水電工程建設與生態環境再造

周厚貴

（中國葛洲壩集團公司，湖北 宜昌 443002）

0 引言

充足的能源、良好的生態環境是21世紀社會經濟系統協調發展的基礎和保證。水電作為清潔、可再生能源，是當前能源結構中的重要組成部分，會同水電工程產生的防洪、灌溉、航運、供水等綜合效益，在社會經濟發展中發揮了巨大作用[1，2]。然而，受對生態環境系統認識程度的限制，以及對環境保護重視程度的不足，以往的水電工程建設產生了不同程度的環境影響。

由此，水電工程建設對生態環境的影響已逐步受到廣泛關注，這也是能源與環境關系在水電工程建設領域的反映。水電工程建設發展的制約因素也從資金制約、技術制約轉變為生態環境制約。在水電工程建設過程中，如何在生態環境系統運行良好的前提下，發揮水電工程的預期效益，實現水電開發與生態環境的協調，達到經濟效益、社會效益與環境效益的共贏，是水電工程建設的重中之重。

相應地，目前對有關水電工程建設中生態環境保護問題的研究工作也已廣泛展開，分別從技術層面、管理層面、體制層面、理念層面開展了諸多積極的探索和嘗試，在工程實踐中取得了顯著的效益。而在以上各類研究工作中，有關水電工程建設中生態環境保護理念的研究是其他研究工作的基礎和導向，是后續工作正確與否的保證。

為此，本文從水電工程建設的實際出發，以生態環境系統的基本理論為基礎，系統地考慮水電工程建設與生態環境的相互關系，提出了水電工程建設生態環境再造理念和基本原則，并進行了初步的探討。

1 水電工程建設對生態環境的影響

1.1 水電工程建設對生態環境的改善作用

水電工程通過改變水資源在時間和空間上的分布，實現為社會經濟系統、生態環境系統服務的目的。水電工程建設對生態環境的改善作用主要體現在以下幾個方面：

（1）發電。水力發電作為清潔可再生能源，是當前能源結構中的重要組成部分。通過水力發電減少了煤炭、石油等不可再生資源的消耗，相應減少了二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量，對于減輕空氣污染、緩解全球變暖具有重要意義。以我國三峽工程為例，每年可減少5 000萬t標煤消耗，減排1億t二氧化碳。大型、特大型水電站的建設，僅發電這一項就可產生顯著的生態環境效益。

（2）防洪、供水、灌溉。嚴重的洪澇災害和持續的干旱將對生態環境產生嚴重的破壞，是典型的生態環境災害[3]。歷史上的特大洪災和旱災及次生災害對生態環境乃至社會秩序的破壞仍在警醒著世人。水電工程可實現水資源在時空分布上的均衡，顯著減輕和緩解洪澇災害，是對原生態自然環境的有效改善。以我國在建的南水北調工程為例，該工程的建設將在很大程度上解決我國西北和華北地區水資源嚴重短缺問題。一方面，能有效滿足這些地區經濟和社會發展對水資源不斷增加的需求；另一方面，還能夠減少對當地水資源的開采程度，確保當地60%的生態環境保證用水不受擠占，從而為這些地區生態環境的恢復和改善提供必要的前提條件。

（3）航運。通過水庫的修建可抬高上游水位并改善下游河道流態，提高河道的通航里程和運輸能力，由此節約同等運輸能力的道路運輸方式需要的土地資源，并減少燃油尾氣排放量。

（4）改善氣候小環境和水流條件。由于人造湖泊即水庫的產生，增加了局部區域的蒸發量和濕度，改善了相應區域的小氣候環境，對植被和農作物產生一定的有利影響。此外，水庫修建后的河流流態更適合在靜水中生活的魚類的生長繁殖。

（5）產生新的人文景觀和自然景觀。水庫蓄水后可能產生新的人文景觀，并形成由山景、水景、大壩等構成的水庫景區。

（6）其他環境效益。由于水電工程的建設及資金投入，帶動了地方經濟的發展、產業結構的改善、技術水平的升級，由此也將帶來可觀的環境效益。如旅游資源的開發，生態農業園的興建，工業生產由粗放型到科技環保型的轉變等等。

1.2 水電工程建設對生態環境的不良影響

當然，在看到水電工程建設帶來巨大生態環境效益的同時，也應該看到由于對生態環境認識與重視程度不足、建設理念不科學等造成的對生態環境的不良影響[3]。水電工程建設對生態環境的不良影響主要包括以下幾方面：

（1）土地淹沒與水庫移民。大型水電工程的修建會淹沒土地資源，淹沒植被或耕地，減少野生動物的生存空間；同時移民搬遷與重建可能造成潛在的水污染、水土流失等環境問題。

（2）河流阻斷及流量、流態、水溫的改變對生物的影響。由于大壩的修建阻斷了河流，阻斷了洄游魚類的通道；部分魚類不適應建壩后的下游流量、流態；水庫深層泄水的低水溫對下游動植物和農作物的冷侵害。

（3）淹沒歷史古跡及文物。水庫蓄水將淹沒庫區內一定水位以下的歷史古跡與文物。

（4）其他影響。如：庫區淤積對土壤鹽堿化的影響；河道流速變緩降低了水體的自凈能力；清水下泄對下游岸坡的影響；下游水情變化對河口生態環境的影響；施工過程的 “三廢”、施工區植被破壞及水土流失等。

1.3 水電工程建設與生態系統的關系

自然界及自然生態系統按照自身的規律演化，是一個動態平衡系統。其演化的根本規律是不以人類意志和活動而改變的[4]。水電工程建設作為人類活動的一部分，處在整個自然界中，受自然演化規律的影響和制約，同時也改造了自然、影響了自然界的演化方向。

在自然生態環境系統的動態演化過程中，自然力與人力的共同作用決定了其演化方向。無任何人類活動的自然界本身也存在洪災、旱災、火災、滑坡、泥石流、地震等破壞生態環境的現象。在人力的作用下，可能加劇自然災害，也可能減緩或消除災害。其關鍵取決于自然力與人力的合力是否遵循自然演化的根本規律。

因此，在水電工程建設中，人類只能在自然規律的整體框架下從事相關工作，認識并利用自然規律，使自然界朝著有利于生態環境的方向發展，才能使水電工程發揮預期的整體效益，實現工程與生態環境的協調。

1.4 對水電工程建設與生態環境關系的認識過程

從水電工程建設與生態環境的基本關系出發，縱觀水電工程建設對生態環境的有利與不利影響可以看出，在合理利用自然規律的前提下，水電工程建設將帶來良好的生態環境效益，反之將對生態環境產生不良影響。

在水電工程建設史上，人們對生態環境影響的認識和重視程度經歷了以下幾個階段：

（1）粗放無序期。在這一階段，尚未認識到水電工程建設對生態環境的影響，無視對生態系統的保護，其基本思想來源于 “人定勝天”的理念。這一階段的水電工程建設追求單純的工程效益，無視工程建設對生態環境的影響或破壞，以及由此產生的一系列其他負面效益，其最終結果可能導致工程建設的綜合效益低下或得不償失。

（2）事中控制或事后修復期。在這一階段，逐步認識到水電工程建設對生態環境的不良影響，但生態環境的保護對策主要限于事中控制或者事后修復，包括對在第一階段水電工程建設中的遺留生態環境問題的事后修復。這一時期尚未從根本上認識水電工程建設與生態環境之間的關系，從源頭上實現水電工程建設與生態環境的協調、平衡。

（3）和諧發展期。在這一階段，人們已逐步認識到水電工程建設作為人類活動的一部分，需要在工程建設的各階段統籌考慮生態環境問題，實現工程建設與生態環境的協調發展，其基本思想與 “天人合一”的理念一致，也是科學發展觀在水電工程建設中的具體體現。

從 “人定勝天”到 “天人合一”的認識轉變，為實現水電工程建設與生態環境的和諧發展奠定了思想基礎，相關科學技術的發展則為其提供了技術支持與保障。

對于如何實現水電工程建設與生態環境之間的協調，從辯證唯物論的基本思想出發，基于自然界演化的基本規律和人力與自然力相互作用規律，本文提出了水電工程建設生態環境再造的理念和基本原則，并進行了初步探討。

2 水電工程建設生態環境再造的基本原則

2.1 基本概念

水電工程建設生態環境再造是指在水電工程建設和運行過程中，在充分認識和利用自然規律的前提下，使水電工程建設和運行的各環節與自然規律實現良好結合，充分發揮對生態環境有利的一面，消除不良環境影響的發生，實現對生態環境的再造。

水電工程建設生態環境再造分為兩個層次：首先，通過水電工程建設消除原自然生態系統中的不良環境因素，如洪災、旱災、河道斷流等；其次，通過水電工程的建設與運行，發揮水電工程的良好生態環境效益，如發電、灌溉、供水等環境效益及次生效益。

2.2 基本原則

水電工程建設需要在科學理論的指導下，系統、全局地實施生態環境再造，需要遵循的基本原則主要包括以下幾方面：

（1）認識生態系統的自然規律是基礎。水電工程建設生態環境再造的基礎是充分認識自然規律，即自然系統的演化規律是水電工程規劃、設計、施工與運行的基礎。包括河流泥沙運動及庫區淤積變化規律、流量流態變化規律及下游生態需水量要求、深庫高壩水溫分層分布規律及下游動植物對水溫的適應性及演變規律、河口生態環境演化規律、水體自凈及污染物遷移規律、地下水變化規律，以及移民區社會發展規律。

（2）遵循生態系統自然規律是關鍵。在認識生態系統自然規律的基礎上，實現水電工程建設生態環境再造的關鍵是遵循、利用自然規律，在自然規律的引導下從事各項工作，通過自然力與人力的合力實現生態環境的良好再造。

（3）宏觀生態再造與微觀生態再造并重。在水電工程建設的生態環境再造中，需要從宏觀和微觀角度綜合考慮相關問題，在實現微觀生態環境再造的基礎上實現宏觀生態環境的再造。如在水電工程建設中，不僅要考慮全流域（跨流域需要考慮多個流域）在水電工程建設前后生態環境的變化與再造、整個生物群落生存環境變化及良好環境的再造等宏觀問題；也需要考慮河道流量變化、某一河道自凈能力變化及再造措施；同樣需要考慮施工期的施工機械運行廢棄物處置、開挖部位的水土流失與控制等局部問題。

（4）時間尺度的完整性。再造的時間尺度為水電工程的整個生命周期，即在水電工程的施工建設期、生產運行期及退役拆除后的整個生命周期內的生態環境再造。當前對水電工程退役拆除后的生態環境影響研究工作尚顯不足。

（5）空間尺度的多維性。再造的空間尺度為水電工程修建的各相關要素，包括上下游、左右岸、地上地下、庫區及影響區、下游河道及河口等。

（6）技術措施與管理制度并重。在水電工程建設生態環境再造過程中，除了通過技術措施利用自然規律外，需要有各項管理制度的配套實施。如，生態環境再造需要完善的庫區及下游河道排污管理制度、移民區的社會經濟發展規劃等的輔助。

3 水電工程建設的生態環境再造理念

水電工程建設生態環境再造理念的核心在于：如何通過工程建設實現生態環境新的、有序的、良好的、穩定的平衡。其理念主要反映在以下4個方面：

（1）從本質上講，水電工程開發建設過程是對某一尺度原有生態平衡狀態的破壞，從這個角度理解，“水電工程開發”與 “生態環境破壞”有相似之處。這一方面生態環境保護遭到背離，另一方面生態環境恢復幾乎難以做到，且沒有必要；但在水電工程建設完成后，經過一段時期的生態調整與自然演化，將形成新的生態平衡，這一狀態即構成“再造”。由此，如能在水電工程建設前，對演變后達到穩態的、新的生態環境系統作出準確的預測，則可引導生態環境向更好的方向轉變，實現生態環境優化再造的目的。特別要防止不斷的、恢復性的再造活動，因為每一次再造都要經歷破壞原有平衡到建立新的平衡的過程，要求在工程建設前制訂出整體規劃與生態環境再造方案，達到 “一次再造成型”的效果。

（2）水電工程建設生態環境再造是有目的地開發利用水能資源中的正常活動。破壞是無序的、不計后果的，而再造則是在相關科學理論的指導下進行的有規劃、有序、跟進的活動。此外，再造過程中不排除會對生態環境某一方面或局部產生不良影響，但總體是有利于生態環境的，不能把再造說成是蓄意破壞[5]。

（3）從開發到恢復新的平衡達到 “再造”目的，所需要的時間取決于對自然規律的遵循程度。遵循自然規律則不僅快，而且十分平順；在違背自然規律的情況下，一方面達到新的平衡需要的時間多，另一方面，恢復后的自然狀態也將偏離預期的方向。

（4）現代水電工程建設具有典型的生態環境再造特征，追求經濟效益、社會效益、生態環境效益的共同提高。在不斷發展與成熟的水利科學、工程科學、環境科學、系統科學等學科與技術的支撐下，現代水電工程建設在建設前都已對潛在的生態環境問題進行了充分的論證、預測與規劃，在遵循和利用自然規律的前提下，引導生態環境向更好的方向發展，實現對生態環境的良好再造[6]。

4 結語

水電工程建設在緩解能源壓力、改善水資源的時空分布等方面具有顯著效益，科學的水電開發對于改善能源結構與環境均具有積極作用。但如何避免水電工程建設對生態環境的負面影響，改善生態環境，是當前水電工程建設面臨的重大問題。

本文從自然系統演化的基本規律、人力與自然力相互作用的基本關系出發，基于生態系統基本理論，提出了水電工程建設生態環境再造的理念。水電工程建設生態環境再造的目的在于：在水電工程建設和運行過程中，在充分認識與利用自然規律的基礎上，使水電工程建設和運行的各環節與自然規律實現良好結合，充分發揮對生態環境的有利影響，消除不良環境影響的發生，實現對生態環境的再造。

水電工程建設生態環境再造強調對自然規律的遵循與合理利用，追求水電開發的經濟目標、社會目標與生態目標的共同實現。本文對水電工程建設生態環境再造的基本概念、基本原則、基本理念作了初步探討，以期為水電工程的規劃、設計、施工與運行提供有益的借鑒。

［1］潘家錚.加快水電開發 減少燃煤污染［J］.中國三峽建設 (科技版)，2008（1）:3-4.

［2］胡四一，楊振懷，王文珂，等.水電開發與綠色未來［J］.中國水利，2007（4）:4-7.

［3］高季章.建立生態環境友好的水電建設體系［J］.中國水利，2004（13）:6-9.

［4］恩格斯.自然辯證法［M］.北京：人民出版社，1971.

［5］文伏波，韓其為，許炯心，等.河流健康的定義與內涵［J］.水科學進展，2007，18（1）:140-150.

［6］周厚貴.河流水資源利用的生態環境問題與對策［J］.三峽大學學報 (自然科學版），2004，26（3）:206-209.