農(nóng)村水電站引起的生態(tài)環(huán)境問題及補(bǔ)償措施初探

孫 慧，龔壁衛(wèi)，胡 波

(長江科學(xué)院水利部巖土力學(xué)與工程重點實驗室，武漢 430010)

1 研究背景

水電是清潔無污染的可再生綠色能源。農(nóng)村水電是廣大農(nóng)村生產(chǎn)、生活所依賴的可再生廉價清潔能源。農(nóng)村水電作為優(yōu)質(zhì)能源，具有規(guī)模適中、投資較少、建設(shè)周期短、見效快以及分散布點、就近開發(fā)、就近成網(wǎng)、成片供電的特點。因為其具有這些特點，農(nóng)村水電是國家電網(wǎng)無法替代的。我國水能資源蘊藏量豐富，農(nóng)村水電可開發(fā)裝機(jī)容量達(dá)到8 700萬kW，占全國可開發(fā)總量的23%，位居世界第一。

近年國家采取多種方式，大力鼓勵發(fā)展農(nóng)村水電。但由于農(nóng)村水電站項目工程投資總額比較少，相應(yīng)投入到環(huán)境影響評價的資金少，工程對移民、地質(zhì)、水土保持、動植物以及水生生物等生態(tài)環(huán)境的影響評價分析不夠，從而引發(fā)了眾多的生態(tài)環(huán)境問題。農(nóng)村水電開發(fā)建設(shè)必須拋棄只考慮經(jīng)濟(jì)因素的設(shè)計理念，合理開發(fā)建設(shè)農(nóng)村水電是值得深入研究的。本文對已建農(nóng)村水電站存在的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行了初步探討，并結(jié)合農(nóng)村水電站的特點，給出了一些解決農(nóng)村水電站生態(tài)環(huán)境問題的方法，以期達(dá)到農(nóng)村水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相平衡的發(fā)展目標(biāo)。

2 農(nóng)村水電站發(fā)展中存在的主要生態(tài)環(huán)境問題

目前，國內(nèi)農(nóng)村水電站在建設(shè)過程中主要考慮經(jīng)濟(jì)增長因素，對生態(tài)環(huán)境的考慮較少或完全不考慮，致使一些農(nóng)村水電站區(qū)域生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，主要存在以下問題［1－5］。

(1)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響:在天然河道上修建農(nóng)村水電工程會直接破壞河流長期演化形成的生態(tài)環(huán)境，使得河段局部形態(tài)均一化和非連續(xù)化，從而改變了河流生態(tài)環(huán)境的多樣性，致使魚類在數(shù)量和種類上急劇減少。

(2)陸生生態(tài)的影響:農(nóng)村水電工程在施工期，會破壞陸生動物的棲息地，惡化河道岸邊爬行類動物的生存環(huán)境，驅(qū)趕長期生存的地面動物及鳥類，導(dǎo)致部分動物直接死亡。農(nóng)村水電工程運行期間會淹沒大量植被生境，造成物種滅絕;破壞低海拔草木灌叢中陸生動物的生活范圍，同時縮小它們的棲息地，對一些動物的生活習(xí)性會產(chǎn)生影響。

(3)社會環(huán)境的影響:由于水電站工程存在不同程度的水庫淹沒，造成部分農(nóng)田被淹沒。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民群眾很容易就地毀林開荒，可能造成新的水土流失。

(4)水土流失嚴(yán)重:由于隧洞、壩址、廠房基礎(chǔ)開挖等產(chǎn)生大量的土石方棄碴，開挖裸面及棄碴場若不及時采取措施易造成水土流失等，據(jù)甸尾水文站1965—1985年資料表明，中小型水庫浸沒造成的水土流失，致使水庫泥沙淤積量增加［6］，如表1所示。

針對這些日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，樊新中［7］指出要實現(xiàn)水電開發(fā)與環(huán)境、社會的和諧發(fā)展，必須認(rèn)真貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，樹立水能開發(fā)新理念，建立水電開發(fā)的良性循環(huán)機(jī)制，建設(shè)環(huán)境友好、社會和諧的農(nóng)村水電。

表1 中小型水庫造成的水庫泥沙淤積量［6］Table 1 Sediment volumes caused by medium and small-sized reservoirs［6］

3 農(nóng)村水電站生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償措施

通過對已建農(nóng)村水電站存在的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行研究，并結(jié)合農(nóng)村水電站的特點，給出了一些解決農(nóng)村水電站生態(tài)環(huán)境問題的方法，以期達(dá)到農(nóng)村水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相平衡的發(fā)展目標(biāo)。

3.1 修建過魚建筑物

農(nóng)村水電一般建在山區(qū)河流中，其中有些洄游性魚類需要到上游產(chǎn)卵，魚卵孵育成小魚后，小魚再游向下游發(fā)育成長。擋水建筑物建成后致使河流隔斷，阻止了洄游性魚類繁殖生活的通道，使洄游性魚類不能到上游產(chǎn)卵。國內(nèi)已建的農(nóng)村水電站很少考慮洄游性魚類的生活習(xí)性，樞紐布置時一般沒有考慮過魚建筑物或者相應(yīng)的保護(hù)措施，致使某些洄游性魚類數(shù)量減少甚至消亡。同時致使魚類種群結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)量急劇減少，嚴(yán)重影響以魚類為食物的動物的生存和繁殖［8］。如:1996年蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院對黃河蘭州段漁業(yè)資源進(jìn)行了調(diào)查［9］，結(jié)果顯示，由于電站的修建和運行，黃河河口段自1996年至今除捕到少量的鯽魚、鯉魚、蘭州鯰及泥鰍外，無其他魚類捕撈記錄。

為了更好地保護(hù)洄游性魚類、當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和生物的多樣性，在魚類種類繁多的流域內(nèi)水電樞紐布置時需要布置過魚建筑物或者采取相應(yīng)的保護(hù)措施。目前國外一些發(fā)達(dá)國家［10］考慮到回游性魚類產(chǎn)卵問題，在進(jìn)行水電樞紐布置時，根據(jù)魚類生活習(xí)性精心設(shè)計過魚建筑物，結(jié)果表明合理的過魚建筑物可以較好地保護(hù)洄游性魚類。如:法國的泰德萊小水電站，裝機(jī)容量680 kW，設(shè)計水頭3.7 m，為了保護(hù)洄游性魚類，泰德萊小水電站在改造過程中修建了仿自然魚道。監(jiān)測結(jié)果證實了魚道的有效性。

3.2 合理布置引水建筑物

農(nóng)村水電站在進(jìn)行規(guī)劃時為了充分利用水資源，在一條河流上需要修建上下游互相聯(lián)系的一系列水電站，這些水電站稱為梯級水電站。梯級水電站一般在上游梯級建造較大的龍頭水庫，通過引水建筑物將水庫或上游河段中的水引到水電站進(jìn)行發(fā)電［11］。目前有些已建農(nóng)村梯級水電站和引水式水電站中，由于引水建筑物布置和設(shè)計不合理，沒有充分考慮當(dāng)?shù)氐乃奶卣鳎率挂ㄖ锏囊诤拖掠嗡娬鹃g河段干枯，出現(xiàn)斷流，從而危害整個河流的生態(tài)系統(tǒng)，造成魚類大面積死亡。

3.3 部分壩體采用植被護(hù)坡

農(nóng)村水電站壩體一般采用混凝土護(hù)坡，與周圍景觀不協(xié)調(diào)，同時也減少了壩區(qū)附近生物的棲息地。為了增加農(nóng)村水電站的美觀度和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，可利用生物控制或生態(tài)建造壩區(qū)坡面工程。植被護(hù)坡［12］主要是利用活性植物并結(jié)合一些特定的土工合成材料等工程材料，在坡面構(gòu)建一個具有自生長能力的功能系統(tǒng)，通過生態(tài)工程系統(tǒng)的自支撐、自組織與自我修復(fù)等功能來實現(xiàn)壩坡的抗沖刷、抗滑動、壩坡加固和生態(tài)恢復(fù)，以達(dá)到減少水土流失，維持生態(tài)平衡以及美化環(huán)境等目的。

3.4 庫區(qū)修建人工浮島

農(nóng)村水電修建大壩蓄水改變了河流的基本水文特征，原河道徑流在時間、空間上的分布將發(fā)生變化，致使局部水環(huán)境惡化。同時由于水庫蓄水淹沒，造成部分淺水魚類、水生生物以及鳥禽類等失去棲息地和玩樂場所。針對以上修建擋水建筑物可能會遇到的生態(tài)環(huán)境問題，可在農(nóng)村水電站的庫區(qū)內(nèi)修建人工浮島。人工浮島［13］是在水體上建造浮島，栽種植物。人工浮島具有凈化水體，不同浮島植物對污染物的去除率［14］如表2所示。另外，人工浮島也可為動物提供棲息地，增加水域生物多樣性美化水域景觀以及削波護(hù)岸等功能。

表2 不同浮島植物對污染物的去除率［4］Table 2 Pollutant removal rates of different floating island plants［4］

3.5 合理確定下泄生態(tài)流量

在開發(fā)農(nóng)村水電站時，生態(tài)流量的多少對于水利樞紐布置比較重要［15－17］。生態(tài)流量設(shè)計過多則造成水資源的浪費，過少則對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重坡壞。若沒有充分考慮河流的生態(tài)流量問題，可能造成局部河段斷流干枯，嚴(yán)重影響附近居民的生活，以及破壞該流域內(nèi)水生生物、魚類和沿岸動植物的生境。因此，要保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免水資源掠奪式開發(fā)，就必須在水資源配置中，保證生態(tài)環(huán)境在一定的時空范圍內(nèi)擁有符合質(zhì)量和數(shù)量要求的水量。

4 結(jié)論

農(nóng)村水電的開發(fā)建設(shè)不能以犧牲環(huán)境和整體長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)社會利益為代價，應(yīng)當(dāng)充分考慮水資源的生態(tài)功能、環(huán)境功能和景觀功能的綜合開發(fā)模式。水電工程項目的選擇、建設(shè)和運營要與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和環(huán)境建設(shè)相適應(yīng)，真正體現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)籌兼顧。通過分析研究可得出主要結(jié)論如下:

(1)農(nóng)村水電站的開發(fā)在一定程度上可以促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，同時其對生態(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了負(fù)面影響。建設(shè)農(nóng)村水電站需要保護(hù)河流生物的多樣性，盡量降低其對生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的負(fù)面影響，尋求合理的解決方法，以期達(dá)到農(nóng)村水電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相平衡的發(fā)展目標(biāo)。

(2)針對農(nóng)村水電站對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，結(jié)合河流生態(tài)水力學(xué)和生態(tài)水工學(xué)等，給出了農(nóng)村水電站可采用的一些解決生態(tài)環(huán)境問題的方法以及生態(tài)補(bǔ)償措施，這些方法和措施在一定程度上可以減少農(nóng)村水電站對生態(tài)環(huán)境的影響，達(dá)到保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的目的。

(3)由于農(nóng)村水電站所在流域不同，流域的生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境也不同，具有不同流域的脆弱敏感生態(tài)環(huán)境影響因子，因此農(nóng)村水電站在選擇解決生態(tài)環(huán)境問題方法時，需要考慮流域的脆弱敏感生態(tài)環(huán)境影響因子，確定合理的生態(tài)環(huán)境保護(hù)方案和措施。

(4)對于以上給出的一些生態(tài)環(huán)境問題的解決方法和補(bǔ)償措施，農(nóng)村水電站在具體實施過程中可能會出現(xiàn)新的問題，需要進(jìn)一步的研究。

［1］鄒體峰，王艷芳，王仲玨.淺析我國小水電開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題［J］.中國農(nóng)村水利水電，2008，(3):97 －98.(ZOU Ti-feng，WANG Yan-fang，WANG Zhongjue.Analysis of the Ecological and Environmental Protection Issues in the Development of China’s Small Hydropower［J］.China Rural Water and Hydropower，2008，(3):97 －98.(in Chinese))

［2］回士光.農(nóng)村水電的生態(tài)與環(huán)境保護(hù)作用分析［J］.中國水能及電氣化，2006，(11):19－21.(HUI Shiguang.Ecological and Environmental Protection Role of Rural Hydropower［J］.China Hydropower ＆ Electrification，2006，(11):19 －21.(in Chinese))

［3］劉建軍.水利水電工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2008.(LIU Jian-jun.Environmental Protection Design of Water Resources and Hydropower Engineering［M］.Wuhan:Wuhan University Press，2008.(in Chinese))

［4］環(huán)境保護(hù)部環(huán)境影響評價工程師職業(yè)資格登記管理辦公室.農(nóng)林水利類環(huán)境影響評價［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.(Registration Office of Professional Qualification of Environmental Impact Assessment Engineer.Environmental Impact Assessment for Agriculture，F(xiàn)orestry and Water Conservancy［M］.Beijing:China Environmental Science Press，2010.(in Chinese))

［5］朱黨生，周奕梅，鄒家祥.水利水電工程環(huán)境影響評價［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2006.(ZHU Dangsheng，ZHOU Yi-mei，ZOU Jia-xiang.Water Conservancy and Hydropower Project Environmental Impact Assessment［M］.Beijing:China Environmental Science Press，2006.(in Chinese))

［6］楊 璉，章慧倩.昆明市中小型水利工程環(huán)境影響特征及其對策［J］.云南環(huán)境科學(xué)，2001，20(增刊):29 －30.(YANG Lian，ZHANG Hui-qian.Environmental Impact Features of Middle and Small Scale Water Conservancy Projects and Its Countermeasures［J］.Yunnan Environmental Science，2001，20(Sup.):29 － 30.(in Chinese))

［7］樊新中.科學(xué)有序開發(fā)農(nóng)村水電資源［J］.中國農(nóng)村水利水電，2008，(5):128 －130.(FAN Xin-zhong.Scientific and Orderly Development of Rural Hydropower Resources［J］.China Rural Water and Hydropower，2008，(5):128 －130.(in Chinese))

［8］農(nóng) 靜.長洲水利樞紐工程魚道設(shè)計［J］.紅水河，2008，27(5):50 －54.(NONG Jing.Fishway Design for Changzhou Hydraulic Project［J］.Hongshui River，2008，27(5):50 －54.(in Chinese))

［9］申景芳，潘軼敏，黃玉芳，等.河口水電站對魚類資源的影響及保護(hù)措施［J］.人民黃河，2009，31(8):51－52.(SHEN Jing-fang，PAN Yi-min，HUANG Yu-fang，et al.Effect of Hydropower Station at Estuary on the Fish Resources and Protection Measures［J］.Yellow River，2009，31(8):51 －52.(in Chinese))

［10］趙建達(dá)，李志武，吳 昊.歐洲小水電站環(huán)境設(shè)計典型案例研究［J］.小水電，2008，(2):7－9.(ZHAO Jianda，LI Zhi-wu，WU Hao.Case Study of Environmental Design for Small Hydropower in Europe［J］.Small Hydropower，2008，(2):7 －9.(in Chinese))

［11］黃超群，高貴全，和云姬，等.山區(qū)小水電引水建筑物方案初探［J］.水電能源科學(xué)，2008，26(3):144－145.(HUANG Chao-qun，GAO Gui-quan，HE Yun-ji，et al.A Tentative Discussion of Water Diversion Structure Pro-gram in Hilly Region［J］.Water Resources and Power，2008，26(3):144 －145.(in Chinese))

［12］肖衡林，李綱林.坡面生態(tài)工程現(xiàn)狀剖析［J］.湖南大學(xué)學(xué)報，2008，35(11):213 －216.(XIAO Heng-lin，LI Gang-lin.Analysis on the Present Situation of Slope Eco Engineering［J］.Journal of Hunan University，2008，35(11):213 －216.(in Chinese))

［13］李翠芬，熊燕梅，夏漢平.介紹一種新型的園林生態(tài)工藝——人工浮島［J］.廣東園林，2007，29(119):29 －32.(LI Cui-fen，XIONG Yan-mei，XIA Han-ping.A Brief Introduction to a New Gardening and Ecological Technics:Artificial Floating Island［J］.Guangdong Landscape Architecture，2007，29(119):29 － 32.(in Chinese))

［14］張 勁，黃 薇，桑連海.浮床植物水質(zhì)凈化能力及其影響因素研究［J］.長江科學(xué)院院報，2011，28(12):39－42.(ZHANG Jin，HUANG Wei，SANG Lian-hai.The Water Purification Ability of Plants on Floating Bed and Its Influencing Factors［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2011，28(12):39 － 42.(in Chinese))

［15］趙希錦，張國濱，丁厚燦.岷江上游流域水電梯級開發(fā)的生態(tài)環(huán)境需水研究［J］.四川環(huán)境，2011，30(1):91 －96.(ZHAO Xi-jin，ZHANG Guo-bin，DING Houcan.Research on Eco-environmental Water Demand of Cascade Hydropower Development in the Upper Reaches of Minjiang River［J］.Sichuan Environment，2011，30(1):91 －96.(in Chinese))

［16］陳求穩(wěn).河流生態(tài)水力學(xué)——壩下河道生態(tài)效應(yīng)與水庫生態(tài)友好調(diào)度［M］.北京:科學(xué)出版社，2010.(CHEN Qiu-wen.River Ecological Hydraulics:Ecological Effects in the Downstream of Dam and Eco-friendly Scheduling of Reservoir［M］.Beijing:Science Press，2010.(in Chinese))

［17］董哲仁.生態(tài)水工學(xué)探索［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.(DONG Zhe-ren.Ecological Hydraulic Engineering［M］.Beijing:China Water Power Press，2007.(in Chinese))