浅议水电站建设下泄生态流量的管理

王方亮

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前 言

水电站是利用集中天然水流的落差进行发电，有的水电站枢纽工程还兼顾灌溉、防洪、过鱼、航运、旅游等综合利用功能。在提倡低碳经济社会的今天，为了保护人类的生存环境、减少污染、减排温室气体、保护生态环境，优先发展水力发电、提倡使用清洁可再生能源是我国能源发展的战略重点之一。在水电站建设开发利用的整个过程之中，大坝(闸)设计下泄生态流量对下游河流生态环境进行补偿，也是对下游人民群众的生产、生活环境的保护。规范水电站建设各个时期的管理工作，符合我国生态文明建设的要求，在建设的同时做到合理开发利用水电资源，促进我国水电资源的可持续发展。

2 水电站建设环保工作的过去和现状

我国在建设水电站中利用水电清洁能源代替煤炭、石油等火力发电给环境造成的污染作出了重要的贡献。但是，在水电站建设开发的整个过程包括后期对水环境及生态环境造成了破坏与污染。在坝址附近上下游、左右两岸的植物植被都受到不同程度的破坏。在早些年有部分水电站的大坝下游未设计生态流量放水孔，使下游人民群众的生活、农业生产受到影响，存在动物、植物的种类减少等问题;在建设过程中，地面上的植物植被遭到被破坏以后，可能会引发严重的水土流失等问题。因此，保护生态环境成为水电站建设中的重要工作。

随着四个现代化发展进程的加快，水电站的建设也加快，同时国民环保意识的增强，对生态环境问题关注程度日益重视，因此应该妥善处理好开发建设与环境保护的矛盾。水电站的开发建设必须坚决执行《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国环境影响评价法》、《中华人民共和国环境保护法》等有关法律法规。建设单位应当按照设计的要求投资修建与水环境和水生生态环境保护相关的工程设施，应当在大坝下游设计生态流量放水孔，对由于工程开发造成下游河流段的生态环境影响进行“生态补偿”。现阶段，对水电工程的开工项目审批工作要求做到水电资源的开发利用与环境保护相互兼顾;在建设水电站的同时，兼顾社会经济效益并能够保护生态环境。做到合理地开发利用水电资源，促进当地的工农业生产的发展，改善人民群众的生活和生产条件，使水电站的建设得到健康地可持续发展。少数水电工程违反建设审批程序和审批权限，违反环境保护法、破坏生态环境的事件得到了制止并得到了严肃处理，水电站的开发正在有序地步入法制轨道。特别是大型水电工程都要经过异常严格的环境审批程序。

3 水电站建设中设计生态流量的必要性

在世界上我国是缺水的国家之一，我国淡水资源仅占世界人均量的1/4。由于早期对森林的大量砍伐，以及开荒种地等造成水土流失严重，生态环境恶化。近年来由于在水电工程开发的过程一味追求经济利用的最大化，使生态环境出现了恶化，影响我国现代化的可持续发展。在修建水电站的建设中应该做到合理利用和开发水电资源，保护和维护生态环境的自然平衡，这是水电开发建设者和设计者的责任。

因修建水电站在建成大坝(闸)后，造成坝(闸)至厂房位置之间的下游部分河段断流。而需要解决其下游生态流量的水电站的类型有引水式、混合式电站。还有堤坝式电站在调峰运行时将使坝下河段脱(减)水，以及在进行调水、引水和供水的水利工程也将造成下游河道脱(减)水的情况发生。因此，为维护好下游生态环境，应当解决好水电站下泄生态流量能够满足其下游用水的的要求。特别是解决好引水式水电站对下游部分河段的生态环境造成破坏。因为它改变了河流原有的生态体系，对下游的生产、生活以及生态体系有较严重的影响，有的影响还具有滞后性。水电站的建设是为了人民群众生活更加美满幸福。为了社会的长治久安，为了给我们的子孙后代留下一个健康的生态流域资源，对水电站下游的水环境与生态环境的保护已经提到了重要的议事日程。

在过去有部分水电站，由于各种原因未能设置生态流量放水孔，造成下游河道断流，河床干枯，对下游植物、植被、水土保持、生活供水、农业生产的灌溉用水、航运、水产等造成严重影响，对河流的生态环境造成了破坏。为了减少对河流的生态环境破坏程度，必须设置专门的生态流量放水孔对下游河道下放一定流量，确保建坝后的下游河段不断流，对下游河流段的生态环境起到一定的补偿改变作用。还必须改变水电站只管建设的观念，树立在水电站建设的同时，能够兼顾生态环境、促进工农业生产的发展等综合效益的观念。

随着气候的变化，全球气候呈现变暖的趋势，并出现降水量减少的情况，同时也出现了天气异常的情况。在2010年以及今年中西部地区出现干旱，在长江上游四川省部分地区天干久未下雨，引起干旱。呈现干旱、半干旱的脆弱生态环境，已经严重影响群众的生活用水、农业生产、人畜生存安全。在近期国家“十二五”规划建议:“把保护和改善生态环境、实行可持续发展作为基本国策”，各级政府对水资源开发利用引起相当的关注和重视，投入了大量的资金对农田水利基础设施进行建设。四川省在近期大兴水利、加强农田水利建设及中小河流的治理。特别是2011年4月份以来，在长江中下游流域江西、湖南、安徽、江苏、湖北5省旱情严重，出现“历年罕见”的洞庭湖、洪湖干涸见底的旱情，湖北省发生了从秋冬春夏长时间的持续干旱，农作物损失严重，流域内居民出现饮水困难的情况。国务院总理温家宝在6月2日至4日考察5省严重旱情时，对南水北调工程的思考时就关于“水资源利用和保护生态环境的关系”的问题时讲到:“水利工程给生态环境带来了影响，生态环境的变化也会给水利工程带来影响，要综合考虑”。为维护建坝后的下游生态环境，设置下泄生态流量是人类保护河流和水资源不可推卸的责任。

4 水电站建设中生态流量的审批管理

我们应对整个流域制订整体开发的规划设计，并依据《中华人民共和国水法》等法律、法规实施对水电站建设进行环评工作。对水电站下泄的生态流量、生态流量放水孔的设计，以及生态环境等工作进行审批。要求在水电站项目开工之前，应当做好规划、可行性研究、设计、运行等环节的环境评估审批工作，将水电站开发对生态环境的影响减少到最小的程度。由于以前有部分水电站未设计生态流量放水孔，在追求经济效益的今天，执行起来有一定的困难。我们必须实行严格的准入制度，审批工作必须按照正规程序操作，严禁出现越级审批的情况发生。我们必须坚决按照《中华人民共和国环境保护法》等有关法规对水电站建设项目的生态流量进行审批，对于违反规定的必须严肃处理，决不姑息迁就。对于未设计生态流量放水孔，以及建坝后下泄流量不能满足生态环境要求的水电站不得进行审批。水电站的建设必须要在取得开发许可证后，设计单位才能够开展设计工作，同时还应该对设计单位的资质等级进行审查，不得出现越级设计及越级审查、审批情况的发生，并对审批全过程进行监控管理。对于缺少环评、项目审批不严、没有取得开发许可证进行施工的工程，应责令其停工并严肃处理。不得出现边施工、边审批的违法情况的发生。对审批手续不全的项目，在补充完善了有关手续后重新进行审批。应规范水电站建设中生态流量的审批工作并形成制度化。

5 下泄生态流量设计管理

为了维护好下游生态系统生物群落和栖息环境的动态稳定，保护和恢复河流下游的天然植被、生态环境、水土保持及水保范围之外的林草植被建设，维持河流水沙平衡及湿地、水域等生态环境，依据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国环境保护法》等有关法律法规执行，必须在坝(闸)建成后向下游下泄生态流量。

早些年有的引水式电站未考虑到下泄生态流量的问题，而现在水电站必须要求向下游下泄生态流量已经是最基本要求之一。解决好大坝(闸)下游的生态环境，是工程建设者及设计者必须要考虑的问题。究竟设计多少下泄生态流量能够满足下游河流生态用水流量的要求，计算方法较多，考虑的各种因素也比较多，情况也比较复杂。目前，在世界上大约有207种计算河流生态需水量的方法，例如水力学法、最枯月平均流量法、经验法、整体法及综合法等。在考虑河流的整个生态系统、生活用水、工农业生产以及社会发展的前瞻性时，在确定重点保护的目标与对象明确后，并对其各种方案进行比较选择后最终确定下泄流量的大小。

例如:为了维持水生生态系统的稳定，所需最小水量一般不应小于河道控制断面多年平均流量的10%，当多年平均流量大于80m3/s时按5% 采用。在生态系统有更多、更高需求时应加大流量的设计，不同地区、不同规模、不同类型的河流，以及同一条河流不同河段的生态用水量要求差异性都是比较大的，应根据具体情况采取合适的计算方法进行选定;有的水电站采用保证坝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设计。

目前国内外修建水电水利工程对河流生态需水量的研究进展情况:修建水利工程时，英国和美国多采用ABF法(平均基流或水上基流法)，根据年径流资料计算河流的生态需水量。吴春华、牛治宇认为:在生态水利工程建设与河流生态修复的前提下，以生态流速和生态水力半径等概念为基础提出了生态水力半径法，它同时考虑河道本身信息(水力半径)和生态所需的流速 (生态流速 )，通过生态水力半径来推求过水断面面积，进而推求该过水断面的生态流量。国内外有许多专家提出了各种生态环境需水量的计算方法，应该考虑在水利水电工程建成后，减少河流下游原有水生态系统的破坏，使岸上陆域与河流水域生态系统有机地联系起来，以维护生态的多样化，并通过各种综合的工程措施对遭受到破坏的水生态系统进行修复和维护，做到人类与自然界和谐相处。

6 下泄生态流量的孔口结构设计

为了保证大坝(闸)下游的下泄生态流量的正常进行，建设下泄生态流量放水孔与大坝等主体工程同样重视。需要在枢纽布置中对放水孔口尺寸、形式、高程、位置、下泄生态流量的大小、结构作专门的设计研究，并对取水水工建筑物使用的年限作充分的论证，保证在水电站运行期间不会因为放水孔出现异常工况而出现下游断流的情况发生。为了保证下泄生态流量的正常放水工作，应当根据所在河流的水质情况进行设计，保证生态流量放水孔口结构运行安全。通常情况下采用预埋放水钢管下泄生态流量，放水孔口也可以根据不同的形式采用不同的衬砌方式。在下泄单宽流量大、能量集中、水流流速比较高、泥沙比较多时，为了保证结构的安全，避免振动、气蚀、磨损等情况的发生，可以采用高标号抗冲耐磨钢筋混凝土衬砌，要求施工混凝土表面平整，避免气蚀情况的发生;如泥砂或者推移质较多也可以采用钢板进行衬砌。为了使钢板衬砌背后与混凝土紧密结合成为一个整体不出现空隙，在混凝土冷却到稳定温度后对钢板衬砌进行接触灌浆。设计中对水工建筑物放水孔口的应力应作专门研究，要求做到结构可靠、管理维修方便，同时应当对其修建全过程进行监控管理。应建立严格的验收管理制度，验收合格后方可投入使用。在水流从放水孔口出流后，应保证平顺地与下游衔接，避免冲刷水工建筑物、河床、岸坡，保证枢纽建筑物的运行安全，并确保放水孔口能够正常下泄生态流量而达到保护下游生态环境的目的。

7 以塘堰等结合方式保护下游生态环境的管理

为了尽量减少大坝下泄生态流量对原下游河流的影响，在保证坝下游的下泄生态流量的基础上，可以在下游河流段修建能够与周边环境相适应的塘、堰等设施，并结合水电站的工作特性进行研究分析，在洪水季节保证大坝安全下泄的水量通过合理安排、调度下泄的时间及水量到下游的塘、堰或湖泊等设施中存储起来。也可以把部分水量引入人工湿地、塘、堰，改善下游河段生态环境，从而改善水库流域的环境小气候，同时在拦沙等方面有一定积极的作用。为了减少由于下泄生态流量对发电的影响，在修建引水式电站时(包括早些年已经投入运行而未设计下泄生态流量放水孔的电站)结合其工作特性可以改造安装小型发电机组，在发电的同时又能下泄部分生态流量，在获得了经济效益的同时，又可更好地改善下游河段的生态环境。在梯级水电站开发的过程中，应当综合考虑其运行调度方式，执行动态协调管理的方式，使其得到较好的综合效益，也达到保护流域生态环境的目的。从长远考虑，为防止有的地区出现干旱、洪涝灾害，也可以建立相应的组织机构进行跨流域的综合协调管理。

对于电站建成发电后的监督管理工作，应当经常检查下游下泄生态流量的河道是否通畅;特别是在下泄洪水后，应当检查下游河床泄洪造成河道形态的变化情况，对于因泥沙淤积造成水流不通畅的情况要及时对河床周边进行疏通、清淤;保证在各个时段下泄的生态流量不受到影响。还应当加强对岸坡的保护，检查要求做到经常化，排除安全隐患，保证岸坡不会因为垮塌而造成下游生态流量的减少。

8 结束语

水电是绿色、清洁能源。大坝的修建能够解决流域及部分地区的洪涝及干旱问题，也实现了水资源的优化配置。但在水电站的开发过程中以及建成后，对流域的生态系统带来的污染与破坏应当引起我们的重视。在建坝后下泄生态流量对保护下游人民群众的生产、生活的环境，维护社会的安定团结有着重要的作用。温总理关于“水资源利用和保护生态环境的关系”的讲话应当认真贯彻执行。在对整个流域进行梯级开发时，应制订整体开发的规划。依据《环境影响评价法》等法规对水电站建设进行环评，对水电站生态流量放水孔口的设计、审批等工作进行监督管理。在建设水电站的同时兴修水利，加强农田水利配套设施的建设，形成水到渠成的自流灌慨方式，建立旱涝保收的现代科学化管理模式，把我们的家乡建设成幸福美好的家园。在水电站的建设中应当坚持以人为本的原则，坚持科学发展观，做到建设一方，造福一方，保护好人类生存的自然环境。

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