水电工程对水生生态的影响特征及减缓对策措施研讨

张东亚，葛德祥，步青云，张沙龙

(1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司， 陕西 西安 710065； 2.环境保护部环境工程评估中心， 北京 100012；3.中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，北京 100024)

0 前 言

水电是技术成熟、运行灵活的清洁低碳可再生能源，具有防洪、供水、航运、灌溉等综合利用功能[1]。水电开发在给社会发展带来巨大利益的同时，也给生态环境带来明显的负面影响。水电开发一直备受争议，支持者认为水电为清洁能源，对环境污染小，能替代火电，减少CO2的排放量，有利于控制温室效应；反对者认为水电开发阻隔河流联系，改变水环境，对水生生态影响较大。因此，水电开发也经历了停滞期、缓慢期、黄金期等不同时期。在这个过程中，我们对水电工程水生生态影响的认识也在不断地加深，采取的措施也更具有针对性和可操作性。水电工程对水生生态的影响主要有哪些、目前主要采取的减缓措施有哪些、环评审批又是如何要求的，这些内容有助于我们进一步认识水电开发带来的环境影响。

1 水电工程概况

水电工程主要通过在河道中修建拦河设施集中天然水流的落差形成水头，汇集、调节后经水轮机将水能转化为电能。主要建筑物有挡水建筑物、引水建筑物、泄洪建筑物、发电厂房，有些水电站还有为防洪、灌溉、航运、过木、过鱼等综合利用目的服务的其他建筑物[2]。

水电工程为大型土木工程，施工期砂石料加工废水、混凝土拌合系统废水、施工噪声、施工导流活动；运行期水库形成后的淹没、电站运行调节、大坝阻隔、水库水温等因素都是对水生生态造成影响的影响源。

2 水电工程对水生生态影响特征

由于水电工程的修建阻断了河流联系，改变了河流的径流关系，对河流水文情势、水温、河道生境、水生生态造成影响，主要影响特征如下。

2.1 水文情势的影响

蓄水式电站通过水头和运行调节把水能转化为电能，获得发电效益。电站通过拦河蓄水形成水库，库区水深、流速、河面宽等水文情势发生较大变化，造成原有水生生境条件发生改变甚至消失，致使鱼类区系组成和结构发生变化，特别是适应流水生境的珍稀保护、特有物种的消失；电站通过日调、季调或年调节运行，改变坝址处天然流量的时空分布，导致电站下游水文情势与天然比较发生较大变化[3]。由于短时间内水位、流速、水面宽等水文要素变化剧烈，导致下游河道生境暴露、产卵场裸露，鱼苗、受精卵搁浅死亡，对水生态系统影响较大，导致下游水生态系统萎缩演替。由于拦河筑坝，坝上泥沙沉积，坝下清水下泄，导致下游河道泥沙失衡。清水下泄对下游河道造成淘刷，对河床和底质影响较大，进而对水生生态造成影响。

2.2 水温的影响

多年调节、年调节、不完全年调节及季调节等调节性能好的水库建成运行，将对库内的热量起到调节作用，水库在沿水深方向上呈现出有规律的水温分层，大致表现为：冬季库区趋于等温分布，下泄水温较天然情况高；春、夏季库表水温高，库底水温低，下泄水温较天然情况低[4]。下泄低温水可对鱼类造成突出的不利影响。水温变冷，水体的溶氧量和水化学成分将发生变化，影响鱼类和饵料生物的衍生，致使鱼类区系组成发生变化。下泄低温水将使鱼类产卵季节推迟、影响鱼卵孵化甚至造成不产卵[3]。下泄低温水还会降低鱼类新陈代谢的能力，使鱼生长缓慢。水温低、饵料生物生长缓慢，将直接影响鱼类的生长、育肥和越冬。

2.3 阻隔影响

水电工程拦河建筑物使河流水生生境片断化，阻隔鱼类洄游通道，阻碍上下游鱼类种质交流。有些长距离洄游的鱼类，需要洄游到河流的上游去产卵繁殖，大坝修建后就会阻断其洄游通道，使其无法洄游到产卵场进行产卵，导致其数量锐减。如长江中华鲟，葛洲坝的修建就阻断了其洄游金沙江的产卵通道，如今已成为长江珍稀鱼类，近年来，人工繁殖对其资源进行了补偿[5]。还有些短距离和河湖洄游的鱼类，如裂腹鱼、“四大家鱼”，其产卵活动也受大坝的阻隔影响。大坝的修建对其他鱼类也造成阻隔影响，阻碍上下游种群的基因交流，导致种群遗传多样性降低，生存延续能力下降。

2.4 淹没影响

水库形成后，将使河流流水生境转变为湖库静态生境。由于水深的加深，对原天然河道造成淹没影响，使原来处于库区的鱼类生境和产卵场丧失[3]。水库形成的静水水面对产漂流卵的鱼类繁殖造成影响。产漂流性卵鱼类产出的卵需随水流漂流孵化，短的需要1～2天，长的需要一周左右，需要漂流几百公里，受精卵漂流到库区之后，不能随水继续漂流，将沉入水底。由于受精卵卵膜较薄，受精卵下沉过程中所承受压力变大，受精卵很容易破裂，导致大量受精卵死亡。另外，由于下沉到水底，水底的光照条件较差，含氧量较低，不利于受精卵的孵化，孵化率降低[3]。

2.5 施工影响

水电工程属大型工程，施工期的施工废水量较大，如果直接排放，对水环境和水生生态将造成大的影响，需处理后重复利用[4]。施工期施工导流活动、水下施工和爆破对水生生态尤其是鱼类的活动造成一定的影响。施工期施工人员较多，如果管理不善，生活废污水将对水环境将造成不利影响。

3 主要减缓措施

3.1 生态流量

为了维持水生生态系统稳定，常用水文学法、水力学法、组合法、生境模拟法、综合法等方法计算所需水量[6]。所需最小水量非汛期一般不应小于河道控制断面多年平均流量的10%，汛期一般不应小于20%。不同地区、不同规模、不同类型河流、同一河流不同河段的生态用水要求差异较大，在生态系统有更多、更高需要时应加大流量。随着环保部对最小下泄生态流量的要求在不断提高，近几年批复的水电项目汛期最小生态流量均在30%以上，如巴拉水电站、拉哇水电站等。以前生态流量泄放措施主要通过设置生态小机组、发电机组承担基荷发电任务进行泄放，现在生态流量泄放措施要求基本都是单独设置，如已批复的多布水电站、叶巴滩水电站均为单独设置的生态流量专用设施。

3.2 生态调度

在保证下游生态用水的同时，为了保障下游河道生态用水、刺激鱼类的产卵繁殖、缓解下泄低温水影响、降低大坝泄流造成水体溶解气体过饱和程度、做好水体水质保护等，电站运行期间需开展生态调度，依据不同时期生态水量的要求，模拟自然流量的过程。目前，生态调度主要针对下游河道鱼类的产卵繁殖。一般每年4～7月份，是鱼类的主要产卵繁殖时期，需要加大流量的下泄，模拟自然洪峰过程，刺激鱼类的产卵繁殖[7]。据统计，近些年批复的水电项目为了鱼类的产卵繁殖均有生态调度的要求，如已经批复的玛尔挡水电站、巴拉水电站、巴塘水电站，为了裂腹鱼、虎嘉鱼等均设置了具体的生态调度方案。

3.3 分层取水

为减轻水库下泄低温水对下游造成的不利影响，保护下游生态系统的良性循环，通常采取分层取水、合理利用水库洪水调度运行方式、宽浅式过水断面的灌溉渠道、“田间调温”等措施。其中，采用分层取水是目前缓减低温水影响的最有效办法。分层取水建筑物主要有多层平板门、叠梁门、翻板门、浮筒等竖井式、斜涵卧管式以及多个不同高程取水口布置等形式[8]。目前，采取分层取水的电站有光照水电站、糯扎渡水电站、锦屏一级水电站等。

3.4 栖息地保护

工程建设使鱼类“三场”和重要栖息地遭到破坏，甚至消失，为了减缓对栖息地的影响，目前主要通过开发干流保护支流的方式，寻找替代生境，制定栖息地保护方案。在栖息地方案制定方面，主要采取原生境的保护和生境的修复再造[9]。从流域的层次讲，根据流域不同河段的生态功能定位，制定流域的整体栖息地保护方案，在整体的栖息地保护框架下落实单个工程的栖息地保护方案。通过开发河段干支流调查，对未开发相似生境河段进行保护，地方政府承诺不再开发；对于已开发的河段采取拆除或连通的方式修复栖息地，对于已破坏的栖息地通过工程技术进行生境修复再造。如近几年环保部已经审批的黄登水电站、里底水电站、玛尔挡水电站等，支流均采用拆除或连通的方式进行修复。2016年环保部150号文在以改善环境质量为核心加强环境影响评价管理的文中，又进一步提出项目环评审批与区域环境质量联动的要求，项目审批需改善区域环境质量。

3.5 过鱼措施

水电工程的建设阻断了鱼类的洄游和上下游基因交流，主要通过建设过鱼设施解决上下游的连通。主要的过鱼设施有：仿自然旁通道、鱼道、鱼梯、升鱼机、集运鱼系统、鱼闸、网捕过坝等。现阶段对水头较低的水电建设项目，原则上应重点研究采取仿自然通道措施；对水头中等的水电建设项目，原则上应重点研究采取鱼道或鱼道与仿自然通道组合方式；对水头较高的水电建设项目，应结合场地条件和枢纽布置特性，研究采取鱼道、升鱼机、集运鱼系统或不同组合方式的过鱼措施。据统计，2000年以后的水利水电工程开始逐渐采用过鱼设施，近十年环保部批复的水电项目均采用有过鱼设施，主要有鱼道、集运鱼系统和升鱼机，有的已经建成运行。如已经实施鱼道的有藏木鱼道、多布鱼道、安谷水电站鱼道等[10]，已实施集运鱼系统的有彭水电站、龙开口水电站等，升鱼机基本处在设计阶段。

3.6 人工增殖放流

水电工程对鱼类资源造成的影响可以通过人工增殖放流的方式进行补偿恢复，通过人工对增殖放流对象进行人工繁殖实现增殖放流。重点增殖放流国家、地方保护及珍稀特有鱼类和重要经济鱼类。增殖站选址原则上应在业主管理用地范围内，根据场地地形图，合理进行增殖站布局，选择先进的养殖工艺，保证在工程蓄水前建成并完成运行能力建设，长期运行由工程业主承担费用、负责建设和管理。建立水生生态环境监测系统，长期监测鱼类增殖放流效果[11]。从2007年索风营水电站鱼类增殖站建设开始到现在，水电工程鱼类增殖站建设运行已历经十年，建设和运行管理日趋完善，建设运行技术日趋成熟，部分电站已实现多次的增殖放流。据统计，从2003年至今环保部批复的水电项目，基本均有鱼类增殖放流站或人工增殖放流措施，场址基本均在业主营地范围内，如向家坝、阿海、功果桥、黄登、鲁地拉、观音岩鱼类增殖放流站等，为补偿鱼类资源，保护生态安全起到了重要的作用。

4 结论与建议

水电开发所带来的影响既有利也有弊，随着工程的实践和推进，工程运行所带来的不利影响在逐渐凸显，我们对其产生的不利影响的认识在不断加深，水电开发的管理也在不断地完善和提升。通过采取针对性的解决措施，使水电开发带来的环境影响降到最低，从而使社会利益最大化，资源利用最优化，环境影响最小化。由于开发较快，强度较高，水电环评在管理上还存在着一些问题。“重环评、轻落实、缺监管”的现象普遍存在。环保措施到了实施阶段都大打折扣，达不到环评阶段的预期[12]。即使落实了，由于缺乏管理和监管，“晒太阳、成摆设”的现象时常发生。因此，在水电环保工作上，我们还面临着新的任务，加强中后期的管理，建立健全环保管理机制，调动建设单位的积极性，使环保工程落到实处，发挥出它应有的作用。