小水電生態修復思考

楊 洋，陳 鋒，趙 先 富，張 志 明，譚 平

(1.水利部中國科學院水工程生態研究所 水利部水工程生態效應與生態修復重點實驗室，湖北 武漢 430079；2.湖北省水生態保護與修復工程技術研究中心，湖北 武漢 430079； 3.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 611130)

0 引 言

水電在利用河流落差產生的重力勢能發電的同時還能夠調控水資源，是一種公認的清潔能源，是一項關乎國計民生的工程。隨著國家深入推進生態文明建設，“生態優先、綠色發展”理念為國家水電事業發展指明了方向。在發展綠色水電過程中，實現小水電生態修復和綠色轉型應該是最重要、最直接的目標之一。然而小水電造成的生態環境問題嚴峻，受到了社會各界廣泛關注。如何有效開展小水電生態修復實現綠色轉型，使生態保護與水電工程和諧發展，筆者通過自身在工作中的所見所思，從不同的角度提出了一些想法。

1 小水電簡介

1.1 小水電現狀

小水電是指裝機容量在50 000 kW及以下的水力發電站，最早建設于19世紀[1]。小水電因成本低、技術成熟、因地制宜和效果顯著的優勢在中國得到了廣泛應用，并在解決農村偏遠地區無電缺電、防汛抗旱、推動農村經濟發展和提高農村生活水平等方面作出了巨大的貢獻[2]。截至目前全球小水電約8.2萬座，中國約4.5萬座，占比超過50%，保有量位居世界第一。小水電總發電量約占全國發電量的5%，是農村電力的主要來源[3-4]。

基于社會發展不同階段對小水電的不同要求，如今看來小水電存在無序開發、野蠻施工和生態保護措施缺乏等諸多問題，引起了社會各界廣泛關注。國家審計署2018年發布的《長江經濟帶生態環境保護審計結果》顯示：截至2017年底，僅長江流域已建成小水電站2.5萬座，占全國小水電總量的50 %以上。梯級開發的小水電最小間距僅100 m，致使333條河流出現不同程度斷流，斷流河段總長1 017 km[5]。河流就像人體的毛細血管、大樹的枝丫，這些血管或枝丫被阻斷或折斷導致整個生命體百病纏身。減脫水及斷流河段生態功能喪失、魚類資源枯竭、水生生物多樣性急劇下降。

1.2 現階段小水電在經濟社會中的作用

1.2.1小水電在經濟發展中的作用

小水電多建設在經濟欠發達的偏遠山村，此類地區電網鋪設難度大且成本高。而小水電因成本低、技術成熟和因地制宜等優點，能夠解決農村快速增長的能源需求與電氣化發展不平衡、不充分的矛盾；增加當地就業機會和稅收；還兼具灌溉、供水、旅游、養殖等多項功能。小水電在帶動農村經濟發展和促進鄉村振興方面發揮著至關重要的作用。福建省寧德市下黨鄉曾屬于特級貧困鄉，無電、無自來水、無公路、無稅收。在小水電建成以后不僅徹底告別了煤油燈時代，還解決了2 000余畝農田灌溉問題，同時以小水電為基礎圍水造景大力發展旅游業，成功摘掉了貧困的帽子。而這正是小水電在經濟發展中的貢獻之一[6]。

1.2.2小水電在生態保護中的作用

為實現碳達峰、碳中和的雙碳目標，習近平總書記在2021年領導人氣候峰會上提出了“大力發展可再生能源、加快構建適應高比例可再生能源的新型電力系統”的戰略方向和“2030年我國非化石能源占一次能源消費比重將達到四分之一”的戰略目標[7]。在構建安全可靠電網的前提下，要實現這個目標離不開小水電。首先小水電屬于清潔能源且我國小水電存在很大的開發空間(我國小水電開發水平約占可開發水平的56%，發達國家普遍超過80%)，能夠填補我國清潔能源的電力缺口；其次水電具備持續性，可以作為風能和太陽能大規模發展的支撐，能夠解決風能和太陽能發電的隨機性、波動性問題；而且水電水利工程是目前人類可以自主調節水文情勢、解決天然水資源時空分布不均的唯一手段，能有效地避免江河泛濫、洪水肆虐和干旱；合理開發的小水電能依托庫區建設風景名勝、濕地和棲息地等，起到保護自然環境、預防水土流失和提高生物多樣性的作用[8]。

2 小水電生態影響及其特性

小水電門檻低且收益高，導致各方資本都涌入小水電市場。早期小水電在設計和建設過程中并未充分考慮生態環境保護，導致小水電生態問題十分突出。

2.1 小水電對河流生態的影響

早期小水電在設計上并未預留足夠的生態流量，因此大多數小水電機組開機后下游河道流量迅速減少甚至斷流、河道裸露、河流連通性受阻嚴重影響生態環境。另外小水電對生態環境影響是一個不斷積累的過程。在開發強度高的河流上小水電梯級間距小(兩個小水電間隔最短只有100 m)，對河流的連通性破壞嚴重。而且往往是上游電站發電尾水剛流出就進入下游電站引水口，也就是河流的大部分甚至全部水流均在連續的引水隧洞中，河流減脫水十分嚴重。如湖北省香溪河梯級小水電中各級小水電引水建筑首尾相連、河道減脫水嚴重、河流被嚴重阻隔、河流生態功能喪失，導致生態環境嚴重破壞[9]。

和高壩大庫相比，小水電水文情勢短時間內波動更加劇烈。小水電在開機運行時廠房以下流量迅速增大而在停機后流量急劇下降水位陡落，壩上庫區河段也會由于發電機組的開閉出現水位陡漲陡落的情況。水位頻繁且劇烈的波動不僅影響水生生境的穩定性和質量，也會直接導致底棲動物、魚類等擱淺死亡。小水電通常分布在支流甚至源頭區域，這些區域在河流生物多樣性保護中有著重要作用。小水電的建設會改變河流水文情勢，破壞河流連通性，無法適應變化的水生生物將會受到毀滅性的打擊。例如洄游類魚類無法通過堤壩洄游至產卵場，基因交流受阻引起遺傳分化或遺傳多樣性下降，最終造成水生生物資源量減少和物種多樣性降低。

2.2 小水電生態影響的特征

超過80%的小水電為引水式電站，相對于高壩大庫的壩后式水電站而言，其對河流水文情勢的改變方式和程度不同。雅礱江錦屏二級水電站為引水式電站，壩下至廠房間形成了119 km的減水河段。在保障生態流量的前提下減水河段依然維持著流水生境，流水性魚類能夠在該河段完成生活史并維持一定種群，魚類多樣性與小水電建設前無顯著差異但資源量有所下降[10]。錦屏二級水電站下游的二灘水電站干流回水長約145 km，其正常蓄水位庫容達58億m3。二灘水庫相對于原流水河段水生生境發生了巨大改變，原來流水性魚類群落結構已經轉變為靜緩流魚類結構，部分適應靜緩流生境的養殖和外來種成為庫區的優勢種，生物多樣性明顯下降[11-12]。

總體上看，以引水式開發為主的小水電雖然對河流生態造成了嚴重影響，但這種開發方式具備水頭低、庫容小、減水河段可保持流水生境等特點，在連通性恢復、生境修復等方面具有很強的可塑性。

3 小水電生態修復措施

過去小水電以經濟效益為重點忽視了生態保護，加上監管不當和過度發展，從而造成了小水電開發亂象。近年來隨著國家對環境保護和綠色發展的重視度不斷提高，有關部門組織開展對小水電核查評估，將小水電劃分為3類：退出類、整改類和保留類。退出類小水電需全面退出；整改類小水電需要進行整改，在整改完成后進行考核，通過后可晉升保留類；保留類電站可以繼續運行[13]。在評估過程中發現全國80%以上小水電歸為整改類，需要進行針對性地整改工作，下面就已采取的小水電生態修復措施進行簡單的介紹。

3.1 保留類小水電

取得了合法手續，不在保護區核心區、緩沖區和其他禁止區域，下泄生態流量滿足標準并且無安全隱患的小水電為保留類小水電[14]。對此類符合生態文明建設和綠色小水電要求的小水電可以效仿歐美及日本進行考核，考核通過將認證為“綠色小水電”，享受優先發電和給予生態補償電價等一系列福利政策[15]。

3.2 退出類小水電

對生態環境影響嚴重，經濟價值和生態價值完全無法平衡，位于保護區核心區、緩沖區和禁止開發區域，存在安全隱患的小水電為退出類小水電[14]。此類電站需完全退出水電體系，恢復建站前的水文情勢和山川地貌。在執行小水電退出過程中需一站一策、科學評估規劃、科學退出，嚴防拆除和生態修復過程中對生態環境造成新的破壞和影響[2]。小水電在退出過程對當地財政造成一定的影響可以根據政策適當給予相應的補償[16-17]。

3.3 整改類小水電

不屬于保留類和退出類的小水電統一劃分為整改類小水電。此類小水電根據各自的實際情況進行針對性地整改，根據整改結果判斷歸于保留類還是退出類。如湖南省洞口縣擋溪水電站業主出于經濟效益考慮主動申請轉為退出類，湖北省蘄春縣長林崗水電站則由于未按規定完成整改任務被強制轉為退出類[14]。整改類小水電主要通過以下幾點開展整改工作。

(1) 生態流量。多數整改類小水電因設計時間較早而沒有設置生態流量相關設施，存在下泄生態流量不足導致河流減脫水的問題。需加裝生態泄流設施和生態流量監測系統。如根據不同小水電的情況可以選擇在溢流壩上增加泄流孔、加裝生態機組和設置魚道等多種手段來增加下泄生態流量[18]，安裝具備圖像智能識別功能的生態流量監測平臺，利用網絡公開生態流量和小水電運營計劃等相關信息讓人民群眾共同監督[19]。

(2) 安全生產。小水電普遍重視發電所帶來的經濟效益，但為了追求較高的經濟效益常常忽視安全生產的重要性。通過技術改造排除設備老化、漏水和坍塌等安全隱患，同時增效擴容和增加機組效率來減少能耗[20]。完善安全生產規章制度強化日常管理，做到“早發現、早預防、早處理”。

(3) 恢復魚類資源。小水電的建設導致流域魚類資源下降。通過補建過魚設施和人工增殖放流等多種手段來恢復流域魚類資源量[18-24]。

(4) 補全相關手續。土地許可證、環保類手續以及取水證的缺失是整改類小水電所存在的普遍現象。整改過程中相關手續的缺失普遍采取相對柔和的處理方式，主要是因為很多小水電建設時相關法律法規并不完善，以補辦手續和繳納罰款為主[14]。但這并不意味著法律法規的失效和無用，整改后的小水電需符合當前法律法規的要求。整改后依舊缺乏相關手續的小水電將歸為退出類。

(5) 群眾參與。針對部分小水電在整改過程中面臨資金不足等問題，可以推行群眾入股政策，群眾提供資金進行小水電整改，而運行階段給予群眾分紅。例如福建省梧桐鄉梧桐坑村共有水電站4座，全村參股300余人共入股資金776萬元，戶均年分紅達2 000余元，既解決了小水電改造資金問題又為農民創收，還調動了群眾積極性共同監督管理[24]。

4 小水電生態修復存在的問題

小水電生態修復工作已取得了一定成效，但依然存在不少問題。

4.1 生態流量考核監督重流量輕過程

2006年1月原國家環保總局頒布了《水電水利建設項目河道生態用水、低溫水和過魚設施環境影響評價技術指南(試行)》，明確了對會造成下游河道減脫水的水利水電工程必須下泄一定的生態流量及采取相應的生態流量泄放保障措施。并對河道外植被需水量、維持水生生態系統穩定所需水量、維持河流水質的最小稀釋凈化水量、河道內輸沙需水量和河道蒸發需水量的計算方法作出了明確的規定。2019年8月水利部、生態環境部聯合印發《關于加強長江經濟帶小水電站生態流量監管的通知》強調“確定生態流量時應當體現流量過程，反映河道天然來水豐枯變化”。在后來對小水電進行生態修復過程中，生態流量多以此為計算標準，但在整改階段很多小水電僅規定了生態流量的最低流量，忽視了對生態流量過程(流量、頻率、時機、持續時間和變化率等)的規定。四川雅安地區多年來以多年平均流量的10%下泄生態流量，2019年6月更改為15%后，并沒有對生態流量過程進行詳細的規定。這種只追求下泄總量的提升而忽視過程的行為導致雅安地區枯水期大部分小水電無水可用、無電可發，只能使用火力發電彌補電力差額反而對生態環境影響更加嚴重。

4.2 修復措施不全面，后期維護和監管不到位

小水電生態修復過程中缺乏系統性、流域性修復措施，生態修復后缺乏維護和監管。各省市出臺的《小水電清理整改“一站一策”工作方案》，規定小水電生態修復需根據每個電站的特點提出針對性的整改措施。但整改過程中會出現下游小水電生態修復工作進展較快，在開展生態修復后上游水電站才進行生態修復，當地水文情勢又發生變化導致原先制定的修復方案和努力付諸東流。還容易出現如秦嶺、岳西等地區“一刀切”的情況，對處于生態紅線的小水電不作任何評估全部歸為退出類，部分綠色小水電拆除后反而對當地生態環境造成嚴重破壞。同時部分小水電以通過考核而非建設綠色小水電為目的，以被動修復和應付性修復為主，在考核通過恢復運行后不再進行后續維護和監管工作。缺少長期生態監測和效果評估，最終生態修復工作成為面子工程，生態環境問題沒有得到根本改善。

4.3 生態修復管理機制不健全

監管主體不明確“誰該管、誰管誰、誰負責”，各部門之間互相推諉、監管形同虛設，導致即使存在生態流量下泄設施河流依舊出現減脫水斷流現象。監管依據不足措施不當，缺乏上位法的規定。當前開展監管工作主要依靠部門規章和行業規定等，管理存在彈性空間。由于生態修復管理機制的不健全，祁連山當地政府借此空檔在監管過程中為保護地方經濟不惜對破壞環境的行為睜一只眼閉一只眼，水電站違法建設和違規運營導致祁連山生態環境嚴重破壞。

5 小水電生態修復建議

針對以上小水電生態修復措施存在的問題，筆者認為小水電生態修復應重點加強以下幾個方面。

5.1 改變觀念，拆壩不是目的

小水電近年來一直飽受詬病，被指責為破壞水域生態環境的罪魁禍首，部分環保人士呼吁將小水電拆除使河流恢復天然原始的狀態。然而實際情況是現階段大部分小水電依然具有不可替代的社會功能和價值，如防洪、發電、供水等。習近平總書記明確指出保護生態要以人為本，保護生態不等于消除所有人為因素恢復原始生態環境，而是人與自然和諧共處。然而部分地方在小水電整改的時候形式主義嚴重、緣木求魚、舍本逐末，如針對小水電發電功能整改不拆除大壩但停止發電或拆除機組。生態修復過程中要明確拆壩不是目的，取消小水電的發電功能更不是目的，應該是權衡小水電綜合效益與河流生態保護，實事求是開展小水電整改和生態修復工作。在實現雙碳目標過程中，小水電是風能和光能發電的有力補充。目前小水電存在的生態環境問題并非小水電的先天性缺陷，主要是歷史遺留、過度開發和管理不當共同造成的，可以通過技術改造和加強管理來解決。

5.2 明確主體，加強監管

5.2.1明確主體

當前小水電主要問題是主體不明、監管不當，在生態修復過程中和修復結束后的運行階段要明確主體、加強監管采取切實有效的措施。小水電生態修復涉及水利、生態環境、農業農村、能源等多個主管部門，同時涉及地方和小水電業主等的利益，是一個十分復雜問題。應明確小水電生態修復的責任主體、管理機構和職責。《中華人民共和國長江保護法》規定“對長江流域已建小水電工程，不符合生態保護要求的縣級以上地方人民政府應當組織分類整改或者采取措施逐步退出”。因此地方政府應統籌協調有關部門和業主，系統開展該地區小水電生態保護與修復。

5.2.2制定標準

當前關于小水電生態影響評估、小水電生態流量下泄、魚類資源評估、生態補償電價和生態設備運行等標準、規范尚不夠完善。小水電業主和有關部門在執行過程中容易走偏走錯。因此急需開展小水電生態修復相關法律法規和標準制定，減少有關部門在執行小水電生態修復監管工作中的主觀性，避免一刀切或選擇性執法。同時構建完整的小水電生態修復監管體系，切實提高小水電整改和生態修復效果。

5.2.3調動各方積極性

通過合理的獎懲政策和法律法規調動各方對小水電生態修復的積極性。① 要調動有關部門的積極性，明確主體和各自責任后加強監督管理；② 要調動業主的積極性，業主是小水電的實際擁有者，在小水電生態修復和綠色轉型中發揮著重要的作用；③ 要調動人民群眾的積極性，小水電最終目標也是綠色發展造福群眾，應采取有效機制引導和鼓勵當地群眾主動參與到小水電生態修復和監管。

5.3 統籌考慮，采取綜合措施

當前小水電開發引起的生態環境問題并非單個工程或者某條支流自身的問題，而是流域性或區域性問題。因此小水電生態修復及保護工作應充分考慮流域或區域生境狀況及其分布特征，結合流域水電開發現狀及規劃實施方案對干支流、上下游等流域或區域進行統籌考慮和統一規劃，采取綜合的生態修復措施。切實加強流域生態環境保護，實現小水電開發與地方經濟、社會和生態環境長期和諧發展。

5.4 結果導向，引入第三方評價機構

當前小水電的評價標準還較為片面，滿足生態流量和安全生產且不在禁止開發區域的小水電均劃分為保留類。想要真正實現小水電與自然和諧共處完成小水電綠色轉型，應該更多地以生態環境改善為導向，以此評價生態修復的效果。在整改類小水電生態修復過程中及修復完成后，建議引入專業的第三方評價機構定期對流域或區域生態環境(水生生境、水質、水生生物及魚類生物多樣性等)進行系統評價。以生態環境是否得到了改善和生物多樣性是否增加等生態環境指標，整體性評判流域或區域小水電生態修復工作的效果。

5.5 信息公開，公眾參與

充分利用現有的網絡條件大力宣傳小水電生態修復事業，公開生態修復前后小水電各項生態指標(下泄生態流量、發電量、收益等數據)，做到信息公開化、透明化，讓改變看得見。引導公眾參與，讓廣大群眾參與評判小水電生態修復工作的成果。

5.6 鼓勵科研，發展新技術

中國綠色小水電建設和生態修復起步較晚、科研積累薄弱，還存在較多的不完善之處，但同時也具有較大的提升空間。要鼓勵相關科研工作的開展，加快科研成果轉化。在小水電生態修復過程中運用更加科學、高效、安全和對生態環境影響更小的技術手段。例如金華頻等[17]設計的一種基于人工智能和圖像識別的小水電生態流量監測系統和廖庭庭[24]研究的小水電生態補償電價算法等，均是很好的創新和嘗試，應及時總結、積極推廣。

6 結 語

小水電在國家實現雙碳目標和綠色可持續發展過程中有著舉足輕重的地位。當前小水電造成的生態環境影響并非是小水電先天缺陷，是可以通過技術改造、生態修復和完善監管解決的，小水電綠色轉型是完全可以實現的。我們要積極開展小水電生態修復，明確修復和監管主體、完善評價指標、構建完整的監督和獎懲體系同時調動各方面積極性，真正實現人與自然和諧共處。