面向生态文明建设的贵州省绿色水电工程转型：机遇与挑战

夏 军，赵先进

(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2.海绵城市建设水系统科学湖北省重点实验室，湖北 武汉 430072；3.贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002)

水能资源是一种清洁可再生能源，水利水电工程可以兼顾灌溉、发电、防洪、城市供水、调水、渔业、旅游、航运、生态与环境综合应用等功能，产生巨大的经济效益，对社会经济发展起到重要的积极作用，因此，水电开发越来越得到人们的关注。据统计，全球水电理论蕴藏量大约为36万亿～128万亿kW·h/a，其中理论可开发量约为50.25万亿kW·h/a[1-2]。据世界能源理事会、国际能源署和国际水电协会估计：截止2016年，全球未开发水电量约为10万亿kW·h/a，预计到2050年，水电装机容量将达到20.5亿kW[2]。目前，中国的大坝数量和水电装机容量世界第一。自建国以来，特别是改革开放以来，我国已经建成超过10万座的大中型水电站，水电装机从1997年的1 576.5万kW发展为3.4亿kW(2017年统计数据)[3-4]，境内超过95%的河流均进行了水电开发利用。截止目前，我国正在建设和规划建设又一批规模宏大的水电设施，保证水电清洁能源的进一步开发利用。

水利水电工程在发挥巨大的社会经济效益的同时，由于人为地对河流形成阻隔，造成河流水文情势的变化，其在建设和运行过程中，对库区和下游的水生态环境造成不利影响的问题也相伴而生[5-7]，如移民问题、对泥沙和河道的影响，对气候、水文、景观、地质、土壤、水体、鱼类和生物物种的影响等。2014年国务院办公厅发布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》指出，在做好生态环境保护和移民安置的前提下，积极有序推进大型水电基地建设，因地制宜发展中小型水电站，加强水资源综合利用[8]。十七、十八大以来，我国政府明确提出必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，走可持续发展道路。水生态环境作为生态文明的重要组成部分，维持、修复和保护水生态环境显得尤为重要。针对水电开发引起的能源利用和生态环境保护的矛盾，绿色水电的发展和应用近年来得到了国内外的高度重视。回顾绿色水电的发展历程，展望绿色水电今后的发展方向，对我国未来水电开发、运营、水生态文明建设、发挥水利工程的生态效益和释放“生态红利”意义重大。

贵州省水电开发经过多年的发展，形成了以大型为主、中型为辅、小型补充的格局。近年来，贵州省水利厅高度重视绿色水电建设，从政策制定及机构设置、调研摸排、项目建设、平台建设等方面积极开展了相关工作。考虑到贵州省作为我国水能资源丰富的省区之一，水电建设发展处于重要的升级阶段，同时也面临其带来的生态环境风险，结合贵州省地形特点以及水电开发现状，综合评价贵州省水电开发、建设及运行对区域生态环境的影响，推进贵州省绿色水电工程建设，对于推进贵州省生态文明建设及可持续发展问题具有重要的意义。

1 绿色水电内涵及研究现状

1.1 绿色水电的内涵

关于绿色水电的内涵，目前还没有统一确切的定义，不同学者对绿色水电的定义不尽相同。例如：李华鹏等认为绿色水电主要指运用各种绿色技术手段，在保证工程效益、工程安全与质量的前提下，促进社会和谐、保护生态环境、保证经济可持续发展的水电工程措施[9-11]。综合瑞士绿色水电和美国低影响水电开发的具体标准，将绿色水电定义为：对于运行期的水电工程，如果通过有效的规划、设计、建设和运行管理，将水电工程对生态环境的负面影响降至一定程度，使得河流生态系统的结构和功能处于良好状态，达到相应技术要求的水电开发工程。除此之外，还有许多学者给出了类似的定义，这里不再一一列举。作者综合前人对绿色水电的定义以及内涵，总结且补充绿色水电的一般特征：①绿色水电致力于降低水电开发对自然水体生态系统和功能的影响；②绿色水电是具有环境属性和社会属性的综合概念，在降低和消除生态影响的同时，也需尽可能发挥水电工程的社会经济功能；③绿色水电具有区域适用性，应根据本区域的生态环境和社会经济需要具体制定方案；④绿色水电应综合考虑水电工程建造、运营、修复、拆除全部过程，做到从头到尾的绿色生态水电开发利用[12-14]。

1.2 绿色水电的国内外发展现状

由于发达国家的水电开发较早，绿色水电在一些发达国家首先被提出并发展。美国低影响水电研究所根据1988年的环境标志制度，提出满足生态环境要求的水电开发应从水流、水质、鱼类通道、流域、濒危物种、文化、娱乐和经济防洪八个方面进行评价认证。瑞士联邦水科学研究院2001年提出绿色水电基本标准应从水文特征、河流系统连通性、泥沙与河流形态、景观与生境、生物群落5个方面表征河流生态系统的健康程度，并通过最小流量管理、调峰、水库管理、泥沙管理、电站设计，环境范畴与管理范畴等政策措施来实现绿色开发的要求[15-16]。为实现水资源、生态环境的可持续，国际水电协会(International Hydropower Association, IHA)于2004年和2006年先后发布了《水电可持续性指南(Hydropower Sustainability Guidelines)》和《水电可持续性评价规范性评价规范(Hydropower Sustainability Assessment Protoc01)》。随后IHA在2010年发布了《水电可持续性评估规范(Hydropower Sustainability Assessment Protocol)》，从环境、经济、社会等方面进行水电开发可持续性的评估。此外，在2017年波兰召开的以“旨在探索融合循环经济理念和基于自然生态系统的解决方案，推进全球气候变化下的国际生态水文学研究与实践”为主题的国际生态水文学大会上，绿色水电开发特别是已开发河流的生态修复也得到了广泛关注和重视。

在国内，2006年李明生将瑞士的“绿色水电”(Green Hydropower)和美国的“低影响水电”(Low Impact Hydropower)两套认证标准翻译成中文并结集出版，为国内的相关部门和科研院所提供了参考。2008年，中国环境保护部发布《中国环境标志使用管理办法》，鼓励水电开发在生产、使用等过程中消除或减少对生态环境的影响和破坏。2011年，中央1号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》中强调，大力发展农村水电的前提是保护生态和农民利益。 在此之后，绿色水电在我国得到了广泛的重视。2016年12月，水利部印发《关于推进绿色小水电发展的指导意见》，明确发展绿色小水电要全面落实“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念和“节约、清洁、安全”的能源发展战略方针，坚持开发与保护并重，新建与改造统筹，建设与管理统一;重点从科学规划设计、规范建设管理、优化调度运行、治理修复生态等方面，落实绿色小水电发展任务；通过严格项目准入、依法监督检查、强化政策引导、增强公众参与和加强组织领导等举措，切实保障绿色小水电发展。2017年5月水利部发布《绿色小水电评价标准》，同年6月，绿色小水电站创建工作正式拉开帷幕，贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，坚持生态优先、科学发展，着力构建政府引导、企业主体，标准领跑、政策扶持的绿色小水电建设新机制，充分发挥小水电的清洁可再生能源作用，妥善处理小水电开发与河流生态保护的关系，引导小水电行业加快转变发展方式、提质增效升级，走生态环境友好、社会和谐、经济合理、管理规范的可持续发展之路。按照规划，到2020年，我国将力争把单站装机容量10 MW以上、国家重点生态功能区范围内1 MW以上、中央财政资金支持过的电站创建为绿色小水电站[17]。

2 贵州省绿色水电开发现状及转型面临的问题

2.1 贵州省水电开发现状

贵州省地处中国云贵高原东侧阶梯斜坡，境内地势西高东低，自西部向北、东、南三面倾斜。其气候属亚热带湿润季风气候，降水充沛，河流众多。省内河流以中部苗岭为分水岭，北属长江流域的乌江、沅江、牛栏江和横江、赤水河和綦江四大水系；南属珠江流域的南盘江、北盘江、红水河和柳江四大水系。此外，贵州省作为我国喀斯特发育最为典型的地区，可溶岩和非可溶岩相间分布，天然形成了较多的陡滩，致使该地区的河流大多源短、流细、水急，水能资源丰富，为水电开发创造了非常有利的条件。特别地，贵州省河流的山区性特征明显，河道坡降大，水流湍急，水生鱼类特别是洄游性鱼类较少。由于特殊的岩溶地貌，贵州省的河谷大多下切较深，岸坡为裸露的岩体，水库回水区相对较短。因此，贵州省的水电开发相较于其他地区移民征地压力较小，对生态环境的影响也较小[18-19]。

贵州省地处长江和珠江上游，水能资源丰富，其理论水能蕴藏量约为1 584.37亿kW·h/a，根据《水力资源复查成果(2003年)》(贵州省)和《贵州省农村水能资源调查评价成果报告(2008)》，全省水能资源技术可开发量778.0亿kW·h /a，居全国第6位。截止2018年5月，贵州省水电装机2 166.4万kW，达到技术可开发量的92.3%。其中以大型水电为主，大型水电总装机1 509.3万kW，占全省水电装机的70%；中型水电总装机240.15万kW，占全省水电装机的11%；小型水电总装机416.96万kW，占全省水电装机的19%。其中，贵州省大型水电主要集中在乌江、南北盘江和清水江，都已经完成梯级开发建设。详情见表1和表2。

表1 贵州省水电装机规模统计表

表2 贵州省大型水电分布表

1949年至2000年，贵州省水电建设处于初步发展阶段。1962年前后，贵州省水电装机容量达到16.73万kW，随后的“三线建设”时期，贵州省的水电开发得到了进一步发展。随后，国家“西部大开发”战略实施以来，贵州省在其境内的长江流域，先后建成了乌江干流上的洪家渡水电站(装机60万kW)、东风水电站(装机69.5万kW)、索风营水电站(装机60万kW)、乌江渡扩容水电站(装机125万kW)、构皮滩水电站(装机300万kW)、思林水电站(装机105万kW)、沙沱水电站(装机112万kW)，总装机达831.5万kW。乌江支流上建成大花水水电站(装机20万kW)和格里桥水电站(装机15万kW)。在贵州省境内的珠江流域，建成了南盘江干流上的天生桥一级水电站(装机120万kW)和天生桥二级水电站(装机132万kW)，总装机达252万kW。北盘江流域贵州境内建成了干流上的善泥坡水电站(装机18.55万kW)、光照水电站(装机104万kW)、引子渡水电站(装机36万kW)、马马崖一级水电站(装机55.8万kW)、马马崖二级水电站(装机40万kW)、董箐水电站(装机88万kW)，总装机容量342万kW。2015年，随着55.8万kW的马马崖一级水电站发电机组正式投产发电，标志全省16座30万kW以上的大型水电站全部投入运行[20]。

贵州省水电开发经过多年的发展，形成了以大型为主、中型为辅、小型补充的格局。小水电作为全省水电发展的重要补充，具有数量庞大，环境影响和社会经济影响范围广的特点。截止目前，贵州省可供开发的单站装机容量5万kW及以下的农村水电资源有733.5万kW，贵州省88个县级行政区中84个有可供开发的小水电资源。小水电是山区农村生产生活的重要能源，也是发展可再生能源和推进节能减排的一项重要民生工程[21])。多年来，贵州省积极推进农村水电能源的开发，取得了一定的成效[22-23]。截止2018年5月，贵州省共有小水电站1531座，总装机容量416.96万kW。随着新一轮西部大开发的推进，国家在《西部大开发“十三五”规划》中进一步鼓励和要求包括贵州在内的西部省份重视水电发展，特别是小水电的建设。截止目前，贵州省开发条件较好的小水电基本开发完毕，受开发条件限制，呈逐年下降趋势，并接近下限。未来贵州省将致力于已有小水电的改造，维护以及管理，特别是在生态文明建设的大背景下，已有水电站的“绿色”修复和改造将成为工作重点。

2.2 贵州绿色水电开发现状

本着水电有序开发与生态文明建设的并行政策，近年来，贵州省水利厅高度重视绿色水电建设，并积极开展了相关工作。

1)政策制定及机构设置方面。按照水利部要求，积极开展绿色小水电创建工作，2017～2018年度，贵州省红旗、牛都、龙宫、方竹、清溪、阿珠、落脚河、印桥、观音岩、诸葛洞、坡恒11个水电站被水利部授予全国绿色小水电称号；67座农村水电站完成安全生产标准化建设达标评级；2018年底，新增装机29.9万kW。为贯彻落实《水利部、国家发展改革委、生态环境部、国家能源局关于开展长江经济带小水电清理整改工作的意见》(水电〔2018〕312号)和长江经济带小水电清理整改视频会议精神，贵州省印发了相关文件，具体落实水电绿色发展的要求。

2)调研摸排方面。针对贵州省部分老旧小水电站由于历史原因，环保认识不足，绝大多数没有建设生态流量泄放设施，不同程度地出现厂坝间减水脱流情况，对河流生态环境造成一定的影响。尤其是枯水季节，部分引水式电站对下游河段造成的减水脱流情况较为严重。

3)项目建设方面。贵州省对已存在的水电站的绿色转型大致分为三类：①对部分带来严重环境影响问题的水电站，不能通过整改实现环境目标的水电站，可考虑退出；②对环境有一定影响，可以通过过鱼措施和下放生态流量等有效措施实现生态环境目标的水电站，可以通过整改，经论证后整改保留；③对位于支流敏感区的农村小水电，承担一定的扶贫、防洪、供水任务且不产生严重环境影响的，经论证后可以整改保留，继续发挥其对扶贫及地方经济社会建设的有利作用。2016～2018年，实施了13个农村水电扶贫工程项目，11个项目县均属于国家级贫困县，项目每年将不低于6%的中央投资收益1 591.38万元打入县政府指定账户，惠及贫困村90个建档立卡贫困户9 231户，贫困人口34 124人，截止目前已累计缴存了2 452.26万元。2019年贵州省继续实施了3个农村水电扶贫工程项目，总装机容量5.05万kW(2.3万kW为扶贫装机)，总投资62 414万元，其中中央补助资金9 200万元，省级配套资金736万元。今后每年度业主将缴存收益金额约550万元，惠及项目县广大贫困人口。实施增效扩容改造项目65个，生态河流改造项目53个，改造后将增加装机4.96万kW，新增发电量28 388万kW·h/a。项目的实施，将助力贵州脱贫攻坚，对推动乡村振兴，具有实实在在的经济社会效益[24]。

4)平台建设方面。积极推进小水电生态流量监管平台建设。贵州省水利厅正在与省大数据管理局对接，建立农村水电大数据信息系统，目前，已编制完成农村水电大数据服务方案，方案包含小水电生态流量监测平台，届时可将小水电生态流量监测数据接入平台，实现实时监测和预警管理，并计划到2020年建成上线试运行。

2.3 贵州省绿色水电转型带来的环境影响评价

相较于常规能源，水电具有投资少，回报快，无污染排放等特点，但同时水电开发也会给区域生态环境造成一定的影响。结合贵州省地形地貌特性以及水电开发现状，本节主要从以下几个方面综合评价水电开发对区域生态环境的影响。

1)对水文、泥沙和气候的影响。水电开发中的大坝建设阻隔以及水库蓄水调节引起的水文、局部气候和泥沙运移变化对自然流域的水流形态、水质、水温、蒸散发、空气湿度等自然要素的影响不可忽视。具体地，根据水库调节调度规则，实际流量的调节程度越大，对河道以及周边的环境及水生生物产生的影响越大。对贵州省而言，部分水电站在丰枯水期都用来蓄水发电的现象较为普遍，这将直接导致河流下游的断流，从而严重破坏下游的生态环境系统。对泥沙影响方面，对挟沙量大的河流，水库蓄水后使得上游河道流速减小，挟沙能力降低，容易造成库区及上游河道的淤积，危及水电站的正常运行。与此同时，水库下游河道由于流速增加，加大了对河道的冲刷，影响岸坡稳定[25]。贵州省作为长江流域和珠江流域上游的重要生态屏障，森林覆盖率达到57%，大多数河流的挟沙量都较低，所以该地区大坝导致上游河段的淤积影响相对较小。此外，修建大、中型水库后，会大面积增加河流的水面面积，从而增加当地的水面蒸发量，使得空气湿度增加，会对局部小气候产生一定的影响，需要结合当地的实际情况，准确深入地评价其对当地环境、农业和社会等的影响。

2)对流域生态的影响。河流水系的联通是水生生物系统健康的必要条件，水电开发带来的河流联通性破坏，会不同程度影响水生生物系统。对贵州省的水电站而言，支流一般源短，流细，水急，水生生物特别是洄游鱼类分布较少，所以在支流上的水电站对水生生物系统的影响较小。而干流的水生生物分布较为丰富，水电站的开发将不可避免地影响干流的水生生物生存环境，应予以重视。此外，水电开发后，由于水文情势的变化，库区河段水生生物的群落结构会逐渐从河流转向湖泊。具体体现为浮游藻类的增加，浮游动物的种类数量也会明显增加，喜激流的山溪鱼类会被喜静水的湖泊鱼类取代，洄游性鱼类的种类和数量急剧减少。贵州省水电项目面临同样的问题，需要进一步评估应对[26]。对岸边生物而言，由于贵州省岩溶地貌分布较广，所以大多河流河谷下切较深，岸坡陡峭且大多为裸露的岩体，只有零星的灌木分布。因此，贵州省的水电站水库蓄水淹没对动植物影响较小。

3)对社会发展的影响。一般地，水电开发对社会方面的影响程度受工程规模的影响较大，规模较大的水电工程对区域社会经济的贡献较大的同时也带了较大的淹没损失和移民压力。鉴于贵州省的河谷下切较深，岸坡陡峭，且水库回水面积较小，其产生的淹没损失和移民压力相对较小[27]。与此同时，随着水电开发的进行，部分水库形成了高原湖泊景观，一定程度推动了地区旅游业的发展。

总体而言，由于贵州省岩溶地貌分布广、植被覆盖率高，境内大部分河流具有源短、流细、水急，河谷下切深，河流含沙量少等特点，贵州省水电开发对生态环境的影响相对较低，具有先天优势。随着贵州水电开发的绿色转型，在国家及地区相关法律保障下，通过加强库区水土保持、水底清淤、水生生物保护以及水环境监测与治理，不断推进环境友好工程——“绿色水电站”的创建，进一步实现科学发展，人与自然和谐共处[22]。

3 对贵州省绿色水电发展的几点思考

生态文明建设是国家人民福祉的共同事业，推进生态文明建设对破解我国可持续发展的种种难题有决定性的意义。绿色水电工程建设与实践是新时期水利水电工程建设与转型的重要机遇。通过水、生物多样性、生态服务、气候变化弹性和文化等多维管理，增加河湖生态系统恢复力，达到维系生态和人类社会经济发展的可持续性，是绿色水电发展的主要宗旨。贵州省作为我国水能资源丰富的省区之一，水电建设发展处于重要的升级阶段，同时也面临其带来的生态环境风险，针对贵州省的绿色水电需求，作者总结和归纳以下几点思考和展望：

1)坚持将小水电的绿色发展作为未来的重点：绿色水电为解决水电开发与生态文明建设的矛盾提供了很好的途径，在今后的水电建设、管理、修复与改造中应当始终本着“绿色”和 “低影响开发”的理念。

2)有序推进绿色小水电开发，保护生态环境。对于支流水电站(主要为小水电)，改造的重点是生态流量增放设施的建设和改造。对于干流水电站，重点需要增设或升级过鱼通道和其它满足过鱼需求的生态设施。

3)生态监控系统的建设，对与生态环境相关的关键节点进行监控系统建设。结合贵州省在大数据领域的优势，积极建立农村小水电大数据信息系统，系统管理全省小水电工程，做到数据实时传送、及时共享、智慧处理等。及时评估水电开发和运行对生态系统的影响，通过及时预警预报做到提前预防和及时处理。

4)对部分位于自然保护区等敏感区，但对环境影响不明显的水电站，可以通过生态措施改造实现其环境功能，而不宜一刀切的全部退出，否则将造成国家和地方政府的重大损失。这里以贵州省思南县七里塘电站为例进行具体说明。七里塘电站于2014年4月投产运行，目前电站处于正常运行状态。电站水库主要任务为发电，兼顾防洪，同时库区承担部分乡村的供水、灌溉等其他综合服务功能。该电站开发方式为坝后式，厂房位于大坝下游左岸，引水距离300 m，需有生态流量下放措施。根据《贵州省环境保护局关于对〈贵州省思南县七里塘水电站工程环境影响报告书〉的批复》，下泄2.86 m3/s的生态环境用水，确保大坝至厂房约300 m河段不发生减(脱)水。目前，在枯季停机蓄水期间电站采用调节机组导叶角度控制下放适宜的生态流量，但未建设生态流量在线监测设施。环评要求外购鱼苗增殖放流，在鸭子头、邵家渡支流禁止梯级开发并加强保护，运行管理人员生活污水推荐采用成套污水处理设施进行。根据《七里塘水电站工程建设项目竣工环境保护验收调查报告》结论，七里塘电站基本落实了环保措施要求，项目周边水环境较好地满足相应标准要求，不存在水环境污染和水生态破坏问题等其他生态环境问题，对当地生态环境影响较小。总体而言，一方面是七里塘电站合法合规建设，经济、社会和环境效益明显，并且环保措施基本达到要求，对当地环境影响较小；另一方面，七里塘电站对思南县脱贫攻坚、经济社会发展影响重大。而在2016年，贵州省有关部门批复建立思南县四野屯自然保护区，使得七里塘水电站成为拟拆除水电站。类似七里塘水电站，同时兼顾生态环境保护与当地经济建设的水电站，应当深入调研，权衡社会经济与生态环境保护，谨慎决策，做出权益之计。

5)坚持妥善安置移民和保护河流生态作为水电建设的重要前提。移民是水电开发的重中之重，需要妥善安置库区移民的再就业问题，移民政策需要具有连续性和长期性。其次，做好河流生态的前期调研；控制或尽可能降低施工期对河流生态的影响和破坏；工程设计充分考虑对河流生态的影响，建设鱼类过坝通道，包括近自然的基床环境、丰富的流场环境、以及多样化的空间形态等。

6)针对河源地区的河道，蓄水能力较弱，应该探索增强上游河源地区流域的涵蓄水能力，增加蓄水工程的建设，提高流域径流的调蓄能力。

7)加强科技创新，完善技术标准体系。根据国家及贵州省水电开发和生态文明建设需求，发展包括大数据在内的优势研究方向，建立和完善野外观测试验站网，构建“水电-生态”实验科研平台，提高室内分析测试能力，形成绿色水电基础研究与应用技术的实验基地。其次，完善、补充已有的水电设计、施工技术标准，着重完善生态保护技术标准体系显得尤为重要。

8)开展国际绿色水电合作，建立互利共赢的长期合作关系。与国际知名院校、研究机构、科研中心建立合作关系，实现项目合作与资源共享，同时引进新理论、新技术、新方法，提高创新能力，解决亟待解决的问题。

绿色水电通过水、生物多样性、生态服务、气候变化弹性和文化的多维管理，增加河湖生态系统恢复能力，达到维系生态和人类社会经济发展的可持续性，是新时期水利水电工程建设与转型的重要机遇。随着我国水电开发的不断深入，绿色水电的内涵需要不断补充完善。贵州省作为我国水电开发的重要区域，坚持绿色水电开发、运行、修复显得尤为重要。针对贵州省水电开发的现状与问题，坚持将小水电绿色化作为未来发展的重点，坚持妥善安置移民和保护河流生态作为水电建设的重要前提，结合贵州省大数据产业，坚持有序推进绿色小水电开发，保护生态环境。加强科技创新，开展国际绿色水电合作，将助力贵州省绿色水电的不断前进与发展。