農(nóng)村水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響及對策

徐冉云

（浙江工業(yè)大學，浙江杭州310023）

農(nóng)村水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響及對策

徐冉云

（浙江工業(yè)大學，浙江杭州310023）

農(nóng)村水電是可再生清潔能源，但農(nóng)村水電站在建設(shè)和運行過程中也出現(xiàn)對生態(tài)的負面影響，如引水式水電站造成河流部分河段脫水、水土流失等現(xiàn)象。綜合分析農(nóng)村水電站對河流生態(tài)環(huán)境的正面和負面影響，針對負面影響探討了開發(fā)過程中相應(yīng)的減緩措施，強調(diào)了完善綠色生態(tài)水電評價系統(tǒng)的重要性，其目的是使農(nóng)村水電負面影響降到最低，最大程度發(fā)揮農(nóng)村水電開發(fā)的正面效益。

農(nóng)村水電；河流生態(tài)；綠色小水電

0 引 言

我國水能資源總量非常豐富，在我國能源中占有重要地位。雖然有關(guān)水電開發(fā)的利弊一直有爭議，但從我國的國情和發(fā)展目標看，水電開發(fā)仍然是非常有必要的，是發(fā)展國民經(jīng)濟不可缺少的重要自然資源。

截至2014年底，我國擁有50000kW及以下的農(nóng)村水電站共4.6萬多座，全國近1／2的地域、1／3的縣和1／4的人口主要靠農(nóng)村水電站供電，為促進農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展，特別是偏遠山區(qū)農(nóng)民的脫貧致富發(fā)揮了重要作用。但一些小水電站在開發(fā)利用中也造成減水或脫流等局地生態(tài)環(huán)境問題，引起社會各界的廣泛關(guān)注。

例如，臨安石門潭水電站采用“引流”方式來發(fā)電，致使中段河流嚴重缺水，河床裸露；而且山中秋冬季存在缺水期，導致中段河體生態(tài)環(huán)境惡劣，危及生物生存。

近幾年，媒體對水電開發(fā)中的負面生態(tài)環(huán)境影響問題也作了一些報道。

本文首先對農(nóng)村水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響進行綜述，分析了弊端和減緩措施，并進一步探討了生態(tài)綠色小水電的發(fā)展。

1 水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的正面作用

河流生態(tài)系統(tǒng)是動態(tài)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，水電工程的開發(fā)與運行打破了河流區(qū)域內(nèi)原有生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，甚至破壞了其穩(wěn)定性。健康的河流生態(tài)系統(tǒng)是維持生物完整、多樣性的必要條件，是支撐旅游業(yè)、商業(yè)和休閑漁業(yè)以及一些工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。農(nóng)村水電的健康快速發(fā)展，能夠增加清潔可再生能源供應(yīng)，促進節(jié)能減排，改善農(nóng)村特別是山區(qū)的生產(chǎn)生活條件。

農(nóng)村水電建設(shè)對生態(tài)的正面影響主要體現(xiàn)在通過電站水庫的調(diào)節(jié)有利于河道生態(tài)流量的調(diào)控；量大面廣的農(nóng)村水電發(fā)出的清潔可再生能源可以代替火電等燃煤消耗，從而減少了大氣污染排放；并通過小水電代替農(nóng)村生產(chǎn)生活燃料，讓老百姓減少或避免砍伐薪木，提高山區(qū)森林植被的覆蓋率等。

1.1 改善下游河流生態(tài)

針對大中型水電的大壩對水電生態(tài)的影響，國際上對其“清潔”程度有很多爭議，而農(nóng)村水電沒有大量的水體集中和移民，規(guī)模不大、投資省、工期短、見效快，是國際公認的可再生清潔能源，對改善下游河流生態(tài)具有明顯作用。

例如，吉林省聚寶電站發(fā)揮龍頭水庫的調(diào)節(jié)作用，通過優(yōu)化調(diào)度，不僅提高了下游梯級電站的發(fā)電量，龍頭水庫也發(fā)揮了水質(zhì)調(diào)節(jié)等生態(tài)調(diào)節(jié)功能。在浙江省麗水市，上百座電站具有月調(diào)節(jié)或年調(diào)節(jié)能力的水庫，這些水庫建成以后，優(yōu)化了下游河道灘圩植被生存環(huán)境，區(qū)域河道景觀與水生態(tài)環(huán)境明顯改善；而小梅溪上游由水電開發(fā)項目投資建設(shè)了2座中型水庫后，下游小梅至龍泉市區(qū)河段沿岸洪澇災(zāi)害明顯降低，河道徑流基本穩(wěn)定，河道生態(tài)環(huán)境明顯優(yōu)化。

1.2 水資源的綜合利用

農(nóng)村水電對社會的貢獻主要體現(xiàn)在發(fā)電、防洪、治澇、灌溉、供水、航運、河道整治、基礎(chǔ)設(shè)施改善、提供就業(yè)機會、帶動旅游業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)發(fā)展等。水電資源的開發(fā)，有效地保障了區(qū)域電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用電的需求，促進了區(qū)域電網(wǎng)的供電能力的提升。

例如，貴州省木龍一級站廠區(qū)修建了水處理廠1座，通過管路引水到附近各村寨，解決了5200人、2600頭大牲畜、3900頭小牲畜的飲水問題；在二級電站引水渠道末端設(shè)置灌溉用水閘閥1個，修建灌溉溝渠5km，確保附近村寨8000畝水田及4000畝旱地灌溉用水，直接受益人口6000多人。遼寧省土門子水庫利用灌溉用水發(fā)電的季節(jié)性多年調(diào)節(jié)電站，于1979年并網(wǎng)發(fā)電，電站年收入占全庫收入的60%以上，雖然建站較早，但通過發(fā)電收入，帶動企業(yè)其他各項工作，是典型的“以電養(yǎng)水”模式。

1.3 節(jié)能減排

工業(yè)化以來，全球水電的開發(fā)應(yīng)用是減少世界溫室氣體排放的最大功臣。開發(fā)利用水電，可以改善能源結(jié)構(gòu)，促進生態(tài)環(huán)境的保護。如云南省芒市勐板河電站和騰沖縣江源電站讓周邊群眾通過享受低電價和優(yōu)惠電量，直接受益，社會經(jīng)濟生態(tài)效益明顯。我國已建4.6萬座農(nóng)村水電站，年發(fā)電量超過2000億kW?h，每年減少CO2和SO2排放量相當可觀。

2 水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的負面作用

水電作為可再生能源的同時，還可發(fā)揮防洪、供水、旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種作用；然而一些小水電站的閘壩與發(fā)電廠房之間由于水量減小，會形成一定長度的減水河道，在枯水或干旱季節(jié)甚至會形成脫水河段。

農(nóng)村水電的開發(fā)，阻止了河水的流動，改變了河流的季節(jié)流量模式，造成流域內(nèi)河水溫度及化學反應(yīng)發(fā)生改變，攪亂了河流生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，一些關(guān)鍵生物類群，如珍稀魚類、河岸帶珍稀植物等的生物多樣性遭到破壞，對流域生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。

2.1 對河流水文的不利影響

農(nóng)村水電項目的開發(fā)及運行對天然河道產(chǎn)生諸多不利影響，對河流的連通性構(gòu)成了一定的影響，使天然河流的水位、流量、流速和泥沙情勢等都發(fā)生改變，從而使整個河流生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生變化［1］。

2.1.1 下泄水流的變化

目前我國農(nóng)村水電開發(fā)河流對生態(tài)影響最大的是下游河道流量變化問題。水電站承擔著調(diào)峰調(diào)頻的任務(wù)，必然會導致壩下短暫脫水或泄流量發(fā)生極端變化，這些流量的急劇變化是水生生物和魚類都難以適應(yīng)的。下泄水流巨大的沖刷能力會讓原有河道、河床都發(fā)生變化，影響到下游的水環(huán)境。這些因素的變化很大程度上也會影響到水生生物和魚類的生存環(huán)境。

2.1.2 對水溫的影響

農(nóng)村水電站建成后，水流的變化及水電站的運行情況都會影響庫區(qū)及下游水體的溫度。高壩水庫蓄水后，水庫內(nèi)水溫會沿垂直方向產(chǎn)生分層，水溫在夏季呈正層分布，上層和下層的水溫差距較大；冬季則相反。秋季和春季因為庫區(qū)內(nèi)水有對流摻混作用，導致上層和下層水溫相差不明顯。下泄水溫的上述變化對部分水生生物、水庫下游的魚類以及農(nóng)作物都會產(chǎn)生不利影響。

2.1.3 營養(yǎng)物質(zhì)的積累和水質(zhì)的變化

有些地區(qū)降雨不充沛，植被較差，河流自凈能力較弱，水體質(zhì)量較差，水電開發(fā)對該地區(qū)的水質(zhì)有一定影響。同時，部分老舊電站油系統(tǒng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，對下游水質(zhì)也會產(chǎn)生一定影響。庫區(qū)變成緩流則會導致水體稀釋和擴散能力、自凈能力的下降。一些重金屬的加速沉降使得庫區(qū)之中污染物的濃度升高，進而在庫尾或庫灣處發(fā)生水體的富營養(yǎng)化。

2.2 對水生生物資源的不利影響

農(nóng)村水電站的開發(fā)破壞了天然河道的生態(tài)平衡，水文特征的改變會影響原本的生物組成及數(shù)量。

2.2.1 對魚類資源的影響

水庫建成后，大壩的阻隔效應(yīng)是最直接的影響。一些洄游性魚類完成生活史所需要的物質(zhì)循環(huán)和能量流動通道受阻，洄游性魚類種群在河道中上游和支流逐漸消失，并影響下游的資源量。同時，在局部水域內(nèi)由于大壩阻隔，會導致不同水域的種群整體遺傳多樣性下降，魚類的品質(zhì)退化［2］。此外，對適應(yīng)原河流生態(tài)環(huán)境的魚類來說，由于無法適應(yīng)前述水電開發(fā)帶來的水文節(jié)律的變化，其原有生長發(fā)育規(guī)律會受到影響。水文條件的變化還會影響魚類的組成，如水庫蓄水后適應(yīng)緩流水或靜水的魚類數(shù)量會較多，喜表層水或中層的魚類也會比底層魚類多。

2.2.2 對底棲動物的影響

底棲動物在河流中廣泛分布，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。底棲動物是沿水底生活的，水電站建成后，枯水或干旱季節(jié)甚至會形成脫水河段，不利于底棲動物的生存和繁衍［3］。在河流逐漸轉(zhuǎn)化為水庫的過程，水深逐漸變大，導致庫區(qū)底層的含氧量降低，生活在庫區(qū)底層的生物種類便隨之改變。此外，由于下泄水流的水量和水質(zhì)與天然河道的水流不同，必定會對下游河床產(chǎn)生沖刷作用，其中的低含氧量以及過飽和的氮磷含量都是引起下游段底棲生物數(shù)量貧乏的原因。有關(guān)研究表明，總磷是制約底棲動物生長的重要環(huán)境因子，當總磷濃度達到0.033～0.035mg／L時，底棲動物群落結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴重退化［3］。

2.3 對陸生生物的不利影響

水電站正式運行之后，其周邊的許多植被，尤其是生物多樣性會遭到破壞。在我國西南地區(qū)，植被種類靠近其河流沿線部分種類繁多，但水電項目的建設(shè)破壞了這些植被原有的生存環(huán)境，使物種群居的現(xiàn)象減少，庫區(qū)周邊范圍的動植物結(jié)構(gòu)改變。同時，水庫的大面積水域?qū)е轮苓厺穸纫灿猩?，破壞了棲息于此區(qū)域的鳥、獸等動物的生活環(huán)境，這些動物被迫遷徙往其他地區(qū)。所以說水電項目的建設(shè)會影響到動物的生活習性，并阻礙其遷徙。

3 對策探討

3.1 維持生態(tài)環(huán)境需水量

目前我國農(nóng)村水電開發(fā)中對生態(tài)影響最大的是河道減水／脫水問題。河流生態(tài)環(huán)境需水量指維持河流系統(tǒng)達到一定的生態(tài)結(jié)構(gòu)及功能所需要的滿足一定水質(zhì)條件下的水量。近幾年水電開發(fā)設(shè)計都要求設(shè)置生態(tài)流量下泄裝置［4］。因此，要解決水電開發(fā)和河流生態(tài)環(huán)境健康之間的矛盾，應(yīng)根據(jù)區(qū)域河流與氣候特點，科學合理的分析計算農(nóng)村水電下泄生態(tài)環(huán)境流量。

目前計算河流生態(tài)基流的方法種類較多，主要可分為水文學法、水力學法、水文—生物法、生境模擬法等4大類。通常說的按照多年平均流量10%的確定方法只是其中之一，而且這種方法主要適用于常年性、較大的河流，適合北溫帶河流生態(tài)系統(tǒng)；季節(jié)性河流一般不采用多年平均流量10%的確定方法?！端娊ㄔO(shè)項目水資源論證導則（SL525—2001）》中提到“水資源年內(nèi)豐枯變化較大，且實測最小流量小于工程控制斷面多年平均流量的10%的河流，經(jīng)現(xiàn)場查勘和綜合分析，可以工程控制斷面實測最小流量作為最小生態(tài)需水量控制”。

確定合理的生態(tài)環(huán)境流量后，還應(yīng)選擇合適的措施以保證生態(tài)流量泄放，如在水電站設(shè)置“大小機組”組合或采用箱式水電站保障生態(tài)流量下泄。此外，為便于相關(guān)管理部門監(jiān)督，應(yīng)在線監(jiān)控水電站下泄流量，以督促各水電站落實生態(tài)下泄流量要求。如浙江省周公源梯級電站為了解決了廠壩間脫減水、生產(chǎn)、生活用水需求等問題，采取了下泄生態(tài)流量與工程堰壩相結(jié)合的綜合治理工程，取得了良好的效果，可作為廠壩間減脫水段距離較長（15 km）的小水電站生態(tài)環(huán)境綜合治理示范工程進行推廣。

3.2 開展物種針對性保護措施

水電站建成后，天然河道的生態(tài)平衡遭到破壞，對水生生物和附近陸生生物的影響不可避免，因此應(yīng)開展物種針對性保護措施，加強對整個庫區(qū)包括支流的生物生境保護。

對于魚類，為提高保護效率，明確保護主題，應(yīng)確保優(yōu)先保護對象，然后再擴大保護類群，確定次級保護對象。具體的保護與修復措施應(yīng)結(jié)合河流實際需求而制定，有條件的小水電站為保護魚類多樣性可以設(shè)計過魚設(shè)施。目前，我國已經(jīng)逐步加強了對魚類保護的管理，很多地區(qū)為此建立了自然保護區(qū)，對珍稀特有魚類進行增殖放流；但我國開展此類保護措施的經(jīng)驗仍比較有限，小水電開發(fā)過程中的社會經(jīng)濟效益與生態(tài)效益之間的矛盾仍較突出，需進一步加強魚類保護與管理。

對于其他的水生及陸生生物，也應(yīng)采取相應(yīng)的針對性保護措施，如在庫區(qū)及沿岸帶種植沉水植物和挺水植物，以改善底棲動物的棲息場所，保證食物來源，恢復原本的生態(tài)平衡；引種繁育，建立自然保護區(qū)和人工增殖放流站，保護流域中的野生動植物；通過宣傳和教育等多途徑增強公眾保護意識，保護生物多樣性，減輕施工及運行對陸生動植物的影響等。

3.3 加快推進綠色小水電的建設(shè)

綠色小水電評價是從環(huán)境、社會、經(jīng)濟和安全4個方面，對處于運行階段的小水電站進行評價，根據(jù)評價結(jié)果給予處于行業(yè)先進水平的小水電站以經(jīng)濟、政策或技術(shù)方面的激勵。

美國“低影響水電認證”和瑞士“綠色水電認證”等國際經(jīng)驗表明，開展水電工程的環(huán)境認證或可持續(xù)性評估，有助于水電開發(fā)采取措施避免或減輕負面影響、提高綜合效益［6］。國內(nèi)學術(shù)界對“生態(tài)水電”的研究大約起步于2005年前后，主要由水電開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響，消化引入國外的“綠色水電”的評價與認證等演變而來。中國對水電環(huán)境影響的認識也是逐漸深入的，目前中國的水電站環(huán)境影響評價的指標體系已經(jīng)日趨完善。

2007年，禹雪中、廖文根、駱輝煌的“我國建立綠色水電認證制度的探討”通過對瑞士和美國綠色水電認證的產(chǎn)生、標準和作用的分析，指出建立認證制度是解決我國水電工程生態(tài)環(huán)境制約的有效途徑，是對現(xiàn)行環(huán)境影響評價制度的補充和完善，而且認證已經(jīng)具有了基本的法律依據(jù)和社會基礎(chǔ)［8］。2009年以來，國內(nèi)對綠色水電的研究逐步走向深入［6，9］。禹雪中［6］等人分析了綠色小水電評價的含義和作用，探討了評價基線和標準閾值兩個評價標準的關(guān)鍵問題。針對處于運行階段的小水電站對河流生態(tài)系統(tǒng)影響程度進行評估，建立了包括水文情勢、河流水質(zhì)、生物多樣性、溫室氣體減排、景觀結(jié)合度、移民、利益共享、水資源綜合利用、電站經(jīng)濟運行穩(wěn)定性、區(qū)域經(jīng)濟貢獻、電站日常管理及應(yīng)急管理等13類因子的水電指標體系，提出了定量為主、定性為輔的評價標準。

“綠色水電”在我國尚處于課題研究階段，需要進一步建立國家級和省級綠色小水電達標標準，通過綠色小水電試點，強化小水電建設(shè)項目的管理；制定符合我國國情的綠色小水電認證和建設(shè)管理辦法。

4 結(jié) 語

我國的農(nóng)村小水電開發(fā)有利于發(fā)展地方經(jīng)濟，在改善農(nóng)民生活水平、改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮了重要作用。但小水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的負面影響不可忽視，應(yīng)做好小水電資源的開發(fā)利用規(guī)劃，采取措施減小其施工和運行過程對河流生態(tài)系統(tǒng)的負面影響，引入第三方開展綠色小水電認證，使我國小水電建設(shè)能健康推進，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

［1］ 柳曉砹，李金文．李仙江流域梯級電站開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響及防治措施［J］．環(huán)境科學導刊，2007（2）：69_ 72．

［2］ 李 陳．長江上游梯級水電開發(fā)對魚類生物多樣性影響的初探［D］．武漢：華中科技大學，2012．

［3］ 陸 峰，葛懷鳳，吳賽男，等．西南水電站建成后底棲動物與環(huán)境因子的灰關(guān)聯(lián)分析［J］．中國水能及電氣化，2013（3）：1_4．

［4］ 廖琦?。姽こ躺鷳B(tài)環(huán)境流量計算方法研究及其應(yīng)用［D］．杭州：浙江大學，2012．

［5］ 曹慶磊，楊文俊，周良景．國內(nèi)外過魚設(shè)施研究綜述［J］．長江科學院院報，2010，27（5）：39_43．

［6］ 禹雪中，馮 時，賈寶真．綠色小水電評價的作用、內(nèi)容及標準分析［J］．中國水能及電氣化，2012（7）：1_7．

［7］ 左東啟．水力發(fā)電與環(huán)境生態(tài)［J］．水利水電科技進展，2005，25（4）：1_7．

［8］ 禹雪中，廖文根，駱輝煌．我國建立綠色水電認證制度的探討［J］．水力發(fā)電，2007，33（7）：1_4．

［9］ 劉 恒，董國鋒，張潤潤．構(gòu)建中國特色綠色水電評價和認證體系［J］．中國水利，2010（22）：46_51．

［10］金連根，方 兵，宋 毅．生態(tài)綠色小水電發(fā)展現(xiàn)狀及建議［J］．浙江水利科技，2014（2）：73_76．

責任編輯 吳 昊

2015－04－06

徐冉云（1995－），女，在讀本科生。研究方向：環(huán)境與生態(tài)保護．

E_mail：497709169＠qq.com