水电工程建设与生态环境再造

周厚贵

（中国葛洲坝集团公司，湖北 宜昌 443002）

0 引言

充足的能源、良好的生态环境是21世纪社会经济系统协调发展的基础和保证。水电作为清洁、可再生能源，是当前能源结构中的重要组成部分，会同水电工程产生的防洪、灌溉、航运、供水等综合效益，在社会经济发展中发挥了巨大作用[1，2]。然而，受对生态环境系统认识程度的限制，以及对环境保护重视程度的不足，以往的水电工程建设产生了不同程度的环境影响。

由此，水电工程建设对生态环境的影响已逐步受到广泛关注，这也是能源与环境关系在水电工程建设领域的反映。水电工程建设发展的制约因素也从资金制约、技术制约转变为生态环境制约。在水电工程建设过程中，如何在生态环境系统运行良好的前提下，发挥水电工程的预期效益，实现水电开发与生态环境的协调，达到经济效益、社会效益与环境效益的共赢，是水电工程建设的重中之重。

相应地，目前对有关水电工程建设中生态环境保护问题的研究工作也已广泛展开，分别从技术层面、管理层面、体制层面、理念层面开展了诸多积极的探索和尝试，在工程实践中取得了显著的效益。而在以上各类研究工作中，有关水电工程建设中生态环境保护理念的研究是其他研究工作的基础和导向，是后续工作正确与否的保证。

为此，本文从水电工程建设的实际出发，以生态环境系统的基本理论为基础，系统地考虑水电工程建设与生态环境的相互关系，提出了水电工程建设生态环境再造理念和基本原则，并进行了初步的探讨。

1 水电工程建设对生态环境的影响

1.1 水电工程建设对生态环境的改善作用

水电工程通过改变水资源在时间和空间上的分布，实现为社会经济系统、生态环境系统服务的目的。水电工程建设对生态环境的改善作用主要体现在以下几个方面：

（1）发电。水力发电作为清洁可再生能源，是当前能源结构中的重要组成部分。通过水力发电减少了煤炭、石油等不可再生资源的消耗，相应减少了二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量，对于减轻空气污染、缓解全球变暖具有重要意义。以我国三峡工程为例，每年可减少5 000万t标煤消耗，减排1亿t二氧化碳。大型、特大型水电站的建设，仅发电这一项就可产生显著的生态环境效益。

（2）防洪、供水、灌溉。严重的洪涝灾害和持续的干旱将对生态环境产生严重的破坏，是典型的生态环境灾害[3]。历史上的特大洪灾和旱灾及次生灾害对生态环境乃至社会秩序的破坏仍在警醒着世人。水电工程可实现水资源在时空分布上的均衡，显著减轻和缓解洪涝灾害，是对原生态自然环境的有效改善。以我国在建的南水北调工程为例，该工程的建设将在很大程度上解决我国西北和华北地区水资源严重短缺问题。一方面，能有效满足这些地区经济和社会发展对水资源不断增加的需求；另一方面，还能够减少对当地水资源的开采程度，确保当地60%的生态环境保证用水不受挤占，从而为这些地区生态环境的恢复和改善提供必要的前提条件。

（3）航运。通过水库的修建可抬高上游水位并改善下游河道流态，提高河道的通航里程和运输能力，由此节约同等运输能力的道路运输方式需要的土地资源，并减少燃油尾气排放量。

（4）改善气候小环境和水流条件。由于人造湖泊即水库的产生，增加了局部区域的蒸发量和湿度，改善了相应区域的小气候环境，对植被和农作物产生一定的有利影响。此外，水库修建后的河流流态更适合在静水中生活的鱼类的生长繁殖。

（5）产生新的人文景观和自然景观。水库蓄水后可能产生新的人文景观，并形成由山景、水景、大坝等构成的水库景区。

（6）其他环境效益。由于水电工程的建设及资金投入，带动了地方经济的发展、产业结构的改善、技术水平的升级，由此也将带来可观的环境效益。如旅游资源的开发，生态农业园的兴建，工业生产由粗放型到科技环保型的转变等等。

1.2 水电工程建设对生态环境的不良影响

当然，在看到水电工程建设带来巨大生态环境效益的同时，也应该看到由于对生态环境认识与重视程度不足、建设理念不科学等造成的对生态环境的不良影响[3]。水电工程建设对生态环境的不良影响主要包括以下几方面：

（1）土地淹没与水库移民。大型水电工程的修建会淹没土地资源，淹没植被或耕地，减少野生动物的生存空间；同时移民搬迁与重建可能造成潜在的水污染、水土流失等环境问题。

（2）河流阻断及流量、流态、水温的改变对生物的影响。由于大坝的修建阻断了河流，阻断了洄游鱼类的通道；部分鱼类不适应建坝后的下游流量、流态；水库深层泄水的低水温对下游动植物和农作物的冷侵害。

（3）淹没历史古迹及文物。水库蓄水将淹没库区内一定水位以下的历史古迹与文物。

（4）其他影响。如：库区淤积对土壤盐碱化的影响；河道流速变缓降低了水体的自净能力；清水下泄对下游岸坡的影响；下游水情变化对河口生态环境的影响；施工过程的 “三废”、施工区植被破坏及水土流失等。

1.3 水电工程建设与生态系统的关系

自然界及自然生态系统按照自身的规律演化，是一个动态平衡系统。其演化的根本规律是不以人类意志和活动而改变的[4]。水电工程建设作为人类活动的一部分，处在整个自然界中，受自然演化规律的影响和制约，同时也改造了自然、影响了自然界的演化方向。

在自然生态环境系统的动态演化过程中，自然力与人力的共同作用决定了其演化方向。无任何人类活动的自然界本身也存在洪灾、旱灾、火灾、滑坡、泥石流、地震等破坏生态环境的现象。在人力的作用下，可能加剧自然灾害，也可能减缓或消除灾害。其关键取决于自然力与人力的合力是否遵循自然演化的根本规律。

因此，在水电工程建设中，人类只能在自然规律的整体框架下从事相关工作，认识并利用自然规律，使自然界朝着有利于生态环境的方向发展，才能使水电工程发挥预期的整体效益，实现工程与生态环境的协调。

1.4 对水电工程建设与生态环境关系的认识过程

从水电工程建设与生态环境的基本关系出发，纵观水电工程建设对生态环境的有利与不利影响可以看出，在合理利用自然规律的前提下，水电工程建设将带来良好的生态环境效益，反之将对生态环境产生不良影响。

在水电工程建设史上，人们对生态环境影响的认识和重视程度经历了以下几个阶段：

（1）粗放无序期。在这一阶段，尚未认识到水电工程建设对生态环境的影响，无视对生态系统的保护，其基本思想来源于 “人定胜天”的理念。这一阶段的水电工程建设追求单纯的工程效益，无视工程建设对生态环境的影响或破坏，以及由此产生的一系列其他负面效益，其最终结果可能导致工程建设的综合效益低下或得不偿失。

（2）事中控制或事后修复期。在这一阶段，逐步认识到水电工程建设对生态环境的不良影响，但生态环境的保护对策主要限于事中控制或者事后修复，包括对在第一阶段水电工程建设中的遗留生态环境问题的事后修复。这一时期尚未从根本上认识水电工程建设与生态环境之间的关系，从源头上实现水电工程建设与生态环境的协调、平衡。

（3）和谐发展期。在这一阶段，人们已逐步认识到水电工程建设作为人类活动的一部分，需要在工程建设的各阶段统筹考虑生态环境问题，实现工程建设与生态环境的协调发展，其基本思想与 “天人合一”的理念一致，也是科学发展观在水电工程建设中的具体体现。

从 “人定胜天”到 “天人合一”的认识转变，为实现水电工程建设与生态环境的和谐发展奠定了思想基础，相关科学技术的发展则为其提供了技术支持与保障。

对于如何实现水电工程建设与生态环境之间的协调，从辩证唯物论的基本思想出发，基于自然界演化的基本规律和人力与自然力相互作用规律，本文提出了水电工程建设生态环境再造的理念和基本原则，并进行了初步探讨。

2 水电工程建设生态环境再造的基本原则

2.1 基本概念

水电工程建设生态环境再造是指在水电工程建设和运行过程中，在充分认识和利用自然规律的前提下，使水电工程建设和运行的各环节与自然规律实现良好结合，充分发挥对生态环境有利的一面，消除不良环境影响的发生，实现对生态环境的再造。

水电工程建设生态环境再造分为两个层次：首先，通过水电工程建设消除原自然生态系统中的不良环境因素，如洪灾、旱灾、河道断流等；其次，通过水电工程的建设与运行，发挥水电工程的良好生态环境效益，如发电、灌溉、供水等环境效益及次生效益。

2.2 基本原则

水电工程建设需要在科学理论的指导下，系统、全局地实施生态环境再造，需要遵循的基本原则主要包括以下几方面：

（1）认识生态系统的自然规律是基础。水电工程建设生态环境再造的基础是充分认识自然规律，即自然系统的演化规律是水电工程规划、设计、施工与运行的基础。包括河流泥沙运动及库区淤积变化规律、流量流态变化规律及下游生态需水量要求、深库高坝水温分层分布规律及下游动植物对水温的适应性及演变规律、河口生态环境演化规律、水体自净及污染物迁移规律、地下水变化规律，以及移民区社会发展规律。

（2）遵循生态系统自然规律是关键。在认识生态系统自然规律的基础上，实现水电工程建设生态环境再造的关键是遵循、利用自然规律，在自然规律的引导下从事各项工作，通过自然力与人力的合力实现生态环境的良好再造。

（3）宏观生态再造与微观生态再造并重。在水电工程建设的生态环境再造中，需要从宏观和微观角度综合考虑相关问题，在实现微观生态环境再造的基础上实现宏观生态环境的再造。如在水电工程建设中，不仅要考虑全流域（跨流域需要考虑多个流域）在水电工程建设前后生态环境的变化与再造、整个生物群落生存环境变化及良好环境的再造等宏观问题；也需要考虑河道流量变化、某一河道自净能力变化及再造措施；同样需要考虑施工期的施工机械运行废弃物处置、开挖部位的水土流失与控制等局部问题。

（4）时间尺度的完整性。再造的时间尺度为水电工程的整个生命周期，即在水电工程的施工建设期、生产运行期及退役拆除后的整个生命周期内的生态环境再造。当前对水电工程退役拆除后的生态环境影响研究工作尚显不足。

（5）空间尺度的多维性。再造的空间尺度为水电工程修建的各相关要素，包括上下游、左右岸、地上地下、库区及影响区、下游河道及河口等。

（6）技术措施与管理制度并重。在水电工程建设生态环境再造过程中，除了通过技术措施利用自然规律外，需要有各项管理制度的配套实施。如，生态环境再造需要完善的库区及下游河道排污管理制度、移民区的社会经济发展规划等的辅助。

3 水电工程建设的生态环境再造理念

水电工程建设生态环境再造理念的核心在于：如何通过工程建设实现生态环境新的、有序的、良好的、稳定的平衡。其理念主要反映在以下4个方面：

（1）从本质上讲，水电工程开发建设过程是对某一尺度原有生态平衡状态的破坏，从这个角度理解，“水电工程开发”与 “生态环境破坏”有相似之处。这一方面生态环境保护遭到背离，另一方面生态环境恢复几乎难以做到，且没有必要；但在水电工程建设完成后，经过一段时期的生态调整与自然演化，将形成新的生态平衡，这一状态即构成“再造”。由此，如能在水电工程建设前，对演变后达到稳态的、新的生态环境系统作出准确的预测，则可引导生态环境向更好的方向转变，实现生态环境优化再造的目的。特别要防止不断的、恢复性的再造活动，因为每一次再造都要经历破坏原有平衡到建立新的平衡的过程，要求在工程建设前制订出整体规划与生态环境再造方案，达到 “一次再造成型”的效果。

（2）水电工程建设生态环境再造是有目的地开发利用水能资源中的正常活动。破坏是无序的、不计后果的，而再造则是在相关科学理论的指导下进行的有规划、有序、跟进的活动。此外，再造过程中不排除会对生态环境某一方面或局部产生不良影响，但总体是有利于生态环境的，不能把再造说成是蓄意破坏[5]。

（3）从开发到恢复新的平衡达到 “再造”目的，所需要的时间取决于对自然规律的遵循程度。遵循自然规律则不仅快，而且十分平顺；在违背自然规律的情况下，一方面达到新的平衡需要的时间多，另一方面，恢复后的自然状态也将偏离预期的方向。

（4）现代水电工程建设具有典型的生态环境再造特征，追求经济效益、社会效益、生态环境效益的共同提高。在不断发展与成熟的水利科学、工程科学、环境科学、系统科学等学科与技术的支撑下，现代水电工程建设在建设前都已对潜在的生态环境问题进行了充分的论证、预测与规划，在遵循和利用自然规律的前提下，引导生态环境向更好的方向发展，实现对生态环境的良好再造[6]。

4 结语

水电工程建设在缓解能源压力、改善水资源的时空分布等方面具有显著效益，科学的水电开发对于改善能源结构与环境均具有积极作用。但如何避免水电工程建设对生态环境的负面影响，改善生态环境，是当前水电工程建设面临的重大问题。

本文从自然系统演化的基本规律、人力与自然力相互作用的基本关系出发，基于生态系统基本理论，提出了水电工程建设生态环境再造的理念。水电工程建设生态环境再造的目的在于：在水电工程建设和运行过程中，在充分认识与利用自然规律的基础上，使水电工程建设和运行的各环节与自然规律实现良好结合，充分发挥对生态环境的有利影响，消除不良环境影响的发生，实现对生态环境的再造。

水电工程建设生态环境再造强调对自然规律的遵循与合理利用，追求水电开发的经济目标、社会目标与生态目标的共同实现。本文对水电工程建设生态环境再造的基本概念、基本原则、基本理念作了初步探讨，以期为水电工程的规划、设计、施工与运行提供有益的借鉴。

［1］潘家铮.加快水电开发 减少燃煤污染［J］.中国三峡建设 (科技版)，2008（1）:3-4.

［2］胡四一，杨振怀，王文珂，等.水电开发与绿色未来［J］.中国水利，2007（4）:4-7.

［3］高季章.建立生态环境友好的水电建设体系［J］.中国水利，2004（13）:6-9.

［4］恩格斯.自然辩证法［M］.北京：人民出版社，1971.

［5］文伏波，韩其为，许炯心，等.河流健康的定义与内涵［J］.水科学进展，2007，18（1）:140-150.

［6］周厚贵.河流水资源利用的生态环境问题与对策［J］.三峡大学学报 (自然科学版），2004，26（3）:206-209.