生态优先在丰满水电站全面治理工程设计中的实践与探索

刘志国，孔维琳，唐忠波，赵再兴

(1.丰满大坝重建工程建设局，吉林吉林132108；2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081)

生态优先在丰满水电站全面治理工程设计中的实践与探索

刘志国1，孔维琳2，唐忠波2，赵再兴2

(1.丰满大坝重建工程建设局，吉林吉林132108；2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳550081)

通过对丰满水电站运行70多年产生的生态环境影响进行重点回顾，分析了目前原丰满水电站建设和长期运行对库区环境产生的影响。在丰满水电站全面治理(重建)工程设计中坚持生态优先理念，以“以新带老”的思想解决丰满水电站运行已产生的不良生态环境问题、保护已经形成的良好生态环境，并论证提出了低温水缓解、过鱼、鱼类栖息地保护、增殖放流、优化施工等措施。

生态优先；以新带老；生态环境；丰满水电站

0 引 言

《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》总体要求中提出加大自然生态系统和环境保护力度，并明确将坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主作为加快推进生态文明建设的基本方针。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出“要在保护生态的前提下积极发展水电”的指导思想，环境保护部按照水电开发生态优先的指导思想又提出了水电开发要坚持“生态优先、统筹考虑、适度开发、确保底线”的四条基本原则。为贯彻落实党和国家提出的坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，环境保护部和国家能源局联合提出应按照“全面规划、综合利用、保护环境、讲求效益、统筹兼顾”的规划原则，以及“生态优先、统筹考虑、适度开发、确保底线”的环境保护要求，协调水电建设与生态环境保护关系，统筹流域环境保护工作。

目前，我国水电开发主要为河流水电规划、新建水电工程等方面，生态优先理念在这些工作中已有实践和发展，但在具有重建、改建性质的大型水电工程建设中暂无实践，需要积极探索。丰满水电站全面治理(重建)工程性质和需要解决的生态环境问题与常规新建水电工程不同，需要用“以新带老”的思想去解决老丰满水电站运行70多年产生的不良生态环境问题，同时也需要保护已经形成的良好生态环境。为此，在丰满水电站全面治理(重建)工程规划和设计过程中，不仅全面开展了丰满水电站全面治理(重建)工程环境影响评价工作，同时深入开展了丰满水电站环境影响后评价工作，通过开展环境影响后评价，回顾分析了原丰满水电站多年运行产生的主要生态环境影响，并结合全面治理(重建)工程提出了生态保护对策和措施。这是生态优先理念在我国大型水电工程重建、改扩建中的初次实践与探索。

1 丰满水电站全面治理(重建)工程概况

丰满水电站位于吉林省吉林市，是第二松花江干流的第三个梯级水电站，坝址控制流域面积4.25万km2，占第二松花江全流域面积的57.90%，坝址多年平均流量432 m3/s，上游距红石水电站153 km，下游距第二松花江和嫩江汇合口355.00 km，为一等大(1)型工程，坝顶高程267.70 m，最大坝高91.70 m，水库正常蓄水位263.50 m，死水位242.0 m，正常蓄水位库容88.49亿m3，调节库容61.64亿m3，具有多年调节能力。2005年，通过丰满水电站三期扩机工程，在第二松花江丰满大坝下游10.30 km处建成运行了永庆反调节水库，水库上游水位与丰满水电站发电尾水衔接，下游距哈达山水利枢纽260.10 km，哈达山水库为日调节水库。

原丰满水电站始建于1937年，1942年第一台机组发电，后经多次续建、改造、扩建，电站已运行70余年，2007年国家电监会以“坝监检[2007]62号”文评定丰满水电站大坝安全等级为病坝，安全换证注册等级定为丙级。2010年，丰满水电站开始进行了全面治理(重建)工程的前期工作，设计在原大坝下游120 m处新建一座大坝，恢复原电站任务和功能，不改变水库特征水位，水库径流调节能力及运行方式基本不变，电站总装机148万kW，同时将原有大坝6～38号坝段拆除至237.50 m。2012年10月，国家发展和改革委员会以“发改能源[2012]3139号”文对丰满水电站全面治理(重建)工程项目进行了核准。

2 原丰满水电站对生态环境影响回顾

丰满水电站对生态环境影响主要表现在水生生态和陆生生态等两个方面，其对水生生态影响主要是通过改变水生生境而影响鱼类资源，因此本文考虑从水生生境、鱼类资源和陆生生态3个方面进行分析，其中，水生生境主要采取还原分析法，鱼类资源主要采用查阅历史资料法，陆生生态主要采用查阅历史资料法和还原分析法相结合。

2.1 水生生境影响

丰满水电站建成运行后，第二松花江由原来连续的急流型天然河流环境被丰满大坝分割成3个不同的单元，即丰满库尾以上天然河段(丰满水库库尾至第二松花江河源)、丰满水库库区河段(静水、缓流河段)、丰满水库以下河段(水文条件受丰满水库调度影响)，干流河流生态系统片段化，导致丰满坝上、坝下生境的连续性和生物交换被阻隔[2]。有必要采取措施重新解决过鱼通道。

比较还原自然条件和实测丰满调节条件下丰满坝下水文情势可知：在丰满水电站的调节作用下，消弱了汛期下游江段的洪水量，且洪峰出现时间延迟，一些产漂流性卵的鱼类原有产卵场生境改变，影响了鱼类的繁殖[2]。有必要在调查下游江段鱼类生态特性的基础上在产卵季节加大下泄流量形成人造洪峰，恢复鱼类产卵涨水条件。

比较还原自然条件和实测丰满调节条件下坝下水温可知：电站运行导致下泄低温水使下游水温下降，尤其是在适合鱼类产卵的4月～9月，近坝江段的水温降低了3.4～16.7 ℃，该时段最高月均水温仅11.1 ℃，四大家鱼以及其他产漂流性卵的鱼类产卵所需的水温在18 ℃以上，致使丰满坝下江段鱼类产卵场下移至螯龙河口和德惠饮马河口等水域[2]。有必要虑采取工程措施，减缓夏季下泄低温水对鱼类的不利影响。

2.2 鱼类资源影响

受丰满大坝阻隔影响，长距离洄游性鱼类日本七鳃鳗从第二松花江丰满以上鱼类区系中消失[3]，上下游鱼类群体之间无法进行遗传交流，不利于种群整体遗传多样性，同时受水文情势改变，生境压缩的影响，上下游的鱼类区系更简单。

原在第二松花江上游具有一定种群规模的乌苏里白鲑、江鳕、细鳞鲑等流水性鱼类，目前在丰满水库已基本绝迹，部分上移至丰满水库以上的较大支流急流水域，但因生存的空间减小，种群也相应减小，适宜静水和缓流水生活鱼类种群的蒙古鲌、翘嘴鲌等产浮性卵肉食性鱼类数量在丰满库区增多，有必要辅以人工增殖放流措施，增加受工程影响趋于枯竭的流水性鱼类资源。

丰满水电站蓄水运行后改变了下游河道的天然径流，扶余县和永吉县乌拉街等江段鱼类高产区域的鱼类栖息环境受到影响，虽然丰满水库形成大面积水域改变了原丰满水库江段的鱼类资源条件，但整个流域鱼类自然产量有所减少[4]。

丰满水电站蓄水运行对丰满水库原有河段及部分坝下河段的鱼类产卵场、索饵场和越冬场有一定影响，特别是对产漂流性卵鱼类产卵场，原始的流水产卵种群上移或进入较大支流产卵，在库区较大支流辉发河形成了三统河、柳毛沟和黑石镇等产卵场，坝下游江段的饮马河口等鱼类产卵场并未因电站建设而消失，但随着工农业生产和生活带来的水质污染，流域内生态环境良好的鱼类“三场”尤其是产漂流性卵鱼类产卵场越来越少，有必要在流域内选取开发程度低、水生环境良好的干、支流河段作为鱼类重要生境加以保护。

2.3 陆生生态影响

丰满电站蓄水之初对区域动植物、湿地生态系统、景观生态系统等都产生了一定的淹没影响，但尚无迹象表明某种动植物种类因电站建设和运行而消失或灭绝。反而在水库蓄水运行后，库区河段水面积大幅度增加，地下水位抬升，浸没作用增强，库周湿地面积增加，通过遥感影像解译发现库周有湖泊湿地、河流湿地、沼泽湿地、消落带、坑塘、水田等6类湿地共计405.89 km2，区域内湿地生态系统功能得以增强，以湿地为栖息生境的动植物种类及种群数量都有较大幅度的提升。

依托丰满水库以及上游的白山水库和红石水库的水体、库周湿地、周边森林，吉林市政府于1982年以“吉政函[248]号”文件批准建立了吉林市松花江三湖自然保护区，其后吉林省人民政府于1990年以“吉政函[1990]9号”文件将该自然保护区升级为省级，国务院于2009年以“国办发[2009]54号”文件将该自然保护区升级为国家级。依托丰满水库的水体和周边景观，国务院于1988年以“国发[1998]51号”文件批准松花湖为国家重点风景名胜区。

3 生态优先理念在设计工作中的实践与探索

通过回顾原丰满水电站对生态环境的主要影响，依据现阶段国家水电开发环境保护政策和技术水平，对通过低温水缓解措施以解决大坝下泄低温水影响；通过采取过鱼措施解决大坝阻隔、生境破碎化问题；通过采取保护鱼类栖息地、保留主要鱼类产卵生境、实行人工繁育苗种放流等措施补偿已造成的鱼类和渔业资源损失；通过优化施工方案保护国家重点保护植物、自然保护区和风景名胜区的可行性进行了论证。

3.1 低温水缓解措施

由中国水利水电科学研究院开展了叠梁门分层取水进水口、常规进水口水工建筑物模型试验研究，通过建立1∶120比尺的水温整体物理模型和比尺为1∶30的进水口水工模型，开展三维水温数值模拟计算研究，结果表明：原有大坝6～38号坝段拆除至237.5 m高程具有前置挡墙作用，在常规进水口运行条件下，5月、6月、7月、8月下泄水温分别约为7.5～8.2、13.7～15.6、19.3～21.3、21.1～21.4 ℃，而此老坝拆除方案条件下，采用叠梁门进水口以提高表层高温水的作用不明显，取水温差绝对值均不高于0.5℃[5]。基于以上论证，拟将原有大坝部分坝段拆除至一定高程，新建大坝拟采用常规电站进水口，下游河道主要鱼类产卵场水温可均满足鱼类繁殖要求。

3.2 过鱼措施

首先考虑到永庆坝址离丰满坝址之间仅有10.3 km库区河道，如仅建设运行丰满大坝过鱼措施，打通丰满水库与永庆水库之间的阻隔，实际意义小，因此确定在丰满和永庆大坝均采取过鱼措施。新、老丰满大坝坝高分别为91.70、94.50 m，属于高水头大坝，永庆水库最大坝高17.76 m，属于中低水头大坝，依照目前的水电开发环境保护政策和技术研究，高水头大坝适合采取鱼道、升鱼机、集运鱼系统或不同组合方式的过鱼，而中低水头大坝适合采取鱼道或鱼道与仿自然通道组合方式过鱼，在此理论和实践基础上，另考虑征地难度、技术可靠性、集鱼效果、过鱼能力、适用性及过鱼效果、场地布置条件、施工难度、对主体工程影响、运行管理、环境风险以及工程投资等多方面综合因素，拟定丰满大坝采用升鱼机+鱼道联合过鱼方案、永庆大坝采用鱼道方案。

3.3 鱼类栖息地保护设计

综合开发程度、水质状况、传统产卵场分布、鱼类早期资源调查成果等多方面开展干、支流鱼类栖息地调查和论证。首先对第二松花江干流和12条主要支流水电水利开发程度和水质状况进行梳理、调查，同时委托水利部中国科学院水工程生态研究开展鱼类早期资源调查和传统鱼类产卵场调查，确定永庆反调节水库坝址至哈达山水利枢纽工程库尾之间260.10 km干流河道、辉发河辉南县团林镇四方堡三统河河口以下至辉发河河口长约120 km河段、饮马河德惠市长望河堡至河口长约50 km河段为鱼类栖息保护河段，对永吉螯龙河口、榆树十八盘、德惠龙王庙及德惠饮马河口传统产卵场实施全面禁渔、采砂等保护措施，在划定的支流河段设立鱼类种质资源保护区，主要保护鲢、鳙、草鱼等产漂游性产卵鱼类产卵场。

3.4 增殖放流设计

建立鱼类资源增殖放流站，实行人工繁育苗种放流是补偿因丰满水电站多年运行造成鱼类和渔业资源损失行之有效措施。通过建设鱼类增殖放流站，拟对细鳞鲑、黑龙江茴鱼、江鳕、怀头鲇、乌苏拟鲿、长春鳊、花(鱼骨)、乌苏里白鲑、拟赤稍鱼、黑斑狗鱼等10种鱼类采取增殖放流措施，其中，将细鳞鲑、怀头鲇、黑龙江茴鱼、江鳕、乌苏拟鲿、花(鱼骨)、长春鳊等7种作为近期放流对象，乌苏里白鲑、拟赤稍鱼、黑斑狗鱼等3种作为中远期增殖放流对象，近期开展驯养繁殖技术研究，一旦技术成熟即实施增殖放流。增殖放流站设计增殖放流量规模为150万尾/年，放流时间20年，另补偿性的渔业放养量为600万尾/年，放流时间5年。

3.5 施工方案优化

合理布置施工场地，不直接占用林地，对受施工影响的红松、水曲柳、核桃楸、黄檗、野大豆等5种国家Ⅱ级保护植物采取移栽和补偿性栽种。为减缓库区水位降低对自然保护区内陆生植被尤其是库周湿地生态系统的不利影响，将原有大坝6～38号坝段拆除工程集中安排在施工第六年冬季，待动植物休眠期将过即完成拆除抬升水库水位。

为保护风景名胜区，施工临时设施尽量布置在风景名胜区范围外，在景区内不设置炸药库、油库等易燃、易爆设施，同时要求施工结束后，对各临时施工区进行景观恢复，对部分拆除后原大坝的整体外形、颜色、风格等进行美观建设。

4 结 语

丰满水电站全面治理(重建)工程规划和设计过程中，通过开展环境影响后评价工作，回顾分析原丰满水电站多年运行产生的水生生境、鱼类资源、陆生生态等主要生态环境影响，并结合全面治理(重建)工程论证并提出了低温水缓解、过鱼、鱼类栖息地保护、增殖放流、优化施工等生态保护措施，以“以新带老”的方式将现阶段国家水电开发环境保护政策和技术要求运用到设计、论证中，充分融入和体现了生态优先理念。生态优先理念在丰满水电站全面治理(重建)工程中的最终实现，还需要在后续工程建设和运行中继续实践和探索。

[1]吴晓青. 我国水电开发与生态环境保护[N]. 中国环境报， 2011- 09- 01．

[2]周建平， 魏志远， 杜效鹄. 关于丰满水电站大坝全面治理设计研究的思考[J]. 水力发电， 2008， 34(2)： 81- 84．

[3]张正平， 范永思， 卢兆辉， 等. 丰满大坝治理工程对下游水环境的影响分析[J]. 水力发电， 2010， 36(3)： 13- 15．

[4]路振刚， 张正平， 范永思， 等. 丰满大坝全面治理方案选择研究[J]. 水力发电， 2010， 36(1)： 64- 66．

[5]喻卫奇， 赵再兴， 唐忠波， 等. 丰满水电站环境影响后评价研究报告 [R]. 北京： 中国水利水电建设工程咨询有限公司， 2012．

[6]王歧山. 松花江流域鱼类初步调查[J]. 吉林师大学报， 1959(1)： 4- 102．

[7]王景海. 吉林省志[M]∥水产志. 长春： 吉林省人民出版社， 1996．

[8]孙双科， 柳海涛， 郑铁刚， 等. 丰满水电站全面治理(重建)工程叠梁门分层取水进水口布置方案研究综合分析报告[R]. 北京： 中国水利水电科学研究院， 2013．

(责任编辑焦雪梅)

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

刘志国(1964—)，男，吉林白山人，高级工程师，主要从事水利水电建设管理工作．

X321；TV697(234)

B

0559- 9342(2015)12- 0013- 04