坪頭水電站建設(shè)對河流水生生態(tài)的影響及保護(hù)措施

劉湘春，楊玖賢

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

1 前 言

坪頭水電站采用引水式開發(fā)，引水隧洞長12.7km，最大引用流量72m3/s，裝機容量180MW，多年平均年發(fā)電量8.61億kW·h。該電站具有開發(fā)條件優(yōu)越、施工期短、投資適中等特點。電站投入運行后，對優(yōu)化系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)、提高美姑河梯級電站供電質(zhì)量將起到一定作用。同時，還可增加當(dāng)?shù)氐呢斦杖耄龠M(jìn)地方經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

然而，隨著坪頭水電站工程的建設(shè)和運行，原河流生境發(fā)生了較大的變化，給水生生物特別是魚類的生存與繁衍帶來一些不利影響，嚴(yán)重時會導(dǎo)致物種消失、河流水生生態(tài)系統(tǒng)惡化等問題，河流的生態(tài)價值也因此而遭到破壞，故應(yīng)采取積極措施避免或減緩這些不利影響。

如何減小不利影響，充分發(fā)揮坪頭水電站建設(shè)項目在美姑河流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的積極作用，有效地利用水資源，以實現(xiàn)河流及流域的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，這是坪頭水電站建設(shè)必須應(yīng)對的一個挑戰(zhàn)。在確保各項生態(tài)保護(hù)措施實施到位的前提下，可在很大程度上減免工程興建對河流水生生態(tài)的不利影響，將環(huán)境損失減低到最低的程度。

2 電站建設(shè)對河流水生生態(tài)的影響

修建水電工程影響河道水文情勢、水域形態(tài)及流態(tài)等，由此導(dǎo)致河流的營養(yǎng)物質(zhì)、沉積物、光熱條件等變化，這些因素綜合起來對河流水生生物產(chǎn)生影響，從而干擾了河流生態(tài)的自然過程。河流內(nèi)生物包括水生植物和水生動物。水生植物主要包括藻類和水生維管束植物。水生動物又可分為浮游動物、底棲動物和魚類。其中魚類是最敏感的生物，常用來作為指示河流生態(tài)的變化情況，也是水電工程影響下河流生態(tài)主要的保護(hù)目標(biāo)。魚類同時作為人類利用的一種資源，受自然環(huán)境和人類活動的雙重影響，魚類的種類、數(shù)量及其分布易發(fā)生變化。坪頭水電站工程對魚類等水生生物的影響主要反映在分隔阻隔、生存空間、水體環(huán)境和人為干擾這些方面。

2.1 分割阻隔的變化影響

坪頭水電站閘壩對魚類起著分割阻隔作用。盡管美姑河流域無長距離洄游魚類，且閘址上游天然的大跌水本來就阻斷了魚類上溯的通道，但多數(shù)魚類有生殖、索餌、越冬短距離洄游的習(xí)性，閘壩阻隔使閘下魚類失去了進(jìn)入上游或支流生殖、索餌場所。大壩阻隔使美姑河坪頭水電站工程所在河段上下游魚類交往受阻，將削弱該段魚類種群生存力，對現(xiàn)有物種的繁衍和生存造成不利影響。

2.2 生存空間的變化影響

2.2.1 水庫形成的影響

坪頭水電站建成蓄水后，庫區(qū)河段水面面積增大，流速減緩，泥沙淤積，河床底質(zhì)等均有不同程度的變化。水域生態(tài)環(huán)境有利于緩流水類群的餌料生物生長，相應(yīng)餌料生物的區(qū)系組成和生物量均會增加，但適宜急流生活的種群將會減少。

坪頭水電站水庫形成后，浮游植物可能會顯著增加，種類組成將發(fā)生很大變化，水庫回水區(qū)內(nèi)綠藻門中的盤星藻、鼓藻、水綿等都會增加，藍(lán)藻門的席藻、螺旋藻等也會增加，在水溫較高季節(jié)可形成優(yōu)勢種群。硅藻門中的脆桿藻、曲殼藻等典型河流型的種類將因失去大量繁生條件而減少。其它適應(yīng)于緩流水等開闊水面自下而上的浮游性硅藻，如針桿藻、直鏈藻、小球藻，也可形成優(yōu)勢種群。

浮游動物組成和生物量也將發(fā)生較大變化。適宜于廣溫廣布的浮游動物種類組成中，如原生動物和輪蟲類的表殼蟲、匣殼蟲、臂尾輪蟲、腔輪蟲等會出現(xiàn)；枝角類會出現(xiàn)低額蚤、盤腸蚤、尖額蚤、象鼻蚤等種類；橈足類中真劍水蚤、溫劍水蚤、刺劍水蚤等種類會出現(xiàn)。在初期由于有機物質(zhì)沉積，水中的營養(yǎng)物質(zhì)增加，浮游動物的生物量也會有較大增長。經(jīng)過數(shù)年后，庫區(qū)逐漸形成較穩(wěn)定環(huán)境，浮游動物的組成和生物量也將逐步穩(wěn)定。

水庫蓄水后，由于水位加深、泥沙淤積，現(xiàn)有底棲動物組成將發(fā)生較大變化，石生種類，如水生昆蟲中的蜉蝣目、襀翅目、鞘翅目的昆蟲會減少，在深水區(qū)將不會存在，而在回水段末端變化不大。水生寡毛類和搖蚊幼蟲以及一些適宜緩流水的底棲動物將出現(xiàn)，并占一定的生物量，但數(shù)量不會大。總的來講，底棲動物在組成和生物量上均有減少。

坪頭電站為低閘引水發(fā)電，水庫蓄水后，水面面積增大，水位升高，流速減緩，但因庫容較小，為日調(diào)節(jié)運行，在汛期大流量時，庫內(nèi)水體仍保持一定流態(tài)，庫區(qū)原河道內(nèi)喜急流態(tài)的魚類仍可維持其生存空間。但在平、枯期流量較小時，隨著庫內(nèi)水體水深的增加，水體流速顯著減緩，喜急流底層生活的魚類不適應(yīng)庫區(qū)的生活環(huán)境，將上移到庫尾以上河段。

坪頭水電站工程河段，魚類種群最大的是齊口裂腹魚，其次是黃石爬鮡。水庫形成后，庫內(nèi)可能形成齊口裂腹魚魚苗的肥育場。黃石爬鮡適應(yīng)底棲急流生活，靠腹鰭緊貼石上或在石縫中活動，蓄水后庫內(nèi)泥沙沉積，水深增加，使黃石爬鮡失去急流生活環(huán)境，庫內(nèi)種群將消失，閘下減水河段也將僅有很少的種群存在。

2.2.2 減水河段的影響

坪頭水電站為引水式電站，電站運行將在壩下形成約15.6km長的減水河段。根據(jù)浮游植物的生活環(huán)境,可將浮游植物的生態(tài)類型劃分為半氣生種類、靜水種類和流水種類。工程興建后，減水河段變?yōu)橄鳡顟B(tài)，在河道內(nèi)潮濕的石頭和土壤表面及小水坑、小水溝等水體中，半氣生種類和靜水種類會增加，減水河段內(nèi)水生植物的生態(tài)類型組成將增加；但同時因水量減少也將使浮游植物生存空間減少，導(dǎo)致其生物量和數(shù)量減少。

坪頭水電站建成后，由于電站引水，在枯季該段主河道將變成多灘的小溪。生活在其中的浮游動物由于體形微小，有水及微量食物就能生存，種類不會有顯著的變化，但數(shù)量將會減少；同樣，生活在其中的底棲無脊椎動物種類和數(shù)量亦將減少。

電站建成后，減水河段原有部分河床水面縮減，水生藻類和低級動物等魚類餌料滋生緩慢，數(shù)量減少，尤其是動物性餌料將生長更慢，數(shù)量更少，因此魚類將喪失部分水體環(huán)境，魚類資源將減少。

2.3 水體環(huán)境的變化影響

在電站施工期產(chǎn)生的廢水可能使局部水體 pH值和SS含量升高、溶解氧降低，對魚類生長、繁殖造成一定影響。這在水環(huán)境容量較大的情況下影響不大，但在水環(huán)境容量較小的河段，若生產(chǎn)廢水及生活污水不進(jìn)行處理直接排入水體，將對河流水生生態(tài)產(chǎn)生較大的影響。工程施工期對魚類的不利影響是暫時的，施工結(jié)束后，絕大部分影響將隨之消失；但一些工程的施工期較長，對魚類自然生命進(jìn)程的干擾超過了其承受范圍，其種群的恢復(fù)將很困難。

坪頭水電站工程在運行期對河流水質(zhì)一般不產(chǎn)生污染，且電站水庫為典型的混合型水庫，水庫庫水全年替換相當(dāng)頻繁，水庫的形成對水體水溫基本無影響，因此對河流水生生態(tài)基本無影響。

2.4 人為活動的變化影響

坪頭水電站工程施工期間產(chǎn)生的噪聲、爆破振動等會驚擾魚類等生物的棲息，致使其活動空間減少。一些魚類(如裂腹魚類、爬鮡類)是肉質(zhì)鮮美的經(jīng)濟(jì)食用魚，施工人員等可能會大量捕食，過度捕撈將導(dǎo)致這些魚類資源趨于枯竭。

在引水發(fā)電形成的減水河段內(nèi)，較小的流量為電魚、毒魚等魚類捕撈提供了機會，這也是對魚類的潛在威脅；河床曝露后，河道內(nèi)挖沙采石等也會嚴(yán)重擾動河床底質(zhì)。這些人為破壞同水量減少一起將導(dǎo)致魚類在減水河段內(nèi)消失。

3 水生生態(tài)保護(hù)措施

人類社會發(fā)展與河流系統(tǒng)密不可分，河流系統(tǒng)不可避免地受到人為活動的干擾。河流生態(tài)保護(hù)并非是不加利用、保守的保護(hù)，而應(yīng)該從維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的角度，既保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能不受到傷害，生態(tài)系統(tǒng)的各種功能(物種流、能量流、物質(zhì)流、信息流和價值流)都能正常進(jìn)行，又能夠為人類提供各種需要的服務(wù)，使其具有可持續(xù)性。對于水資源的開發(fā)利用，人類活動產(chǎn)生的干擾是發(fā)生、傳播到消散的一個過程，應(yīng)盡量減少不利影響的發(fā)生，保護(hù)原河流生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的基本穩(wěn)定；對于不可避免的影響，應(yīng)采取積極的治理或補償措施，使損失降至最低。

生態(tài)系統(tǒng)的健康應(yīng)包含兩個方面：一是滿足人類社會合理要求的能力；二是生態(tài)系統(tǒng)自我維持與更新的能力。前者是后者的目標(biāo)，而后者是前者的基礎(chǔ)。健康的生態(tài)系統(tǒng)能滿足人類的合理要求，并且具有可持續(xù)性。

3.1 保護(hù)原則

針對電站對河流水生生態(tài)的影響程度，應(yīng)因地制宜地制定相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施。修復(fù)性保護(hù)措施主要采取棲息地保護(hù)、補償性增殖放流等，在強化漁政管理的基礎(chǔ)上，使魚類資源得到有效保護(hù)。

針對水生生物資源在河流水生生態(tài)系統(tǒng)中的主體地位和不同水生生物的特點，以資源保護(hù)為重點，實行多目標(biāo)管理；在保護(hù)措施上，立足當(dāng)前，著眼長遠(yuǎn)，分階段、有步驟地加以實施。

堅持因地制宜的原則，根據(jù)資源的區(qū)域分布特征，確定水生生物資源保護(hù)措施；以資源增殖、水域污染防治及生態(tài)補償為重點，維護(hù)工程影響區(qū)域以及美姑河流域的生態(tài)環(huán)境，保護(hù)工程影響區(qū)的生物多樣性。

3.2 下泄生態(tài)流量

電站引水發(fā)電運行將使壩下原本連續(xù)的自然河流水量急劇減少，形成減水河段。減水河段水量小，枯期大部分成小溪狀的淺灘，阻斷魚類的正常通行。雖然水庫和減水河段河灣水較深，水流平緩，可基本保證魚類隱蔽、越冬場所，但又與喜急流魚類難適應(yīng)緩流的特性相矛盾，因此，河段的大幅減水對魚類的生存及過流是一個極大的威脅。保證魚類過流活動及生存必須的水深、流速條件，是枯期魚類棲息地需水的要求。而在繁殖期的豐水期，應(yīng)保證棲息地內(nèi)有足夠的水流條件刺激以滿足魚類繁殖的要求。

坪頭水電站閘、廠址間河道長約15.6km，電站運行后該河段將成為減脫水河段，對水生生態(tài)產(chǎn)生一定影響，需下泄適當(dāng)生態(tài)流量，補償因工程運行對生態(tài)環(huán)境的影響。經(jīng)綜合分析確定下泄1.05m3/s的生態(tài)流量。

工程河段閘、廠址區(qū)間有古里阿覺溝、傘地溝、四曲溝和列爾溝四條常年流水支溝匯入，支溝多年平均流量1.68m3/s，最枯月流量0.37m3/s，可在一定程度上減緩河道減水的影響。支溝流水與閘址處下泄的生態(tài)流量疊加后，壩下11.88km下游最枯月流量可達(dá)1.42m3/s。

在水工布置方案上，根據(jù)進(jìn)水口、泄洪沖沙閘的布置，在進(jìn)水口下部設(shè)置環(huán)保流量泄水孔，孔徑φ500mm，全年泄放1.05m3/s生態(tài)流量。孔入口中心高程890m，比沖沙閘底板高程高出4.0m，采用預(yù)制鋼筋混凝土管預(yù)埋，出口設(shè)置在沖沙閘護(hù)坦斜坡段處，不設(shè)控制閘門，可保證常年放水。下泄生態(tài)流量后，減水河段將滿足基本的魚類棲息條件，同時亦滿足環(huán)境用水和景觀用水的要求。

3.3 增殖放流措施

魚類人工種群建立及增殖放流是目前保護(hù)魚類物種、增加魚類種群數(shù)量的重要措施之一。采取人工增殖放流，不僅可以對那些種群數(shù)量已經(jīng)減少或面臨各種影響將大量減少的魚類進(jìn)行人工增殖，補充其資源量，在某種程度上還可以達(dá)到過魚措施的效果，在一定程度上可以緩解水電工程對魚類資源的不利影響。但魚類增殖放流涉及面廣，管理操作過程較為復(fù)雜，對水域生態(tài)系統(tǒng)影響深遠(yuǎn)，技術(shù)含量比較高，需要對放流水域生態(tài)環(huán)境和魚類資源現(xiàn)狀了解非常清楚，對放流對象生物學(xué)特性、苗種繁育技術(shù)、放流和效果評價技術(shù)等研究較為深入，對增殖放流進(jìn)行合理的規(guī)劃和布局，制定科學(xué)增殖放流方案。

限于目前條件，人工增殖放流站通常只能在需保護(hù)的魚類中選擇具有價值的種類進(jìn)行增殖和保護(hù)，通過人工繁殖、育種、放流以增殖特別需要保護(hù)的魚類資源、拯救物種。

根據(jù)坪頭水電站影響水域魚類組成特點和生態(tài)習(xí)性，就目前的技術(shù)條件而言，還難以對每個特有種進(jìn)行人工繁殖和放流，從必要性和可能性出發(fā)，擬把齊口裂腹魚作為增殖放流的重點對象。主要由于齊口裂腹魚人工繁殖技術(shù)、苗種培育技術(shù)已成熟，且齊口裂腹魚受人為過度開發(fā)影響，資源量急劇減少，亟待保護(hù)。

為補償魚類資源損失，坪頭水電站工程建成后，運行期間每年向庫區(qū)及上下游河段投放適宜魚種，魚苗種類為當(dāng)?shù)剡m生且人工繁殖成功的齊口裂腹魚。結(jié)合實際情況，本工程采用外購魚苗的方式，投放魚苗規(guī)格為5～8cm，每年秋季投放30 000尾。

3.4 加強防范措施

(1) 加強宣傳，制定《水生生態(tài)環(huán)境保護(hù)手冊》，在工程施工區(qū)設(shè)置水生生物保護(hù)警示牌，增強施工人員的環(huán)保意識。

(2) 建立和完善魚類資源保護(hù)規(guī)章制度，根據(jù)工程進(jìn)展與美姑河流域魚類生長繁殖實際狀況，在工程施工區(qū)設(shè)置警示牌，施工期間嚴(yán)禁施工人員電魚、炸魚等各種非法作業(yè)，保證魚類在產(chǎn)卵期和生長期的正常繁殖，確保魚類資源可持續(xù)利用。

(3) 加強監(jiān)管，嚴(yán)格按環(huán)保要求施工，生產(chǎn)廢水及生活污水按環(huán)保要求達(dá)標(biāo)排放或綜合利用，杜絕影響水生生境的污染事故發(fā)生；建立魚類保護(hù)應(yīng)急方案，防止嚴(yán)重水污染等風(fēng)險的發(fā)生及危害的擴(kuò)散。

4 結(jié) 論

人類活動與河流系統(tǒng)密切相關(guān)，水利水電工程在利用河流水資源的同時，也改變了河道流量的時空分布規(guī)律，由此引起了營養(yǎng)物質(zhì)、沉積物、光熱條件等變化，這些因素綜合起來會改變原有的河流生態(tài)系統(tǒng)。其不利影響主要表現(xiàn)為，減水河段的溪流狀態(tài)及大壩阻斷制約了魚類的上下游交流；因各水庫或減水河段河灣水較深，水流平緩，基本保證了魚類隱蔽、越冬場所，但這又與喜急流魚類難適應(yīng)緩流特性相矛盾，限制了魚類的生存與繁殖。另外，工程施工污染和人為活動也對水生生物及魚類生存構(gòu)成了威脅。對于這些影響，如控制不當(dāng)，魚類種群將銳減甚至絕跡。

針對水利水電工程對河流生態(tài)的不利影響，應(yīng)因地制宜地制定相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施。一方面應(yīng)采取棲息地保護(hù)及防范措施，最大程度地避免或減緩不利影響，如修建過魚設(shè)施、下泄生態(tài)流量等，以保證魚類的棲息條件；另一方面采取積極的補償性措施，對原河流生態(tài)進(jìn)行有益的改造，如建立魚類資源增殖放流站，實行人工繁育苗種、放流魚種，可有效地補償因水利水電工程建設(shè)造成的漁業(yè)資源損失。總之，在水利水電工程建設(shè)中，應(yīng)充分重視對河流生態(tài)的保護(hù)與修復(fù)，進(jìn)一步探索最佳的河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)對策，以實現(xiàn)水利水電建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的科學(xué)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

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