加拿大開展引水式水電站對魚類影響的評估

禹雪中（Ecofish研究有限公司，加拿大 溫哥華 V6C 2T5）

加拿大開展引水式水電站對魚類影響的評估

禹雪中
（Ecofish研究有限公司，加拿大 溫哥華 V6C 2T5）

介紹加拿大開展的引水式水電站對鮭魚影響的調查和評估，概述評估目標、內容、方法和結果。評估結果表明，根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)和資料，引水式水電站對鮭魚魚類及其棲息地的影響較小。這項評估工作對于中國小水電開發(fā)和管理具有一定的借鑒價值，主要體現(xiàn)為：客觀認識引水式水電站的工程特性生態(tài)影響；對于新建和運行電站，加強下泄流量要求和管理、保留一定的天然河段；開展流域尺度的小水電環(huán)境影響后評價，為改進運行管理提供科學依據(jù)。表1個。

引水式電站；生態(tài)；魚類；影響；評估；中國；借鑒

0　引 言

加拿大水能資源豐富 ，水電裝機容量列世界第4位。已經建成運行的水電站中，裝機容量在50 MW以下的小水電站占有相當?shù)臄?shù)量；這種水電站一般位于地形陡峭的山區(qū) ，從河道中引水 ，通過引水明渠、隧洞或管道輸送到下游水輪機發(fā)電，電站尾水再回歸進入原河道。這種水電站在加拿大被稱為徑流式水電站 （run_of_river hydropower），在中國被稱為引水式電站。

2014年，加拿大太平洋鮭魚基金會 （Pacific Salmon Foundation，PSF）發(fā)布了題為 《不列顛哥倫比亞省徑流式水電站及其對鮭魚魚類影響的獨立評估》的報告［1］（Independent Review of Run_of_River Hydroelectric Projects and their Impacts on Salmonid Species in British Columbia），基于當時比較全面的監(jiān)測和調查成果，針對引水式水電站對鮭魚的影響進行了獨立評估，評估結果對于了解引水式電站的生態(tài)效應具有一定價值。

中國也建設了大量的引水式電站 ，諸多監(jiān)測和研究結果表明，引水式水電站對魚類棲息地、魚類群落和水生生物產生嚴重影響［2_5］，社會公眾和輿論也對引水式水電站形成了普遍的負面評價。因此，概要介紹加拿大這次評估工作的內容、方法和結果，對于我們客觀認識引水式水電站的生態(tài)作用、分析中國在小水電開發(fā)方面需要改進的問題與途徑，具有一定的借鑒意義。

1　評估目標和內容

1.1評估目標

太平洋鮭魚基金會是一個致力于開展太平洋鮭科魚類及其棲息地保護的公益機構，主要在加拿大不列顛哥倫比亞省 （BC）和育空 （Yukon）地區(qū)開展鮭魚保護活動。BC省是加拿大水電開發(fā)較為集中的地區(qū)，引水式電站數(shù)量較多。水電站對鮭魚魚類的影響被認為是水電站最為重要的環(huán)境影響 ，因此太平洋鮭魚基金會組織開展了此次評估，通過評估了解引水式電站對鮭魚魚類的影響，并且提出改進工程建設、運行和管理的建議。

1.2評估內容

這項評估專門針對鮭科魚類，泥沙、棲息地、水溫和溶解氧等環(huán)境因子是作為水電站對魚類群落的影響途徑而進行評估，并沒有涉及陸生生態(tài)、電站道路和輸電線路等工程和環(huán)境要素。評估進行時，BC省共建成了52座引水式電站，收集了其中44座電站的數(shù)據(jù)和信息，然后進行了評估。評估工作自2012年10月開始，2014年1月正式發(fā)布了評估報告。

2　評估方法及結果

2.1評估方法

評估采用了證據(jù)權重法 （Weight of Evidence，WOE），該方法是一種半定量的評估方法，主要應用于生態(tài)風險的回顧性評價 ，對生態(tài)風險因子的可能效應進行評估，適用于定量資料不足并且各種風險因子具有交互作用的復雜生態(tài)系統(tǒng)評估［1，6_8］。

基于引水式電站對鮭魚科魚類的具體影響過程，在引水式電站的3個河段歸納出9種影響途徑：上游段為取水或泄流卷吸魚類、上游棲息地、魚類洄游通道；引水段為泥沙輸移和食物傳輸、水流、棲息地和魚類遷移、水溫和溶解氧；下游段為泥沙輸移和食物傳輸、水流變化引起的魚類擱淺、溶解氣體壓力。除此之外，為了解水電站補償措施是否能夠有效補償魚類群落和棲息地的損失 （加拿大政府規(guī)定，如果建設項目造成了生物棲息地的減少，一般需要建設2倍面積的棲息地作為補償），還評估了補償措施的有效性。

對于每個影響途徑，分別根據(jù)每座水電站的運行監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關資料進行評價，對各個途徑影響鮭魚魚類的情況進行分級 ，分級標準如下：

（1）不可能 （Not Possible）。影響途徑不可能對鮭魚產生影響 （例如，在評估河段不存在鮭魚或者無法到達評估河段）。

（2）可能性非常小 （Very Unlikely）。影響途徑不大可能對鮭魚產生影響 （例如，電站進水口設置了攔魚柵，魚類基本不可能被卷吸）。

（3）可能性比較小 （Unlikely）。影響途徑客觀存在，但是證據(jù)明確表明這個影響途徑不會對鮭魚及其棲息地產生影響。

（4）有可能 （Likely）。證據(jù)明確表明，影響途徑對鮭魚及其棲息地產生了影響。

（5）可能性很高 （Very Likely）。證據(jù)非常明確地表明，影響途徑對鮭魚及其棲息地產生了影響。

（6）不確定 （Possible）。影響途徑客觀存在，但是無法判斷影響途徑是否對鮭魚及其棲息地產生了影響。

對于不確定的情形，還要給出不確定的原因：無數(shù)據(jù) （No Data）、監(jiān)測不充分 （Inadequate Monitoring）、還在收集數(shù)據(jù) （Ongoing Data Collection）。最后，對于每個影響途徑，統(tǒng)計出各個分級中水電站的數(shù)目。

在評估的44座水電站中，43座電站在上中下游3個河段的某一個河段有鮭魚科魚類分布，包括本地和洄游性鮭魚。評估收集了44座水電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關資料作為依據(jù)，主要包括本底調查資料和運行監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時還收集了管理機構的相關資料、有關技術報告和論文等，并且實地考察了部分水電站。

2.2評估結果

各種影響途徑對鮭魚科魚類影響可能性評估的結果 （見表1）。由于評價結果為可能性非常小或比較小、有可能或可能性很高的電站數(shù)目都很少，因此表中將這些數(shù)字進行了合并，并且列出了評價結果為不確定的原因。

表1　各種影響途徑對鮭魚影響的評估結果

評估結果顯示，對于9個潛在的影響途徑中，有確定的評估結果情況為：評估結果為可能 （有可能或可能性很高）的次數(shù)僅有3，而評估結果為可能性小 （包括可能性非常小或比較?。┑拇螖?shù)為15，明顯大于前者，評估結果為不可能的次數(shù)達到了81。對于評估結果為不可能的情況 ，或者是河段內沒有鮭魚魚類，或者是由于地形陡峭或障礙物，鮭魚無法進入該河段的棲息地。對于補償措施的有效性，16座電站不需要補償措施，8座電站無法判斷是否需要補償措施。按照電站數(shù)目統(tǒng)計，在有評估數(shù)據(jù)的26座電站中，21座電站沒有發(fā)現(xiàn)鮭魚在種群和豐度方面的改變或影響。18座水電站基本沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)，目前尚無法得到確定的評估結果。

綜合以上結果可以發(fā)現(xiàn) ，根據(jù)目前能夠獲得的數(shù)據(jù)和信息，可以認為引水式電站對鮭魚沒有影響或者影響可能性小，對于因數(shù)據(jù)和資料限制評估結果不確定的情況，還有待進一步監(jiān)測獲得明確的認識。

關于梯級電站的累積影響，由于本次評估所依據(jù)的數(shù)據(jù)均是單座電站的調查數(shù)據(jù)，沒有反映梯級電站累積影響的數(shù)據(jù)，另外目前也難以把水電工程的影響與其他人類活動的影響 （如林業(yè)砍伐、礦業(yè)開采）進行區(qū)分，因此本次評估沒有進行梯級電站累積影響的評估。

2.3評估建議

根據(jù)本次評估工作的結果和存在的問題 ，為了更加客觀和全面了解引水式電站對魚類影響 ，評估報告提出了以下技術建議：

（1）加強環(huán)境監(jiān)測。本次評估的電站中，有相當一部分電站由于建設時間較早，沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)或者監(jiān)測數(shù)據(jù)不足，無法對其影響進行評估。加拿大漁業(yè)與海洋部在2013年發(fā)布了 《新建與改造水電工程水生環(huán)境長期監(jiān)測規(guī)范》，對水電工程的水生環(huán)境監(jiān)測提出了技術要求［9_10］。本次評估的水電站均是在這個技術規(guī)范頒布之前建成，很大一部分電站沒有開展規(guī)范的環(huán)境監(jiān)測 ，今后需要加強監(jiān)測工作。除了該技術規(guī)范規(guī)定的監(jiān)測內容 ，為了支持本次評估的內容，還需要針對水電站對魚類種群的影響進行一些專門的監(jiān)測。

（2）開展專項研究。一些影響途徑對鮭魚及棲息地的影響，僅僅依靠監(jiān)測數(shù)據(jù)是難以確定的 ，需要針對目前認識的不足以及一些規(guī)避和減緩措施的有效性，開展專項研究。

（3）進行更多電站的評估和分析。對更多引水式電站進行評估和比較，以獲取更多的評估樣本和結果，將有助于明確實際影響。

（4）模擬分析。采用模型進行模擬，研究水電站影響魚類及其生境的關鍵過程，從而深化認識、優(yōu)化減緩措施以及提高監(jiān)測的有效性。

（5）建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行集中式存儲，深入分析這些數(shù)據(jù)以全面和深入了解引水式水電站的環(huán)境影響，并且對電站遵守各項環(huán)境管理要求的實際情況進行監(jiān)管。

3　對中國引水式電站開發(fā)的借鑒意義

3.1客觀認識引水式電站的生態(tài)影響

近年來，關于引水式電站引起河道斷流、嚴重破壞生態(tài)的研究和報導，在中國不斷見諸專業(yè)研究成果和新聞媒體，引水式電站被普遍認為是破壞河流生態(tài)的水電工程。然而，加拿大進行的這項評估工作表明，根據(jù)當前的數(shù)據(jù)和信息，大多數(shù)引水式電站對鮭魚沒有影響或者影響可能性較小，只有很少一部分電站被證實對魚類和其棲息地產生了不利影響。

引水式電站基本采用徑流式的運行方式 ，水壩形成的水庫不對徑流進行調節(jié)并且淹沒面積小，而水文情勢變化是大多數(shù)水電站不利環(huán)境影響的重要驅動因子，只要重點關注引水河段水量以及調峰運行對下游河段魚類的影響，引水式水電站的環(huán)境風險易于得到控制，其對魚類的不利影響也是相對有限的。因此，我們需要客觀科學地認識引水式電站的工程特性和生態(tài)影響。

3.2加強引水式電站的環(huán)境管理

當然，該評估結果與加拿大引水式電站的開發(fā)密度以及相關環(huán)境標準和執(zhí)行情況相關。本次評估的不列顛哥倫比亞省面積為94.4萬km2，2012年底僅建成了52座引水式水電站，水電站開發(fā)密度顯著低于中國。同時，相關法規(guī)與技術標準對于水電站引水后河道內流量都有明確要求，水電站業(yè)主需要嚴格遵照執(zhí)行，引水河段極少出現(xiàn)斷流情況。

我國引水式電站出現(xiàn)比較嚴重生態(tài)破壞的河流最突出的問題是引水河段的斷流問題 ，長時間的河道斷流是對河流生態(tài)系統(tǒng)的致命打擊。因此，解決引水式電站不利生態(tài)影響突出的問題 ，需要在管理政策和技術要求兩個方面加強水電開發(fā)全過程的環(huán)境管理。對于新建的單座電站，應該在環(huán)境影響評價中重點分析河道需水量 ，并且關注調峰運行對魚類的影響；對于新建的梯級電站，應該控制開發(fā)密度，保持一定比例的天然河段。對于運行期電站，需要嚴格落實下泄流量，沒有下泄流量要求的水電站，可以鼓勵或引導電站業(yè)主執(zhí)行相應的要求；一些設施陳舊、效率低下、環(huán)境影響突出的小水電站，可以考慮拆除，以恢復河流生態(tài)。

3.3開展流域尺度的小水電環(huán)境影響后評價

中國的中小河流建設了大量的小水電站 ，對于小水電站的生態(tài)影響，在一些電站開展了觀測和研究，一些流域還進行了小水電環(huán)境影響后評價；但是這些研究和評價工作或者限于單座電站、或者評價內容和深度比較有限，在全面性和深入性方面存在明顯不足。水利和環(huán)境主管部門或行業(yè)協(xié)會有必要選擇具有代表性的流域 ，進行流域尺度的小水電環(huán)境影響后評價，深入分析小水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響途徑、趨勢、程度以及累積影響 ，了解環(huán)境保護要求執(zhí)行情況以及環(huán)境減緩措施有效性。評估結果有助于改進小水電站運行、完善技術標準、提高減緩措施的有效性 ，從而促進中小河流水能資源開發(fā)與生態(tài)保護的協(xié)調。

4　結 論

加拿大開展的引水式水電站對鮭魚影響的調查和評估，是近年來國際上對引水式電站生態(tài)影響比較系統(tǒng)和深入的評估工作 ，根據(jù)目前掌握數(shù)據(jù)和資料進行的評估結果表明，引水式水電站對鮭魚魚類及其棲息地的影響較小，表明通過合理的規(guī)劃、設計和管理，引水式電站的不利環(huán)境影響有限且可控。這項評估工作的方法、過程和結果，對于在中國客觀認識引水式電站的環(huán)境影響、從技術和政策兩個層面加強小水電開發(fā)的環(huán)境管理具有一定的借鑒價值。

［1］ Connors，B.M.，D.R.Marmorek，E.Olson，A.W.Hall，P.de la Cueva Bueno，A.Bensen，K.Bryan，C.Perrin，E.Parkinson，D.Abraham，C.Alexander，C.Murray，R. Smith，L.Grieg，and G.Farrell.Independent Review of Run_of_River Hydroelectric Projects and their Impacts on Salmonid Species in British Columbia［R］.2014.

［2］ 何桂鳳，楊建元.引水式電站對魚類環(huán)境影響評價與保護研究［J］.中國農村水利水電 ，2013（9）：138_141.

［3］ 王 強，袁興中，劉 紅，張躍偉 .引水式小水電對西南山地河流魚類的影響［J］.水力發(fā)電學報，2013，32（2）：133_138.

［4］ 穆 羽，徐 佩，傅 斌，李 明 .岷江上游水電開發(fā)對河道減脫水的影響研究［J］.人民長江，2015，46（7）：67_ 71.

［5］ 郭偉杰，趙偉華，王振華.梯級引水式水電站對底棲動物群落結構的影響［J］.長江科學院院報，2015，32（6）：87_93.

［6］ Forbes，V.E.and P.Calow.Applying Weight-of-Evidence in Retrospective Ecological Risk Assessment When Quantitative Data are Limited［J］.Human and Ecological Risk Assessment，2002，8（7）：1625_1639.

［7］ Burkhardt_Holm，P.and K.Scheurer.Applicationofthe weight_of_evidence approach to assess the decline of brown trout（Salmo trutta）in Swiss Rivers［J］.Aquatic Sciences，2007（69）：51_70.

［8］ Marmorek，D.，D.Pickard，A.Hall，K.Bryan，L.Martell，C. Alexander，K.Wieckowski，L.Greig and C.Schwarz.Fraser River sockeye salmon：data synthesis and cumulative impacts.Technical Report 6.The Cohen Commission of Inquiry into the Decline of Sockeye Salmon in the Fraser River［R］. 2011.

［9］ Lewis，F(xiàn).J.A.，A.J.Harwood，C.Zyla，K.D.Ganshorn，and T.Hatfield.Long-term aquatic monitoring protocols for new and upgraded hydroelectric projects（2012/166）［R］.DFO Canadian Science Advisory Secretariat Research Document，2013.

［10］禹雪中.加強和規(guī)范水電工程生態(tài)環(huán)境監(jiān)測［N］.中國環(huán)境報，2013_08_29（2）.

責任編輯 吳 昊

2016-06-28

International Water Management Institute資助項目（4500025375）

禹雪中 （1971-），男，高級環(huán)境專家，博士，主要從事水工程環(huán)境影響評估及研究工作。

E_mail：xuezhongyu@hotmail.com