水电工程鱼类保护流域性管理的国际经验与借鉴

禹雪中

(Ecofish研究有限公司,加拿大温哥华V6C 2T5)



水电工程鱼类保护流域性管理的国际经验与借鉴

禹雪中

(Ecofish研究有限公司,加拿大温哥华V6C 2T5)

摘要：从管理体制和机制、管理要求和技术措施、实施效果三个方面,介绍了美国哥伦比亚河流域实施的《联邦哥伦比亚河电力系统生物保护意见》及其实施方案。这种管理的特点是政府监管、电站运行单位进行实施,根据流域梯级水电站和鱼类保护对象的特征,综合采用各种技术手段进行流域性鱼类保护。其多年实践表明,成效明显。在此基础上,根据中国水电开发以及鱼类保护的现状和需求,分析了加强运行期鱼类保护监管的必要性,并提出建立完善的管理体制和机制、制订流域性保护规划和方案是需要重点关注和解决的问题,进而从管理和技术两个方面就行业管理提出了建议。

关键词：鱼类保护；水力发电工程；流域性管理

水电工程运行对鱼类群落的影响是水电开发环境影响的关键内容,梯级水电工程的影响还具有明显的累积性特征,需要采取针对性的措施进行减缓或者补偿。经过一段时期的快速发展,我国水能资源的开发程度显著提高,2014年底常规水电的装机容量已占技术蕴藏量的52%。未来,我国水电行业的重点将逐步由工程建设转向优化管理,水电工程运行期的鱼类保护将是重要内容之一,需要从技术措施和管理机制两个方面进行加强。

美国水电大规模开发的时间开始于20世纪30年代,水电工程长期运行阶段鱼类保护的实践历史较长、经验比较丰富,在法律法规、管理体制、技术措施和实施管理等方面已经形成了比较完整的体系,这对于我国加强以鱼类保护为重点的已建水电工程环境管理具有重要的借鉴意义。

1水电工程鱼类保护流域性管理的国际实践

1.1管理体制和机制

哥伦比亚河位于北美太平洋西北地区,长2 044 km,流域面积41.5万km2,河口平均流量7 500 m3/s,落差约820 m,较大的水量和落差使其成为北美水电开发程度最高的河流之一。哥伦比亚河上游在加拿大境内,河长801 km,建设了18座水坝；中下游在美国境内,干流和支流共有470多座水坝。美国境内水电站中的31座大型水电站由联邦政府建设和运行,发电量约占所有水电站总发电量的40%。这31座电站分别由美国陆军工程兵团(U.S. Army Corps of Engineers,USACE)和美国垦务局(Bureau of Reclamation,USBR)运行,美国陆军工程兵团、美国垦务局和邦尼维尔电力局(Bonneville Power Administration)共同组成了联邦哥伦比亚河电力系统(Federal Columbia River Power System,FCRPS),对这些骨干水电工程进行综合管理,以有效发挥防洪、发电、灌溉、航运、鱼类和野生动物保护等多种功能(见图1)。

美国在1973年颁布了《濒危物种法案(Endangered Species Act,ESA)》,要求对濒危和受胁物种及其栖息地进行识别,并且制定恢复计划,美国渔业与野生动物局(United States Fish and Wildlife Service,USFWS)和美国国家海洋和大气管理局渔业署(National Oceanic and Atmospheric Administration Fisheries,NOAA Fisheries)共同负责法案的实施,其中USFWS负责陆生和淡水物种,NOAA Fisheries负责海洋和洄游物种。该法案将哥伦比亚河流域的13种鱼类列为保护对象。因此,作为哥伦比亚河水电开发执行机构的FCRPS必须采取措施,保证其活动不会对这些鱼类的长期生存造成危害,并且不会破坏这些鱼类的关键栖息地。NOAA Fisheries负责提出《联邦哥伦比亚河电力系统生物保护意见(FCRPS Biological Opinions,FCRPS BiOps)》,以保证ESA名录中的鱼类生存和恢复,并且提出保护建议。FCRPS是FCRPS BiOps的执行机构,需要根据FCRPS BiOps 制订具体的实施计划(Implementation Plan),并进行具体的实施、监测、分析和做出报告,各种保护和修复项目的费用也都由FCRPS承担。2008年NOAA Fisheries正式发布了FCRPS BiOps ,这份文件提出了 包括73项措施的“合理和谨慎的方案(Reasonable and Prudent Alternatives,RPAs)”,并且在 2010年再次对FCRPS BiOps进行了审查和确定[1-2]。在此过程中,一些环保组织对FCRPS BiOps的有效性提出质疑,并且诉讼到法院,2011年俄勒冈州地方法院裁定要求NOAA Fisheries在2014年1月之前解决存在的问题。2014年1月,NOAA Fisheries发布了新的FCRPS BiOps,再次肯定了2008和2010年FCRPS BiOps在保护鱼类及其栖息地方面所做工作的有效性,在保护措施方面仅仅做了少量的修改[3]；同时,FCRPS也发布了新的实施计划[4]。

图1　哥伦比亚河水电工程鱼类保护的管理机制示意

1.2 管理要求和技术措施

NOAA Fisheries在FCRPS BiOps中提出了RPAs(见表1)[1],分别从适应性管理、工程运行管理、栖息地、孵化、捕食管理以及研究、监测和评估6个方面对哥伦比亚河流域骨干水电工程的鱼类保护提出了要求。它们各自又分别包括一定数目的策略(strategy),每个策略又包括相应的行动(action)。

适应性管理包括了3项行动内容,要求FCRPS分别在2009年、2013年和2016年的12月底之前向NOAA Fisheries提交实施计划,详细说明后续年份的执行计划,并且在每年的9月提交年度进展报告,对上一年度的各项行动制定情况进行介绍[4-5]。2009年6月和2013年6月,执行机构需要向管理机构提交综合评估报告,对各项行动的执行情况及其效果进行详细说明,并且对实际效果与预期目标进行比较和分析。

水电工程运行管理包括4个策略,共计有30项行动。其主要规定了为了提高关键鱼类生存和洄游,工程运行需要保证的水流和水质(溶解性气体和水温)条件,并且对每个工程在鱼类洄游期间的调度原则提出了原则性要求。主要的技术措施包括：①运行调度。在鱼类洄游季节加大下泄流量,为鱼类洄游提供适宜的水流条件,降低水温以利于鱼类洄游,并且缩短鱼类洄游的时间；通过坝顶泄流,从而减少鱼类通过水轮机的机会。②鱼类保护设施。哥伦比亚河下游及Snake河的8座水电站修建了16条鱼道(包括竖缝式、池式和旁侧渠道式鱼道),一些电站建设了帮助生活在表层的幼鱼向下游过坝的泄流闸门表层过鱼设施,以及减小鱼类伤害的生态友好水轮机。③幼鱼运输。在位于主要支流Snake河的Lower Granite, Little Goose,Lower Monumental和McNary水电站旁侧渠道式鱼道进行幼鱼收集,采用特制的驳船或卡车运输到干流最后一个梯级Bonneville水电站下游进行放流。

为了保证鱼类安全、顺利地完成洄游过程,NOAA Fisheries对以保护鱼类为目标的水电工程改善运行措施提出了具体要求。BiOps对鱼类过坝的生存率提出了具体的指标：成鱼在Bonneville和 Lower Granite之间的水电站,通过每个水电站的生存率需要达到90%～94%,虹鳟鱼通过哥伦比亚河上游每个水电站的生存率需要达到92%；幼鱼在春季通过每个水电站的生存率需要达到96%,夏季需要达到93%。

栖息地的保护主要强调支流及河口栖息地的保护,包括2个策略、5项行动。哥伦比亚河的鱼类栖息地保护项目是美国全国同类型项目中最大和最全面的项目之一。RPAs提出了支流和河口栖息地保护在2018年需要达到的最终目标,并且制定了2009年之前需要达到的阶段目标。支流栖息地保护的目标以相对于2008年的状况、栖息地质量提高的百分比表示。支流栖息地的保护措施主要包括：增加减水河段的流量、更新老旧的引水堰坝以减少阻隔、灌溉渠道设置拦鱼栅、提高栖息地形态的多样性、恢复因堤坝而阻隔的湿地和栖息地的连通性、改善陆生栖息地、减轻冲蚀作用。在河口区域,RPAs还提出实施桩堤拆除计划。

孵化措施是通过人工的方式对重要鱼类进行增殖、养育和放流,从而对水电工程淹没的产卵和养育场进行补偿,包括2个策略、4项行动。在进行人工孵化的同时,还要保证这些措施不会对生物进化重要单元和主要种群产生不利影响。孵化措施的另一个重要作用是保存和重建关键鱼类的基因资源,从而降低物种灭绝的短期风险。

鱼类、鸟类和海洋哺乳动物的捕食是哥伦比亚河濒危鱼类面临的威胁之一。因此,BiOps将捕食管理也列为RPAs的一项措施。捕食管理包括3个策略、7项行动,从鱼类、鸟类和海洋哺乳动物捕食三个方面,对主要的捕食动物进行控制。

研究、监测和评估包括9个策略、24项行动,主要作用是为各项行动的规划、实施和评估提供支持信息。行动内容分为三类：状态监测、行动有效性评估、主要不确定性的研究。状态监测用于确定鱼类和流域的健康状况,行动有效性评估是为了确定各项行动计划是否达到了预期的鱼类保护目标,主要不确定性的研究是开展政策、技术和管理关键问题的研究,这些问题可能对政策、技术和管理的实施效果产生重要影响。

表1哥伦比亚河流域骨干水电工程运行鱼类保护要求的基本内容

类别子类别管理适应性实施计划;年度进展报告;RPA综合评估工程运行·策略1—为了提高幼鱼和成鱼的生存,工程的运行需要提供水流和水质条件·策略2—对哥伦比亚河与斯内克河水坝的调度进行调整,使得幼鱼和成鱼的生存最大化·策略3—在哥伦比亚河与斯内克河的水坝进行泄流和幼鱼运输措施的改进·策略4—对于陆军工程兵团位于干流的工程进行调度,以保持生态作用栖息地·策略1—根据生物需求和优先行动计划,对支流进行保护和改善·策略2—在河口栖息地,改善幼鱼和成鱼的生存孵化·策略1—作为水电工程环境减缓措施,由FCRPS执行机构资助实施的的孵化场项目不能对进化显著单元和主要种群产生不利影响·策略2—通过保护网络和保育行动保存和重建基因资源,从而降低物种近期灭绝的风险,并促进物种恢复捕食管理·策略1—在哥伦比亚河和Snake河下游实施水生动物捕食鱼类控制措施,以保护幼年鲑鱼和虹鳟鱼的生存·策略2—在哥伦比亚河和Snake河下游实施捕鱼鸟类的控制措施,以保护幼年鲑鱼和虹鳟鱼的生存·策略3—在Bonneville电站实施海洋哺乳动物控制措施以保护幼年鲑鱼和虹鳟鱼的生存研究、监测和评估·策略1—监测与FCRPS行动相关的鱼类种群的状态·策略2—工程运行的研究、监测和评估·策略3—支流栖息地的研究、监测和评估·策略4—河口与海洋的研究、监测和评估·策略5—渔获物的研究、监测和评估·策略6—孵化的研究、监测和评估·策略7—捕食管理的研究、监测和评估·策略8—协调和数据管理·策略9—项目实施和遵守性监测

1.3实施效果

2014年1月,FCRPS的执行机构发布了2008年～2012年BiOps实施情况及其效果的综合评估报告,归纳和总结了实施的各项技术措施及其效果,并且分析了鱼类和环境条件的状况[6]。作为实施BiOps的中期评估,该报告认为BiOps的主要措施发挥了有效的作用,鱼类生存条件和状况都得到了一定程度的改善。监测结果表明,鱼类通过电站洄游进入哥伦比亚河的数量呈现增加趋势,鱼类顺流通过电站的生存率在所有的电站都接近了NOAA Fisheries提出的目标。图2为2007年～2012年成年鱼类通过Bonneville水电站的生存率以及BiOps要求的标准[6]。

在栖息地修复方面,改善了长度为331.52 km的河流栖息地状况,安装了247个拦鱼栅,改善了面积为2 751.86 hm2的河流栖息地和1 497.34 hm2的河口栖息地条件。濒危鱼类生存状况方面,13种濒危鱼类中的12种鱼类种群数量呈现上升趋势,通过Bonneville水电站洄游到哥伦比亚河的鲑鱼和虹鳟鱼数量也在提高。图3为1938年至2013年成年鲑鱼通过Bonneville水电站洄游进入哥伦比亚河的数量和10年移动平均值[6]。

图2　成年鲑鱼通过Bonneville水电站的生存率

图3　成年鲑鱼通过Bonneville电站洄游进入哥伦比亚河的数量和10年移动平均值

2流域统一规划和管理对我国的借鉴意义

中国是世界上修建水坝数量最多的国家,随着近20年多来水电开发的快速发展,我国水电的开发程度逐年提高,因此水电工程生态环境保护的重点将逐步向运行期有效管理和监督过渡[7]。借鉴国际水电工程鱼类保护的技术和管理经验,从管理机制和技术方案两个方面加强流域性的水电工程鱼类保护,有助于我国实现水电开发与生态环境协调的目标。

2.1加强运行期监管的必要性

截止到2012年底,全世界140多个国家共建成6万多座大坝(指坝高15 m以上,或坝高5～15 m且库容大于300万m3的水坝)。其中,中国修建了3.8万座大坝。另一方面,我国水电开发程度近年来迅速提高,截至2014年底常规水电的装机规模达2.8亿kW,占技术可开发量的52%。我国已建工程的数量和水能资源开发程度都要求水电行业重点关注工程运行阶段的高效管理,预计中国水电开发将在经历一定时期的建设开发与运行管理并重的过渡之后,全面转向运行期管理为重点的时期。

近年来,我国对水利水电工程鱼类保护技术措施和管理的重视程度逐步提高。2006年环境保护部印发了《水电水利建设项目河道生态用水、低温水和过鱼设施环境影响评价技术指南(试行)》,标志着新建水电项目生态环境保护措施要求开始规范化。近年来,环保部有关部门正在组织研究和建立绿色水电指标体系和认证制度；水利部建立了绿色小水电评价标准,并且正在进行评价试点工作；环境保护部及国家能源局于2014年联合印发了《关于深化落实水电开发生态环境保护措施的通知》,提出统筹规划和实施主要生态环境保护措施。总体而言,我国在水电工程运行期环境管理的制度和技术体系方面尚处于探索尝试阶段,尤其在大型水电工程的鱼类保护管理方面比较缺乏经验。在管理体制和机制、管理方式、技术措施的流域整合等方面都需要建立合理有效的解决方案,美国哥伦比亚河流域水电工程鱼类保护的管理和技术经验,由于其在工程规模、开发方式与中国水电开发具有一定的相似性,因此对于我国水电行业的发展具有有益的借鉴价值。

2.2建立完善的管理体制和机制

美国哥伦比亚河干流和主要支流上的骨干水电站都是由陆军工程兵团和垦务局代表联邦政府进行开发和运行,对大型水电工程鱼类保护进行规范的《联邦哥伦比亚河电力系统生物保护意见》由联邦渔业主管部门NOAA Fisheries提出,工程建设运行管理部门陆军工程兵团、美国垦务局和邦尼维尔电力局负责制定执行计划并且具体实施。大型骨干水电站多种重要功能的影响决定了联邦政府在工程开发和运行中的主导作用,鱼类保护政策制定和实施的方式也是政府主导作用的具体体现。

对于大型骨干水电站,我国由大型国有电力企业进行开发和运行,并且实行流域梯级统一开发模式。即,一个流域或河段由一个业主进行开发和管理。鉴于骨干水电站的工程规模大、开发主体为国有企业的特点,大型水电工程的运行期鱼类保护管理更适合采取政府管理、企业实施的体制,而非市场激励的方式。对于重要流域梯级水电工程的鱼类保护,可以建立环境保护主管部门制定政策和要求,工程管理单位与管理部门协商确定实施方案并进行实施,管理部门负责、相关机构和社会公众参与监管的管理体制和运行机制。在这个过程中,需要完善相关的法规和政策,明确政府管理部门的职能、工程运行管理机构的职责、鱼类保护目标、相关部门和公众参与监管的方式等,作为管理体制和机制建立的基础。

2.3制订流域性保护规划和技术方案

FCRPS BiOps以流域为整体,根据流域梯级水电工程的空间布局、工程特征以及鱼类保护目标的生物属性,对各项鱼类保护措施进行统一规划和管理,执行机构的技术方案也充分体现了流域性特征,并且具有明确的目标。例如,根据鱼类洄游增建过鱼设施、工程调度的整体性调整、鱼类过坝的生存率目标等。

过鱼设施、珍稀特有鱼类增殖放流、生态调度已经在我国新建和已建的水电工程得到实施[8],作为栖息地补偿的支流生境替代也在金沙江、澜沧江等流域的水电开发中进行实践。但是,我国对于这些技术措施的实践经验在时间和数量上都还比较有限,尤其是从流域整体性角度对鱼类保护进行合理规划方面更加欠缺。对于新建和已经实施了鱼类保护措施的水电站,需要从流域尺度统筹考虑各项措施的功能定位、空间布局以及相互协调。对于建设时间较早、缺少鱼类保护措施的水电工程,有必要论证增建鱼类保护设施、运行调度调整和栖息地补偿等技术措施的必要性。对于重要流域的梯级水电站,在制定原则性要求的基础上还需要明确关键的技术指标,并且确定实施的目标、内容和时间要求。

3结论

美国哥伦比亚河流域的大规模水电开发基本在20世纪70年代完成,此后转入流域梯级水电站优化运行的阶段。对于干支流骨干水电工程的鱼类保护,政府管理部门、运行管理部门及相关机构依据相关法规,提出了流域性保护意见,制订了实施方案,采取工程调度调整、过鱼设施、栖息地保护、人工孵化、捕食管理等技术手段,并以监测、研究和评估作为支持的适应性管理方式进行动态调整,在管理和技术两个方面进行了成功实践。

中国水电开发程度近年快速提高,已建水电工程的数量和规模均居世界首位,水电工程鱼类保护工作的重点将逐步向运行期有效管理和监督过渡。借鉴美国哥伦比亚河流域性鱼类保护管理的经验,建立完善的管理体制和机制、制订流域性保护规划和方案是需要重点关注和解决的问题。这对于实现水电开发与生态环境协调的目标具有重要意义。

参考文献：

[1]NOAA’s National Marine Fisheries Service (NOAA Fisheries) Northwest Region. Endangered Species Act Section 7(a)(2) Consultation Biological Opinion and Magnuson-Stevens[R]. Seattle: NOAA’s National Marine Fisheries Service (NOAA Fisheries) Northwest Region, 2008.

[2]NOAA’s National Marine Fisheries Service (NOAA Fisheries) Northwest Region. Endangered Species Act Section 7(a)(2) Consultation Supplemental Biological Opinion[R]. Seattle: NOAA’s National Marine Fisheries Service (NOAA Fisheries) Northwest Region, 2010.

[3]NOAA’s National Marine Fisheries Service (NOAA Fisheries) Northwest Region. Endangered Species Act Section 7(a)(2) Consultation Supplemental Biological Opinion[R]. Seattle: NOAA’s National Marine Fisheries Service (NOAA Fisheries) Northwest Region, 2014.

[4]Federal Columbia River Power System. 2014—2018 Implementation Plan[R]. Portland: Federal Columbia River Power System, 2014.

[5]Federal Columbia River Power System. 2010—2013 Implementation Plan[R]. Portland: Federal Columbia River Power System, 2010.

[6]Federal Columbia River Power System. 2013 Comprehensive Evaluation[R]. Portland: Federal Columbia River Power System, 2014.

[7]唐万林, 禹雪中. 国外水电环境认证制度对我国的借鉴意义[J]. 长江流域资源与环境, 2007, 16(1)： 123- 127.

[8]陈凯麒, 葛怀凤, 郭军, 等. 我国过鱼设施现状分析及鱼道适宜性管理的关键问题[J]. 水生态学杂志, 2013, 34(4)： 1- 6.

(责任编辑陈萍)

收稿日期：2015- 04- 15

基金项目：International Water Management Institute资助项目(450-0025375)

作者简介：禹雪中(1971—),男,河南开封人,高级环境专家,博士,主要从事水工程环境影响评估及研究．

中图分类号：S937；TV213.2

文献标识码：A

文章编号：0559- 9342(2016)04- 0005- 05

International Practices and Implications of Integrated Watershed Management of Fish Conservation of Hydropower Development

YU Xuezhong

(Ecofish Research Ltd., Vancouver V6C 2T5, Canada)

Abstract:The management mechanism, requirements, technical measures, and implementation results of the Federal Columbia River Power System Biological Opinions (FCRPS BiOps) and its Implementation Plan for the federally owned multipurpose dams on Columbia River basin are outlined. The FCRPS BiOps is issued and supervised by NOAA Fisheries and implemented by the operational agencies of hydropower projects. The Reasonable and Prudent Alternatives (RPAs) are applied in fish community conservation according to the characteristics of cascade hydropower projects and Endangered Species Act listed fish species. Based on the introduction and analysis of the practices in Columbia River basin, the necessarily to enhance fish conservation for hydroelectric projects in operation in China is analyzed according to current status and future trend of hydropower development and fish conservation. The establishment of management mechanism, integrated watershed conservation planning and implementation are critical subjects that should be emphasized and addressed for hydropower projects in operation in China. Meanwhile some suggestions are proposed with respect to management and technology．

Key Words:fish conservation; waterpower project; watershed management