域江西、湖南、安徽、江蘇、湖北5省旱情嚴(yán)重，出現(xiàn)“歷年罕見”的洞庭湖、洪湖干涸見底的旱情，湖北省發(fā)生了從秋冬春夏長時(shí)間的持續(xù)干旱，農(nóng)作物損失嚴(yán)重，流域內(nèi)居民出現(xiàn)飲水困難的情況。國務(wù)院總理溫家寶在6月2日至4日考察5省嚴(yán)重旱情時(shí)，對南水北調(diào)工程的思考時(shí)就關(guān)于“水資源利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)系”的問題時(shí)講到:“水利工程給生態(tài)環(huán)境帶來了影響，生態(tài)環(huán)境的變化也會給水利工程帶來影響，要綜合考慮”。為維護(hù)建壩后的下游生態(tài)環(huán)境，設(shè)置下泄生態(tài)流量是人類保護(hù)河流和水資源不可推卸的責(zé)任。

4 水電站建設(shè)中生態(tài)流量的審批管理

我們應(yīng)對整個(gè)流域制訂整體開發(fā)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，并依據(jù)《中華人民共和國水法》等法律、法規(guī)實(shí)施對水電站建設(shè)進(jìn)行環(huán)評工作。對水電站下泄的生態(tài)流量、生態(tài)流量放水孔的設(shè)計(jì)，以及生態(tài)環(huán)境等工作進(jìn)行審批。要求在水電站項(xiàng)目開工之前，應(yīng)當(dāng)做好規(guī)劃、可行性研究、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等環(huán)節(jié)的環(huán)境評估審批工作，將水電站開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響減少到最小的程度。由于以前有部分水電站未設(shè)計(jì)生態(tài)流量放水孔，在追求經(jīng)濟(jì)效益的今天，執(zhí)行起來有一定的困難。我們必須實(shí)行嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度，審批工作必須按照正規(guī)程序操作，嚴(yán)禁出現(xiàn)越級審批的情況發(fā)生。我們必須堅(jiān)決按照《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》等有關(guān)法規(guī)對水電站建設(shè)項(xiàng)目的生態(tài)流量進(jìn)行審批，對于違反規(guī)定的必須嚴(yán)肅處理，決不姑息遷就。對于未設(shè)計(jì)生態(tài)流量放水孔，以及建壩后下泄流量不能滿足生態(tài)環(huán)境要求的水電站不得進(jìn)行審批。水電站的建設(shè)必須要在取得開發(fā)許可證后，設(shè)計(jì)單位才能夠開展設(shè)計(jì)工作，同時(shí)還應(yīng)該對設(shè)計(jì)單位的資質(zhì)等級進(jìn)行審查，不得出現(xiàn)越級設(shè)計(jì)及越級審查、審批情況的發(fā)生，并對審批全過程進(jìn)行監(jiān)控管理。對于缺少環(huán)評、項(xiàng)目審批不嚴(yán)、沒有取得開發(fā)許可證進(jìn)行施工的工程，應(yīng)責(zé)令其停工并嚴(yán)肅處理。不得出現(xiàn)邊施工、邊審批的違法情況的發(fā)生。對審批手續(xù)不全的項(xiàng)目，在補(bǔ)充完善了有關(guān)手續(xù)后重新進(jìn)行審批。應(yīng)規(guī)范水電站建設(shè)中生態(tài)流量的審批工作并形成制度化。

5 下泄生態(tài)流量設(shè)計(jì)管理

為了維護(hù)好下游生態(tài)系統(tǒng)生物群落和棲息環(huán)境的動態(tài)穩(wěn)定，保護(hù)和恢復(fù)河流下游的天然植被、生態(tài)環(huán)境、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設(shè)，維持河流水沙平衡及濕地、水域等生態(tài)環(huán)境，依據(jù)《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》等有關(guān)法律法規(guī)執(zhí)行，必須在壩(閘)建成后向下游下泄生態(tài)流量。

早些年有的引水式電站未考慮到下泄生態(tài)流量的問題，而現(xiàn)在水電站必須要求向下游下泄生態(tài)流量已經(jīng)是最基本要求之一。解決好大壩(閘)下游的生態(tài)環(huán)境，是工程建設(shè)者及設(shè)計(jì)者必須要考慮的問題。究竟設(shè)計(jì)多少下泄生態(tài)流量能夠滿足下游河流生態(tài)用水流量的要求，計(jì)算方法較多，考慮的各種因素也比較多，情況也比較復(fù)雜。目前，在世界上大約有207種計(jì)算河流生態(tài)需水量的方法，例如水力學(xué)法、最枯月平均流量法、經(jīng)驗(yàn)法、整體法及綜合法等。在考慮河流的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)、生活用水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及社會發(fā)展的前瞻性時(shí)，在確定重點(diǎn)保護(hù)的目標(biāo)與對象明確后，并對其各種方案進(jìn)行比較選擇后最終確定下泄流量的大小。

例如:為了維持水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，所需最小水量一般不應(yīng)小于河道控制斷面多年平均流量的10%，當(dāng)多年平均流量大于80m3/s時(shí)按5% 采用。在生態(tài)系統(tǒng)有更多、更高需求時(shí)應(yīng)加大流量的設(shè)計(jì)，不同地區(qū)、不同規(guī)模、不同類型的河流，以及同一條河流不同河段的生態(tài)用水量要求差異性都是比較大的，應(yīng)根據(jù)具體情況采取合適的計(jì)算方法進(jìn)行選定;有的水電站采用保證壩后河段的流量不小于10年一遇最枯月的平均流量等方法;也有按多年平均流量的一倍方式設(shè)計(jì)。

目前國內(nèi)外修建水電水利工程對河流生態(tài)需水量的研究進(jìn)展情況:修建水利工程時(shí)，英國和美國多采用ABF法(平均基流或水上基流法)，根據(jù)年徑流資料計(jì)算河流的生態(tài)需水量。吳春華、牛治宇認(rèn)為:在生態(tài)水利工程建設(shè)與河流生態(tài)修復(fù)的前提下，以生態(tài)流速和生態(tài)水力半徑等概念為基礎(chǔ)提出了生態(tài)水力半徑法，它同時(shí)考慮河道本身信息(水力半徑)和生態(tài)所需的流速 (生態(tài)流速 )，通過生態(tài)水力半徑來推求過水?dāng)嗝婷娣e，進(jìn)而推求該過水?dāng)嗝娴纳鷳B(tài)流量。國內(nèi)外有許多專家提出了各種生態(tài)環(huán)境需水量的計(jì)算方法，應(yīng)該考慮在水利水電工程建成后，減少河流下游原有水生態(tài)系統(tǒng)的破壞，使岸上陸域與河流水域生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，以維護(hù)生態(tài)的多樣化，并通過各種綜合的工程措施對遭受到破壞的水生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和維護(hù)，做到人類與自然界和諧相處。

6 下泄生態(tài)流量的孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證大壩(閘)下游的下泄生態(tài)流量的正常進(jìn)行，建設(shè)下泄生態(tài)流量放水孔與大壩等主體工程同樣重視。需要在樞紐布置中對放水孔口尺寸、形式、高程、位置、下泄生態(tài)流量的大小、結(jié)構(gòu)作專門的設(shè)計(jì)研究，并對取水水工建筑物使用的年限作充分的論證，保證在水電站運(yùn)行期間不會因?yàn)榉潘壮霈F(xiàn)異常工況而出現(xiàn)下游斷流的情況發(fā)生。為了保證下泄生態(tài)流量的正常放水工作，應(yīng)當(dāng)根據(jù)所在河流的水質(zhì)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證生態(tài)流量放水孔口結(jié)構(gòu)運(yùn)行安全。通常情況下采用預(yù)埋放水鋼管下泄生態(tài)流量，放水孔口也可以根據(jù)不同的形式采用不同的襯砌方式。在下泄單寬流量大、能量集中、水流流速比較高、泥沙比較多時(shí)，為了保證結(jié)構(gòu)的安全，避免振動、氣蝕、磨損等情況的發(fā)生，可以采用高標(biāo)號抗沖耐磨鋼筋混凝土襯砌，要求施工混凝土表面平整，避免氣蝕情況的發(fā)生;如泥砂或者推移質(zhì)較多也可以采用鋼板進(jìn)行襯砌。為了使鋼板襯砌背后與混凝土緊密結(jié)合成為一個(gè)整體不出現(xiàn)空隙，在混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度后對鋼板襯砌進(jìn)行接觸灌漿。設(shè)計(jì)中對水工建筑物放水孔口的應(yīng)力應(yīng)作專門研究，要求做到結(jié)構(gòu)可靠、管理維修方便，同時(shí)應(yīng)當(dāng)對其修建全過程進(jìn)行監(jiān)控管理。應(yīng)建立嚴(yán)格的驗(yàn)收管理制度，驗(yàn)收合格后方可投入使用。在水流從放水孔口出流后，應(yīng)保證平順地與下游銜接，避免沖刷水工建筑物、河床、岸坡，保證樞紐建筑物的運(yùn)行安全，并確保放水孔口能夠正常下泄生態(tài)流量而達(dá)到保護(hù)下游生態(tài)環(huán)境的目的。

7 以塘堰等結(jié)合方式保護(hù)下游生態(tài)環(huán)境的管理

為了盡量減少大壩下泄生態(tài)流量對原下游河流的影響，在保證壩下游的下泄生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，可以在下游河流段修建能夠與周邊環(huán)境相適應(yīng)的塘、堰等設(shè)施，并結(jié)合水電站的工作特性進(jìn)行研究分析，在洪水季節(jié)保證大壩安全下泄的水量通過合理安排、調(diào)度下泄的時(shí)間及水量到下游的塘、堰或湖泊等設(shè)施中存儲起來。也可以把部分水量引入人工濕地、塘、堰，改善下游河段生態(tài)環(huán)境，從而改善水庫流域的環(huán)境小氣候，同時(shí)在攔沙等方面有一定積極的作用。為了減少由于下泄生態(tài)流量對發(fā)電的影響，在修建引水式電站時(shí)(包括早些年已經(jīng)投入運(yùn)行而未設(shè)計(jì)下泄生態(tài)流量放水孔的電站)結(jié)合其工作特性可以改造安裝小型發(fā)電機(jī)組，在發(fā)電的同時(shí)又能下泄部分生態(tài)流量，在獲得了經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，又可更好地改善下游河段的生態(tài)環(huán)境。在梯級水電站開發(fā)的過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮其運(yùn)行調(diào)度方式，執(zhí)行動態(tài)協(xié)調(diào)管理的方式，使其得到較好的綜合效益，也達(dá)到保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境的目的。從長遠(yuǎn)考慮，為防止有的地區(qū)出現(xiàn)干旱、洪澇災(zāi)害，也可以建立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行跨流域的綜合協(xié)調(diào)管理。

對于電站建成發(fā)電后的監(jiān)督管理工作，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查下游下泄生態(tài)流量的河道是否通暢;特別是在下泄洪水后，應(yīng)當(dāng)檢查下游河床泄洪造成河道形態(tài)的變化情況，對于因泥沙淤積造成水流不通暢的情況要及時(shí)對河床周邊進(jìn)行疏通、清淤;保證在各個(gè)時(shí)段下泄的生態(tài)流量不受到影響。還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對岸坡的保護(hù)，檢查要求做到經(jīng)?；?，排除安全隱患，保證岸坡不會因?yàn)榭逅斐上掠紊鷳B(tài)流量的減少。

8 結(jié)束語

水電是綠色、清潔能源。大壩的修建能夠解決流域及部分地區(qū)的洪澇及干旱問題，也實(shí)現(xiàn)了水資源的優(yōu)化配置。但在水電站的開發(fā)過程中以及建成后，對流域的生態(tài)系統(tǒng)帶來的污染與破壞應(yīng)當(dāng)引起我們的重視。在建壩后下泄生態(tài)流量對保護(hù)下游人民群眾的生產(chǎn)、生活的環(huán)境，維護(hù)社會的安定團(tuán)結(jié)有著重要的作用。溫總理關(guān)于“水資源利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)系”的講話應(yīng)當(dāng)認(rèn)真貫徹執(zhí)行。在對整個(gè)流域進(jìn)行梯級開發(fā)時(shí)，應(yīng)制訂整體開發(fā)的規(guī)劃。依據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)法》等法規(guī)對水電站建設(shè)進(jìn)行環(huán)評，對水電站生態(tài)流量放水孔口的設(shè)計(jì)、審批等工作進(jìn)行監(jiān)督管理。在建設(shè)水電站的同時(shí)興修水利，加強(qiáng)農(nóng)田水利配套設(shè)施的建設(shè)，形成水到渠成的自流灌慨方式，建立旱澇保收的現(xiàn)代科學(xué)化管理模式，把我們的家鄉(xiāng)建設(shè)成幸福美好的家園。在水電站的建設(shè)中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以人為本的原則，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，做到建設(shè)一方，造福一方，保護(hù)好人類生存的自然環(huán)境。

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