生態優先在豐滿水電站全面治理工程設計中的實踐與探索

劉志國，孔維琳，唐忠波，趙再興

(1.豐滿大壩重建工程建設局，吉林吉林132108；2.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽550081)

生態優先在豐滿水電站全面治理工程設計中的實踐與探索

劉志國1，孔維琳2，唐忠波2，趙再興2

(1.豐滿大壩重建工程建設局，吉林吉林132108；2.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽550081)

通過對豐滿水電站運行70多年產生的生態環境影響進行重點回顧，分析了目前原豐滿水電站建設和長期運行對庫區環境產生的影響。在豐滿水電站全面治理(重建)工程設計中堅持生態優先理念，以“以新帶老”的思想解決豐滿水電站運行已產生的不良生態環境問題、保護已經形成的良好生態環境，并論證提出了低溫水緩解、過魚、魚類棲息地保護、增殖放流、優化施工等措施。

生態優先；以新帶老；生態環境；豐滿水電站

0 引 言

《中共中央國務院關于加快推進生態文明建設的意見》總體要求中提出加大自然生態系統和環境保護力度，并明確將堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主作為加快推進生態文明建設的基本方針。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出“要在保護生態的前提下積極發展水電”的指導思想，環境保護部按照水電開發生態優先的指導思想又提出了水電開發要堅持“生態優先、統籌考慮、適度開發、確保底線”的四條基本原則。為貫徹落實黨和國家提出的堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主的方針，環境保護部和國家能源局聯合提出應按照“全面規劃、綜合利用、保護環境、講求效益、統籌兼顧”的規劃原則，以及“生態優先、統籌考慮、適度開發、確保底線”的環境保護要求，協調水電建設與生態環境保護關系，統籌流域環境保護工作。

目前，我國水電開發主要為河流水電規劃、新建水電工程等方面，生態優先理念在這些工作中已有實踐和發展，但在具有重建、改建性質的大型水電工程建設中暫無實踐，需要積極探索。豐滿水電站全面治理(重建)工程性質和需要解決的生態環境問題與常規新建水電工程不同，需要用“以新帶老”的思想去解決老豐滿水電站運行70多年產生的不良生態環境問題，同時也需要保護已經形成的良好生態環境。為此，在豐滿水電站全面治理(重建)工程規劃和設計過程中，不僅全面開展了豐滿水電站全面治理(重建)工程環境影響評價工作，同時深入開展了豐滿水電站環境影響后評價工作，通過開展環境影響后評價，回顧分析了原豐滿水電站多年運行產生的主要生態環境影響，并結合全面治理(重建)工程提出了生態保護對策和措施。這是生態優先理念在我國大型水電工程重建、改擴建中的初次實踐與探索。

1 豐滿水電站全面治理(重建)工程概況

豐滿水電站位于吉林省吉林市，是第二松花江干流的第三個梯級水電站，壩址控制流域面積4.25萬km2，占第二松花江全流域面積的57.90%，壩址多年平均流量432 m3/s，上游距紅石水電站153 km，下游距第二松花江和嫩江匯合口355.00 km，為一等大(1)型工程，壩頂高程267.70 m，最大壩高91.70 m，水庫正常蓄水位263.50 m，死水位242.0 m，正常蓄水位庫容88.49億m3，調節庫容61.64億m3，具有多年調節能力。2005年，通過豐滿水電站三期擴機工程，在第二松花江豐滿大壩下游10.30 km處建成運行了永慶反調節水庫，水庫上游水位與豐滿水電站發電尾水銜接，下游距哈達山水利樞紐260.10 km，哈達山水庫為日調節水庫。

原豐滿水電站始建于1937年，1942年第一臺機組發電，后經多次續建、改造、擴建，電站已運行70余年，2007年國家電監會以“壩監檢[2007]62號”文評定豐滿水電站大壩安全等級為病壩，安全換證注冊等級定為丙級。2010年，豐滿水電站開始進行了全面治理(重建)工程的前期工作，設計在原大壩下游120 m處新建一座大壩，恢復原電站任務和功能，不改變水庫特征水位，水庫徑流調節能力及運行方式基本不變，電站總裝機148萬kW，同時將原有大壩6～38號壩段拆除至237.50 m。2012年10月，國家發展和改革委員會以“發改能源[2012]3139號”文對豐滿水電站全面治理(重建)工程項目進行了核準。

2 原豐滿水電站對生態環境影響回顧

豐滿水電站對生態環境影響主要表現在水生生態和陸生生態等兩個方面，其對水生生態影響主要是通過改變水生生境而影響魚類資源，因此本文考慮從水生生境、魚類資源和陸生生態3個方面進行分析，其中，水生生境主要采取還原分析法，魚類資源主要采用查閱歷史資料法，陸生生態主要采用查閱歷史資料法和還原分析法相結合。

2.1 水生生境影響

豐滿水電站建成運行后，第二松花江由原來連續的急流型天然河流環境被豐滿大壩分割成3個不同的單元，即豐滿庫尾以上天然河段(豐滿水庫庫尾至第二松花江河源)、豐滿水庫庫區河段(靜水、緩流河段)、豐滿水庫以下河段(水文條件受豐滿水庫調度影響)，干流河流生態系統片段化，導致豐滿壩上、壩下生境的連續性和生物交換被阻隔[2]。有必要采取措施重新解決過魚通道。

比較還原自然條件和實測豐滿調節條件下豐滿壩下水文情勢可知：在豐滿水電站的調節作用下，消弱了汛期下游江段的洪水量，且洪峰出現時間延遲，一些產漂流性卵的魚類原有產卵場生境改變，影響了魚類的繁殖[2]。有必要在調查下游江段魚類生態特性的基礎上在產卵季節加大下泄流量形成人造洪峰，恢復魚類產卵漲水條件。

比較還原自然條件和實測豐滿調節條件下壩下水溫可知：電站運行導致下泄低溫水使下游水溫下降，尤其是在適合魚類產卵的4月～9月，近壩江段的水溫降低了3.4～16.7 ℃，該時段最高月均水溫僅11.1 ℃，四大家魚以及其他產漂流性卵的魚類產卵所需的水溫在18 ℃以上，致使豐滿壩下江段魚類產卵場下移至螯龍河口和德惠飲馬河口等水域[2]。有必要慮采取工程措施，減緩夏季下泄低溫水對魚類的不利影響。

2.2 魚類資源影響

受豐滿大壩阻隔影響，長距離洄游性魚類日本七鰓鰻從第二松花江豐滿以上魚類區系中消失[3]，上下游魚類群體之間無法進行遺傳交流，不利于種群整體遺傳多樣性，同時受水文情勢改變，生境壓縮的影響，上下游的魚類區系更簡單。

原在第二松花江上游具有一定種群規模的烏蘇里白鮭、江鱈、細鱗鮭等流水性魚類，目前在豐滿水庫已基本絕跡，部分上移至豐滿水庫以上的較大支流急流水域，但因生存的空間減小，種群也相應減小，適宜靜水和緩流水生活魚類種群的蒙古鲌、翹嘴鲌等產浮性卵肉食性魚類數量在豐滿庫區增多，有必要輔以人工增殖放流措施，增加受工程影響趨于枯竭的流水性魚類資源。

豐滿水電站蓄水運行后改變了下游河道的天然徑流，扶余縣和永吉縣烏拉街等江段魚類高產區域的魚類棲息環境受到影響，雖然豐滿水庫形成大面積水域改變了原豐滿水庫江段的魚類資源條件，但整個流域魚類自然產量有所減少[4]。

豐滿水電站蓄水運行對豐滿水庫原有河段及部分壩下河段的魚類產卵場、索餌場和越冬場有一定影響，特別是對產漂流性卵魚類產卵場，原始的流水產卵種群上移或進入較大支流產卵，在庫區較大支流輝發河形成了三統河、柳毛溝和黑石鎮等產卵場，壩下游江段的飲馬河口等魚類產卵場并未因電站建設而消失，但隨著工農業生產和生活帶來的水質污染，流域內生態環境良好的魚類“三場”尤其是產漂流性卵魚類產卵場越來越少，有必要在流域內選取開發程度低、水生環境良好的干、支流河段作為魚類重要生境加以保護。

2.3 陸生生態影響

豐滿電站蓄水之初對區域動植物、濕地生態系統、景觀生態系統等都產生了一定的淹沒影響，但尚無跡象表明某種動植物種類因電站建設和運行而消失或滅絕。反而在水庫蓄水運行后，庫區河段水面積大幅度增加，地下水位抬升，浸沒作用增強，庫周濕地面積增加，通過遙感影像解譯發現庫周有湖泊濕地、河流濕地、沼澤濕地、消落帶、坑塘、水田等6類濕地共計405.89 km2，區域內濕地生態系統功能得以增強，以濕地為棲息生境的動植物種類及種群數量都有較大幅度的提升。

依托豐滿水庫以及上游的白山水庫和紅石水庫的水體、庫周濕地、周邊森林，吉林市政府于1982年以“吉政函[248]號”文件批準建立了吉林市松花江三湖自然保護區，其后吉林省人民政府于1990年以“吉政函[1990]9號”文件將該自然保護區升級為省級，國務院于2009年以“國辦發[2009]54號”文件將該自然保護區升級為國家級。依托豐滿水庫的水體和周邊景觀，國務院于1988年以“國發[1998]51號”文件批準松花湖為國家重點風景名勝區。

3 生態優先理念在設計工作中的實踐與探索

通過回顧原豐滿水電站對生態環境的主要影響，依據現階段國家水電開發環境保護政策和技術水平，對通過低溫水緩解措施以解決大壩下泄低溫水影響；通過采取過魚措施解決大壩阻隔、生境破碎化問題；通過采取保護魚類棲息地、保留主要魚類產卵生境、實行人工繁育苗種放流等措施補償已造成的魚類和漁業資源損失；通過優化施工方案保護國家重點保護植物、自然保護區和風景名勝區的可行性進行了論證。

3.1 低溫水緩解措施

由中國水利水電科學研究院開展了疊梁門分層取水進水口、常規進水口水工建筑物模型試驗研究，通過建立1∶120比尺的水溫整體物理模型和比尺為1∶30的進水口水工模型，開展三維水溫數值模擬計算研究，結果表明：原有大壩6～38號壩段拆除至237.5 m高程具有前置擋墻作用，在常規進水口運行條件下，5月、6月、7月、8月下泄水溫分別約為7.5～8.2、13.7～15.6、19.3～21.3、21.1～21.4 ℃，而此老壩拆除方案條件下，采用疊梁門進水口以提高表層高溫水的作用不明顯，取水溫差絕對值均不高于0.5℃[5]。基于以上論證，擬將原有大壩部分壩段拆除至一定高程，新建大壩擬采用常規電站進水口，下游河道主要魚類產卵場水溫可均滿足魚類繁殖要求。

3.2 過魚措施

首先考慮到永慶壩址離豐滿壩址之間僅有10.3 km庫區河道，如僅建設運行豐滿大壩過魚措施，打通豐滿水庫與永慶水庫之間的阻隔，實際意義小，因此確定在豐滿和永慶大壩均采取過魚措施。新、老豐滿大壩壩高分別為91.70、94.50 m，屬于高水頭大壩，永慶水庫最大壩高17.76 m，屬于中低水頭大壩，依照目前的水電開發環境保護政策和技術研究，高水頭大壩適合采取魚道、升魚機、集運魚系統或不同組合方式的過魚，而中低水頭大壩適合采取魚道或魚道與仿自然通道組合方式過魚，在此理論和實踐基礎上，另考慮征地難度、技術可靠性、集魚效果、過魚能力、適用性及過魚效果、場地布置條件、施工難度、對主體工程影響、運行管理、環境風險以及工程投資等多方面綜合因素，擬定豐滿大壩采用升魚機+魚道聯合過魚方案、永慶大壩采用魚道方案。

3.3 魚類棲息地保護設計

綜合開發程度、水質狀況、傳統產卵場分布、魚類早期資源調查成果等多方面開展干、支流魚類棲息地調查和論證。首先對第二松花江干流和12條主要支流水電水利開發程度和水質狀況進行梳理、調查，同時委托水利部中國科學院水工程生態研究開展魚類早期資源調查和傳統魚類產卵場調查，確定永慶反調節水庫壩址至哈達山水利樞紐工程庫尾之間260.10 km干流河道、輝發河輝南縣團林鎮四方堡三統河河口以下至輝發河河口長約120 km河段、飲馬河德惠市長望河堡至河口長約50 km河段為魚類棲息保護河段，對永吉螯龍河口、榆樹十八盤、德惠龍王廟及德惠飲馬河口傳統產卵場實施全面禁漁、采砂等保護措施，在劃定的支流河段設立魚類種質資源保護區，主要保護鰱、鳙、草魚等產漂游性產卵魚類產卵場。

3.4 增殖放流設計

建立魚類資源增殖放流站，實行人工繁育苗種放流是補償因豐滿水電站多年運行造成魚類和漁業資源損失行之有效措施。通過建設魚類增殖放流站，擬對細鱗鮭、黑龍江茴魚、江鱈、懷頭鲇、烏蘇擬鲿、長春鳊、花(魚骨)、烏蘇里白鮭、擬赤稍魚、黑斑狗魚等10種魚類采取增殖放流措施，其中，將細鱗鮭、懷頭鲇、黑龍江茴魚、江鱈、烏蘇擬鲿、花(魚骨)、長春鳊等7種作為近期放流對象，烏蘇里白鮭、擬赤稍魚、黑斑狗魚等3種作為中遠期增殖放流對象，近期開展馴養繁殖技術研究，一旦技術成熟即實施增殖放流。增殖放流站設計增殖放流量規模為150萬尾/年，放流時間20年，另補償性的漁業放養量為600萬尾/年，放流時間5年。

3.5 施工方案優化

合理布置施工場地，不直接占用林地，對受施工影響的紅松、水曲柳、核桃楸、黃檗、野大豆等5種國家Ⅱ級保護植物采取移栽和補償性栽種。為減緩庫區水位降低對自然保護區內陸生植被尤其是庫周濕地生態系統的不利影響，將原有大壩6～38號壩段拆除工程集中安排在施工第六年冬季，待動植物休眠期將過即完成拆除抬升水庫水位。

為保護風景名勝區，施工臨時設施盡量布置在風景名勝區范圍外，在景區內不設置炸藥庫、油庫等易燃、易爆設施，同時要求施工結束后，對各臨時施工區進行景觀恢復，對部分拆除后原大壩的整體外形、顏色、風格等進行美觀建設。

4 結 語

豐滿水電站全面治理(重建)工程規劃和設計過程中，通過開展環境影響后評價工作，回顧分析原豐滿水電站多年運行產生的水生生境、魚類資源、陸生生態等主要生態環境影響，并結合全面治理(重建)工程論證并提出了低溫水緩解、過魚、魚類棲息地保護、增殖放流、優化施工等生態保護措施，以“以新帶老”的方式將現階段國家水電開發環境保護政策和技術要求運用到設計、論證中，充分融入和體現了生態優先理念。生態優先理念在豐滿水電站全面治理(重建)工程中的最終實現，還需要在后續工程建設和運行中繼續實踐和探索。

[1]吳曉青. 我國水電開發與生態環境保護[N]. 中國環境報， 2011- 09- 01．

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[3]張正平， 范永思， 盧兆輝， 等. 豐滿大壩治理工程對下游水環境的影響分析[J]. 水力發電， 2010， 36(3)： 13- 15．

[4]路振剛， 張正平， 范永思， 等. 豐滿大壩全面治理方案選擇研究[J]. 水力發電， 2010， 36(1)： 64- 66．

[5]喻衛奇， 趙再興， 唐忠波， 等. 豐滿水電站環境影響后評價研究報告 [R]. 北京： 中國水利水電建設工程咨詢有限公司， 2012．

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(責任編輯焦雪梅)

Practice and Exploration of Eco-priority in the Design of Fengman Hydropower Station Reconstruction Project

LIU Zhiguo1, KONG Weilin2, TANG Zhongbo2, ZHAO Zaixing2

(1. Fengman Dam Reconstruction and Project Construction Bureau, Jilin 132108, Jilin, China;2. PowerChina Guiyang Engineering Corporation Limited, Guiyang 550081, Guizhou, China)

The Fengman Hydropower Station has been operated more than 70 years. The impacts of Station construction and operation on ecological environment of reservoir area are reviewed and analyzed. Based on eco-priority concept and “Carrying the old with the new” idea, the adverse environmental problems caused by the operation of Fengman Hydropower Station will be solved and the good quality ecological environment formed by the operation of Fengman Hydropower Station will be protected in the design of Fengman Hydropower Station Reconstruction Project. Some measures are demonstrated and proposed for solving the issues of low temperature water, fish pass facilities, fish habitat protection, fish proliferation and releasing and construction optimization．

eco-priority; carrying the old with the new; ecological environment; Fengman Hydropower Station

2015- 08- 15

劉志國(1964—)，男，吉林白山人，高級工程師，主要從事水利水電建設管理工作．

X321；TV697(234)

B

0559- 9342(2015)12- 0013- 04