湖南省引水式水電站生態環境的現狀及思考

孟艷秋

（長沙理工大學 長沙市 410076）

劉啟華

（湖南省農村水電及電氣化發展局 長沙市 410007）

隨著國家對水電投入的加大及投資渠道的多元化進程，湖南省的水電建設對緩解電力緊缺和促進經濟發展發揮了較大作用。湖南省是水利大省，全省5 000 kW以上的引水式水電站近百座。已建電站當初設計施工時大多未考慮生態環境的影響，又經多年運行，管理不善，對生態環境帶來的負面影響顯而易見。隨著工農業生產及國民經濟的迅速發展，電站生態環境的要求越來越高。對湖南省引水式水電站的生態環境做進一步的調研和思考顯得尤為重要和迫切。下面從引水式水電站開發對生態環境造成的影響進行剖析，試圖從中找到相應的對策。

1 湖南省引水式水電站現狀

湖南省引水式水電站數量眾多，僅5 000 kW以上的引水式水電站就近百座。大多數引水式水電站未將生態環境因素考慮在內。附表為湖南省部分引水式水電站基本情況調查表。

附表 湖南省部分引水式水電站基本情況調查表

2 引水式水電站對生態環境的主要影響

人類無節制地開發利用水資源，使河流流量逐步減少。Heicher概述了由于河流流量減少所造成的環境影響，主要有對生物的影響、對河流兩岸植被的影響，對整個河流系統的影響以及對地下水的影響等[3]。Martin Pusch等認為，河流流量減少對河流生態系統的影響主要表現在營養物質的富化和河道形態學兩個方面，并表現為四個層次：生態系統可能的主要變化；對生物有機體直接的非生物控制；對生物的影響；對物質流的影響等。

興建引水式水電站，在發揮水電工程巨大經濟效益的同時，可能對河流的生態環境造成極大的影響。大壩和廠房之間形成的減水河段水流減少，尤其是在枯水期大部分減水河段出現斷流，水生生物喪失棲息地而死亡，河流自凈能力減弱，河道污染加劇。有輸沙要求及兩岸有農業需水要求的河段，對生態環境的要求愈高。湖南省引水式水電站對生態環境的影響主要表現在以下方面：

（1）部分河段干涸，影響水利風景區旅游開發。

引水式水電站開發，改變了河道徑流的天然屬性，尤其是枯水季節，徑流分配的人工影響尤為突出。引水式水電站，采用人工引水到下游河岸的適當位置，造成下游河段水流消失，河床裸露，部分河段干涸，自然生態景觀發生了變化，從某種程度上對開發水利風景區旅游造成一定的負面影響。

（2）部分水生生物滅絕。

引水式水電站引大部分水流經引水建筑物進入電站，絕大多數引水式水電站的建設沒有考慮下游減水河段的生態需水，減水河段依靠天然降水以及地下水和涵養水的補充勉強維持河道生態，下游河道可能斷流干涸。水電工程的開發，使天然河道流速減緩，水深增加，水體復氧能力減弱；大壩攔截使下游水域營養鹽減少，水溫發生變化；水流下泄加劇下游河道的沖刷，導致產卵場遷移或消失，對魚類產卵成活造成極大影響，部分水生生物恐遭滅頂之災。

（3）農業需水量減少。

引水式水電站引大部分水流經引水建筑物進入電站，下游河道流量減少，使得可供下游兩岸的農業需水量減少。

（4）河道輸沙能力減弱。

水電工程的開發，使天然河道流速減緩，水深增加，河床底部沖刷減少，引起淤沙沉積，減弱了河道輸沙能力。

（5）河道污染日益加劇。

引水式水電站引大部分水流經引水建筑物進入電站，下游河道流量減少，甚至斷流干涸，河道自凈能力大大減弱，河道污染日益加劇。

3 生態環境影響對策

水電開發建設，要攔河筑壩、蓄水引水等，不可避免對生態、環境和魚類資源等造成影響。地表水的開發利用必須要有個限度，河道內必須要留有足夠的水量，以保證水體固有的生態和環境功能。人類不能無節制地開發利用水資源和追求河道水體的功利性功能，必須重視生態系統本身所需要的水量，以保證水資源的良性循環，達到水資源持續利用的目的。

河道生態需水考慮因素主要有：工農業生產及生活需水量；維持水生生態系統穩定所需水量；維持河道水質的最小稀釋凈化水量；維持河口泥沙沖淤平衡所需水量；水面蒸散量；維持地下水位動態平衡所需補給水量；航運、景觀和水上娛樂環境需水量；河道外生態需水量，包括河岸植被需水量或相連濕地補給水量等。

為了減輕引水式水電站開發對生態環境的影響，建議從以下幾個方面采取有效的補救措施。

3.1 法律措施

通過實地走訪調查發現，過去人們對山區河流的開發更多的是追求經濟效益，很少考慮水電工程的開發建設對河流生態造成的影響。水電開發的原則是“保生活用水，保生產用水”，而在生態需水方面對其認識不夠深刻，再加上缺少法律依據，所以導致水電站的開發忽視了對河流生態的影響。

我國與生態需水相關的現行強制性標準有《水域納污能力計算規程》（SL 348-2006）、《江河流域規劃環境影響評價規范》（SL 45-2006）及《河道內生態需水評估導則（試行）》。

秉承開發與保護并重及人水和諧的原則，實現合理開發水資源與生態保護雙贏，建議政府加強相關立法工作，把合理有序開發和嚴格管理執法等問題納入法制軌道。特別是就引水式水電站開發出臺政策性的保護法規，協調處理好開發與保護的關系。

嚴格控制引水式水電站的立項審批及環評等程序。確需立項建設的，嚴禁將全部天然徑流引用為發電流量，立法要求必須留出一最小下泄流量給天然河道，以確保天然河流的水域景觀、水生生物正常生長、多泥沙河流輸沙及河流自凈能力等要求。最小下泄流量即生態流量可根據湖南省水資源環境要求、水電站開發效益等綜合論證分析，并在相關法規中加以明確。

健全和完善河流生態保護相關法律制度，使水電開發建設工程有法可依、有據可循，充分考慮水電工程建設對生態的補償，這對保護河流生態系統具有非常重要的現實意義。

3.2 行政措施

建議加強流域總體規劃。規劃工作由水利、環保、林業和科技等部門共同參與。加強對水資源的管理和保護，做到合理規劃、有序開發。

依法對水電建設中的涉水事項審批、審查。對于由多個不同的投資主體共同參與開發的流域，應建立河流梯級調度中心，由水利部門牽頭，統一協調汛期調度、枯水調度、生態環境調度等，以保證流域安全，減少引水式水電站對環境的不利影響。

引水式水電站有可能造成河流斷流，如何保持河流生態健康，保護水生生物（包括水生動物、植物、菌類、微生物等）？建議從行政手段干預，在修建大壩的同時，建設過魚設施；在引水式水電站下游可能斷流的河段，人工布設水坑、水溝，形成有機聯系的系統。目的是河流斷流時，能維持水生生物的基本生存功能，保留或恢復水生生物一定數量的種群。

隨著引水式水電站的建設，河流和庫區魚類資源總量和種類勢必發生變化，許多珍稀、特有魚類喪失生存條件消失。通過改進水庫調度方式以改善水流條件，補償河流生物對特征水流環境條件的需求[6]。在典型河段選擇一些條件較好的河流，建立珍稀、特有魚類自然保護區和人工養殖場，并加強區域管理，或通過人工增殖放流補充生物資源量，為魚類提供良好的棲息、繁衍環境，使珍稀、特有魚類得到保護。

3.3 工程措施

20世紀人類對河流進行大規模治理和開發，在開發建設過程中，主要考慮區域經濟的發展和發電效益，而對保護生態環境考慮較少，沒有考慮壩下游生態和水環境保護的要求。從實地調研可知，省內大多數引水式電站下游河道徑流減少，甚至部分大壩下游河道斷流，河流污染嚴重，水生態系統遭到嚴重破壞。

3.3.1 壩體或壩外泄流

根據生態用水泄流量及不同類型的水電工程特性，可采用不同的泄流方式。形式通常有閘門泄流、壩體埋管泄流、引水洞泄流等方式。為滿足常年泄流的需要，無論哪種泄流方式，其取水口均應低于水庫死水位。

閘門泄流主要利用現有壩體深孔（或底孔）閘門或低閘閘門（如泄洪閘、沖沙閘、排污閘等）泄流。該泄流方式的優點在于可充分利用現有構筑物，不會因新增泄水建筑物而影響壩體結構。但閘門設計泄流量較大，通過控制閘門啟閉程度難以精確調節下泄流量，無法滿足中小型河流生態泄水要求，閘門長期局部開啟泄流產生的振動可能引起金屬結構疲勞且監管難度大，影響工程安全。

壩體埋管泄流指在生態流量確定后，根據泄流能力要求，在壩體埋設特定尺寸的專用水管下泄生態流量的方式。該泄流方式通常用于小流量下泄，但對于堆石壩等壩型，長泄水管極易發生堵塞，且泄水管貫穿壩體可能對大壩的防滲、抗震安全等性能產生影響。

無法采用閘門和埋管進行泄流的堆石壩等壩型，可在發電引水隧洞的適當位置設引流系統泄流，但引流系統的布置對地形、地質條件要求較高。

利用壩體或從導流洞下泄一定流量，對減水河段河流生態系統修復不失為一種最直接有效的修復手段。根據河道實際情況，依據計算所得的減水河段所需生態流量，利用壩體或從導流洞下泄相應的流量，這對減水河段河流生態系統的恢復及河流可持續發展具有重要的現實意義。

也可通過其他工程措施實現減水河段生態環境需水量。在減水河段內，每隔一定距離（如100 m）用卵石堆砌成低矮的攔河堤，將水在塘內蓄存一部分。但該方式可能對減水河段魚類產生阻隔影響。

大壩設計中，要在充分研究洄游魚類的習性的基礎上設計合理的魚道，為洄游魚類的繁衍創造條件。大壩泄水孔口布置要充分考慮水庫的溫度分層現象，在水庫調度中可以在泄水時為魚類生存提供適宜的水溫條件。

注意施工期間棄土廢渣的處理以防止淤塞河道，改變河勢。

3.3.2 生態護岸

生態護岸是恢復自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護岸，它可以充分保證河岸與河流水體之間的水份交換和調節功能，同時具有防御洪水的基本功能。

本著“既滿足河道體系的防洪功能，又有利于河道系統的生態建設”的原則，河道的護砌形式盡量采用生態護砌，結合流速、景觀等因素，因地制宜，河道常水位以下盡可能采用不同類型的生態護岸。常水位以上的護岸應盡量考慮景觀與安全相結合，流速低的部位盡量采用草皮等綠色護岸，在河道轉彎的凹岸及其它流速較大的地方如果必須采用硬質護岸，也盡量采用透水的材料，并盡量把它設在綠色護岸之下，作為河道防護的“第二道屏障”，使其與周邊環境融為一體。

常水位以下的生態護岸類型可參考：生態磚、魚巢磚、木樁、枝條、自然堆石、卵石、干砌石、山石、輪胎、仿木樁、生態袋等護岸形式。洪水位生態護岸類型可參考：生態植草磚、植被加筋、植被混凝土、鉛絲石籠、格賓網籠（墊）、連鎖土工磚、混凝土框格塊石、干砌石、生態袋、土工三維網墊、揶殼纖維網墊、植物扦插等，以上形式均可在其上覆土種植。

3.3.3 植被淺溝

植被淺溝技術是一種防止和削減徑流污染物進入受納水體的一種措施。植物淺溝是指在地表溝渠中種有植被的工程措施，一般通過重力流收集處理徑流雨水。當雨水流經淺溝時，在沉淀、過濾、滲透、吸收及生物降解等共同作用下，徑流中的污染物被去除，達到雨水徑流的收集利用和徑流污染控制的目的。

3.4 建立社會公眾參與機制與多部門、跨學科合作機制

河流生態修復工程與多方利益息息相關，工程涉及多部門業務，需建立工程項目的公眾參與機制和多部門合作機制。河流生態修復是一個涉及多學科的工程，包括水利、生態、生物、環境、地理、水文等，需建立跨學科合作機制。

3.5 建立生態監測系統和開展動態評估

生態監測系統是開展河流生態動態評估的基礎，對包括生物、水文、水質監測系統進行長期監測，以建立完善的生態監測系統。依靠完整的歷史資料和監測數據，進行項目跟蹤評估。評估一項河流生態修復工程成功與否，需建立相應的指標體系。指標的選擇及指標體系的建立，是值得關注的熱點問題。