淺議水電站建設下泄生態流量的管理

王方亮

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川成都 610072)

1 前 言

水電站是利用集中天然水流的落差進行發電，有的水電站樞紐工程還兼顧灌溉、防洪、過魚、航運、旅游等綜合利用功能。在提倡低碳經濟社會的今天，為了保護人類的生存環境、減少污染、減排溫室氣體、保護生態環境，優先發展水力發電、提倡使用清潔可再生能源是我國能源發展的戰略重點之一。在水電站建設開發利用的整個過程之中，大壩(閘)設計下泄生態流量對下游河流生態環境進行補償，也是對下游人民群眾的生產、生活環境的保護。規范水電站建設各個時期的管理工作，符合我國生態文明建設的要求，在建設的同時做到合理開發利用水電資源，促進我國水電資源的可持續發展。

2 水電站建設環保工作的過去和現狀

我國在建設水電站中利用水電清潔能源代替煤炭、石油等火力發電給環境造成的污染作出了重要的貢獻。但是，在水電站建設開發的整個過程包括后期對水環境及生態環境造成了破壞與污染。在壩址附近上下游、左右兩岸的植物植被都受到不同程度的破壞。在早些年有部分水電站的大壩下游未設計生態流量放水孔，使下游人民群眾的生活、農業生產受到影響，存在動物、植物的種類減少等問題;在建設過程中，地面上的植物植被遭到被破壞以后，可能會引發嚴重的水土流失等問題。因此，保護生態環境成為水電站建設中的重要工作。

隨著四個現代化發展進程的加快，水電站的建設也加快，同時國民環保意識的增強，對生態環境問題關注程度日益重視，因此應該妥善處理好開發建設與環境保護的矛盾。水電站的開發建設必須堅決執行《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環境影響評價法》、《中華人民共和國環境保護法》等有關法律法規。建設單位應當按照設計的要求投資修建與水環境和水生生態環境保護相關的工程設施，應當在大壩下游設計生態流量放水孔，對由于工程開發造成下游河流段的生態環境影響進行“生態補償”。現階段，對水電工程的開工項目審批工作要求做到水電資源的開發利用與環境保護相互兼顧;在建設水電站的同時，兼顧社會經濟效益并能夠保護生態環境。做到合理地開發利用水電資源，促進當地的工農業生產的發展，改善人民群眾的生活和生產條件，使水電站的建設得到健康地可持續發展。少數水電工程違反建設審批程序和審批權限，違反環境保護法、破壞生態環境的事件得到了制止并得到了嚴肅處理，水電站的開發正在有序地步入法制軌道。特別是大型水電工程都要經過異常嚴格的環境審批程序。

3 水電站建設中設計生態流量的必要性

在世界上我國是缺水的國家之一，我國淡水資源僅占世界人均量的1/4。由于早期對森林的大量砍伐，以及開荒種地等造成水土流失嚴重，生態環境惡化。近年來由于在水電工程開發的過程一味追求經濟利用的最大化，使生態環境出現了惡化，影響我國現代化的可持續發展。在修建水電站的建設中應該做到合理利用和開發水電資源，保護和維護生態環境的自然平衡，這是水電開發建設者和設計者的責任。

因修建水電站在建成大壩(閘)后，造成壩(閘)至廠房位置之間的下游部分河段斷流。而需要解決其下游生態流量的水電站的類型有引水式、混合式電站。還有堤壩式電站在調峰運行時將使壩下河段脫(減)水，以及在進行調水、引水和供水的水利工程也將造成下游河道脫(減)水的情況發生。因此，為維護好下游生態環境，應當解決好水電站下泄生態流量能夠滿足其下游用水的的要求。特別是解決好引水式水電站對下游部分河段的生態環境造成破壞。因為它改變了河流原有的生態體系，對下游的生產、生活以及生態體系有較嚴重的影響，有的影響還具有滯后性。水電站的建設是為了人民群眾生活更加美滿幸福。為了社會的長治久安，為了給我們的子孫后代留下一個健康的生態流域資源，對水電站下游的水環境與生態環境的保護已經提到了重要的議事日程。

在過去有部分水電站，由于各種原因未能設置生態流量放水孔，造成下游河道斷流，河床干枯，對下游植物、植被、水土保持、生活供水、農業生產的灌溉用水、航運、水產等造成嚴重影響，對河流的生態環境造成了破壞。為了減少對河流的生態環境破壞程度，必須設置專門的生態流量放水孔對下游河道下放一定流量，確保建壩后的下游河段不斷流，對下游河流段的生態環境起到一定的補償改變作用。還必須改變水電站只管建設的觀念，樹立在水電站建設的同時，能夠兼顧生態環境、促進工農業生產的發展等綜合效益的觀念。

隨著氣候的變化，全球氣候呈現變暖的趨勢，并出現降水量減少的情況，同時也出現了天氣異常的情況。在2010年以及今年中西部地區出現干旱，在長江上游四川省部分地區天干久未下雨，引起干旱。呈現干旱、半干旱的脆弱生態環境，已經嚴重影響群眾的生活用水、農業生產、人畜生存安全。在近期國家“十二五”規劃建議:“把保護和改善生態環境、實行可持續發展作為基本國策”，各級政府對水資源開發利用引起相當的關注和重視，投入了大量的資金對農田水利基礎設施進行建設。四川省在近期大興水利、加強農田水利建設及中小河流的治理。特別是2011年4月份以來，在長江中下游流域江西、湖南、安徽、江蘇、湖北5省旱情嚴重，出現“歷年罕見”的洞庭湖、洪湖干涸見底的旱情，湖北省發生了從秋冬春夏長時間的持續干旱，農作物損失嚴重，流域內居民出現飲水困難的情況。國務院總理溫家寶在6月2日至4日考察5省嚴重旱情時，對南水北調工程的思考時就關于“水資源利用和保護生態環境的關系”的問題時講到:“水利工程給生態環境帶來了影響，生態環境的變化也會給水利工程帶來影響，要綜合考慮”。為維護建壩后的下游生態環境，設置下泄生態流量是人類保護河流和水資源不可推卸的責任。

4 水電站建設中生態流量的審批管理

我們應對整個流域制訂整體開發的規劃設計，并依據《中華人民共和國水法》等法律、法規實施對水電站建設進行環評工作。對水電站下泄的生態流量、生態流量放水孔的設計，以及生態環境等工作進行審批。要求在水電站項目開工之前，應當做好規劃、可行性研究、設計、運行等環節的環境評估審批工作，將水電站開發對生態環境的影響減少到最小的程度。由于以前有部分水電站未設計生態流量放水孔，在追求經濟效益的今天，執行起來有一定的困難。我們必須實行嚴格的準入制度，審批工作必須按照正規程序操作，嚴禁出現越級審批的情況發生。我們必須堅決按照《中華人民共和國環境保護法》等有關法規對水電站建設項目的生態流量進行審批，對于違反規定的必須嚴肅處理，決不姑息遷就。對于未設計生態流量放水孔，以及建壩后下泄流量不能滿足生態環境要求的水電站不得進行審批。水電站的建設必須要在取得開發許可證后，設計單位才能夠開展設計工作，同時還應該對設計單位的資質等級進行審查，不得出現越級設計及越級審查、審批情況的發生，并對審批全過程進行監控管理。對于缺少環評、項目審批不嚴、沒有取得開發許可證進行施工的工程，應責令其停工并嚴肅處理。不得出現邊施工、邊審批的違法情況的發生。對審批手續不全的項目，在補充完善了有關手續后重新進行審批。應規范水電站建設中生態流量的審批工作并形成制度化。

5 下泄生態流量設計管理

為了維護好下游生態系統生物群落和棲息環境的動態穩定，保護和恢復河流下游的天然植被、生態環境、水土保持及水保范圍之外的林草植被建設，維持河流水沙平衡及濕地、水域等生態環境，依據《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國環境保護法》等有關法律法規執行，必須在壩(閘)建成后向下游下泄生態流量。

早些年有的引水式電站未考慮到下泄生態流量的問題，而現在水電站必須要求向下游下泄生態流量已經是最基本要求之一。解決好大壩(閘)下游的生態環境，是工程建設者及設計者必須要考慮的問題。究竟設計多少下泄生態流量能夠滿足下游河流生態用水流量的要求，計算方法較多，考慮的各種因素也比較多，情況也比較復雜。目前，在世界上大約有207種計算河流生態需水量的方法，例如水力學法、最枯月平均流量法、經驗法、整體法及綜合法等。在考慮河流的整個生態系統、生活用水、工農業生產以及社會發展的前瞻性時，在確定重點保護的目標與對象明確后，并對其各種方案進行比較選擇后最終確定下泄流量的大小。

例如:為了維持水生生態系統的穩定，所需最小水量一般不應小于河道控制斷面多年平均流量的10%，當多年平均流量大于80m3/s時按5% 采用。在生態系統有更多、更高需求時應加大流量的設計，不同地區、不同規模、不同類型的河流，以及同一條河流不同河段的生態用水量要求差異性都是比較大的，應根據具體情況采取合適的計算方法進行選定;有的水電站采用保證壩后河段的流量不小于10年一遇最枯月的平均流量等方法;也有按多年平均流量的一倍方式設計。

目前國內外修建水電水利工程對河流生態需水量的研究進展情況:修建水利工程時，英國和美國多采用ABF法(平均基流或水上基流法)，根據年徑流資料計算河流的生態需水量。吳春華、牛治宇認為:在生態水利工程建設與河流生態修復的前提下，以生態流速和生態水力半徑等概念為基礎提出了生態水力半徑法，它同時考慮河道本身信息(水力半徑)和生態所需的流速 (生態流速 )，通過生態水力半徑來推求過水斷面面積，進而推求該過水斷面的生態流量。國內外有許多專家提出了各種生態環境需水量的計算方法，應該考慮在水利水電工程建成后，減少河流下游原有水生態系統的破壞，使岸上陸域與河流水域生態系統有機地聯系起來，以維護生態的多樣化，并通過各種綜合的工程措施對遭受到破壞的水生態系統進行修復和維護，做到人類與自然界和諧相處。

6 下泄生態流量的孔口結構設計

為了保證大壩(閘)下游的下泄生態流量的正常進行，建設下泄生態流量放水孔與大壩等主體工程同樣重視。需要在樞紐布置中對放水孔口尺寸、形式、高程、位置、下泄生態流量的大小、結構作專門的設計研究，并對取水水工建筑物使用的年限作充分的論證，保證在水電站運行期間不會因為放水孔出現異常工況而出現下游斷流的情況發生。為了保證下泄生態流量的正常放水工作，應當根據所在河流的水質情況進行設計，保證生態流量放水孔口結構運行安全。通常情況下采用預埋放水鋼管下泄生態流量，放水孔口也可以根據不同的形式采用不同的襯砌方式。在下泄單寬流量大、能量集中、水流流速比較高、泥沙比較多時，為了保證結構的安全，避免振動、氣蝕、磨損等情況的發生，可以采用高標號抗沖耐磨鋼筋混凝土襯砌，要求施工混凝土表面平整，避免氣蝕情況的發生;如泥砂或者推移質較多也可以采用鋼板進行襯砌。為了使鋼板襯砌背后與混凝土緊密結合成為一個整體不出現空隙，在混凝土冷卻到穩定溫度后對鋼板襯砌進行接觸灌漿。設計中對水工建筑物放水孔口的應力應作專門研究，要求做到結構可靠、管理維修方便，同時應當對其修建全過程進行監控管理。應建立嚴格的驗收管理制度，驗收合格后方可投入使用。在水流從放水孔口出流后，應保證平順地與下游銜接，避免沖刷水工建筑物、河床、岸坡，保證樞紐建筑物的運行安全，并確保放水孔口能夠正常下泄生態流量而達到保護下游生態環境的目的。

7 以塘堰等結合方式保護下游生態環境的管理

為了盡量減少大壩下泄生態流量對原下游河流的影響，在保證壩下游的下泄生態流量的基礎上，可以在下游河流段修建能夠與周邊環境相適應的塘、堰等設施，并結合水電站的工作特性進行研究分析，在洪水季節保證大壩安全下泄的水量通過合理安排、調度下泄的時間及水量到下游的塘、堰或湖泊等設施中存儲起來。也可以把部分水量引入人工濕地、塘、堰，改善下游河段生態環境，從而改善水庫流域的環境小氣候，同時在攔沙等方面有一定積極的作用。為了減少由于下泄生態流量對發電的影響，在修建引水式電站時(包括早些年已經投入運行而未設計下泄生態流量放水孔的電站)結合其工作特性可以改造安裝小型發電機組，在發電的同時又能下泄部分生態流量，在獲得了經濟效益的同時，又可更好地改善下游河段的生態環境。在梯級水電站開發的過程中，應當綜合考慮其運行調度方式，執行動態協調管理的方式，使其得到較好的綜合效益，也達到保護流域生態環境的目的。從長遠考慮，為防止有的地區出現干旱、洪澇災害，也可以建立相應的組織機構進行跨流域的綜合協調管理。

對于電站建成發電后的監督管理工作，應當經常檢查下游下泄生態流量的河道是否通暢;特別是在下泄洪水后，應當檢查下游河床泄洪造成河道形態的變化情況，對于因泥沙淤積造成水流不通暢的情況要及時對河床周邊進行疏通、清淤;保證在各個時段下泄的生態流量不受到影響。還應當加強對岸坡的保護，檢查要求做到經常化，排除安全隱患，保證岸坡不會因為垮塌而造成下游生態流量的減少。

8 結束語

水電是綠色、清潔能源。大壩的修建能夠解決流域及部分地區的洪澇及干旱問題，也實現了水資源的優化配置。但在水電站的開發過程中以及建成后，對流域的生態系統帶來的污染與破壞應當引起我們的重視。在建壩后下泄生態流量對保護下游人民群眾的生產、生活的環境，維護社會的安定團結有著重要的作用。溫總理關于“水資源利用和保護生態環境的關系”的講話應當認真貫徹執行。在對整個流域進行梯級開發時，應制訂整體開發的規劃。依據《環境影響評價法》等法規對水電站建設進行環評，對水電站生態流量放水孔口的設計、審批等工作進行監督管理。在建設水電站的同時興修水利，加強農田水利配套設施的建設，形成水到渠成的自流灌慨方式，建立旱澇保收的現代科學化管理模式，把我們的家鄉建設成幸福美好的家園。在水電站的建設中應當堅持以人為本的原則，堅持科學發展觀，做到建設一方，造福一方，保護好人類生存的自然環境。

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