小水电河流生态复苏若干问题探讨

彭文启，韩 祯，王世岩，刘 畅，董 飞

（中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，100038，北京）

一、我国小水电开发利用情况

小水电是指装机容量5万kW及以下的水电站，是国际公认的清洁可再生能源。截至2021年，我国已建成4.7万多座小水电站，年发电量达2 500亿kWh，相当于每年节约7 000多万t标准煤，减少二氧化碳排放1.8亿t。20世纪50年代以来，小水电为我国农村电气化、偏远山区经济发展及能源结构优化作出了重要贡献，也为其他国家尤其是发展中国家小水电开发提供了“样板”。近年，中共中央、国务院先后印发《2030年前碳达峰行动方案》《关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》《关于新时代推动中部地区高质量发展的意见》，均把小水电尤其是绿色小水电作为实现我国“双碳”目标的重要路径之一。

二、小水电河流生态环境问题

由于开发理念和技术条件限制以及违规建设、监管不到位等原因，我国一些地区小水电开发过度，造成局部河段减水脱流甚至干涸断流，影响了河流生态环境。

1.研究层面

小水电改变水流节律及物质循环过程，改变了河段尺度上的生物群落结构，进一步影响流域尺度上生物地化循环过程及河流生态服务功能。小水电由于引水量或蓄水量小，通常会被认为对水流的改变也较小。但研究表明，水流的减少以及由此带来的细颗粒泥沙的沉积，会显著改变下游的生境条件和水生生物群落结构。而这种因水流改变造成下游泥沙输入、营养输入甚至水温特征变化的影响，即便到了退水口下游水流恢复的地方，生境条件也无法恢复。因此，流量的恢复不代表生境的恢复，水生生物群落会在河段尺度上持续受到影响。但是目前并没有研究能够阐明受影响的河段范围，而这个范围对于评估小水电生态环境效应极为关键。

小水电大多建立在山区源头河流。山区源头河流通常拥有独特的栖息地特征，例如较低的水温、较高的溶氧、较快的流速，主要依靠外来粗颗粒有机质输入维持的异养生态系统，为许多区域特有物种提供适宜的栖息生境，同时向下游输送颗粒态有机质、泥沙和生物，在维持整个流域的水文连通性、生物多样性以及生态完整性上发挥着关键作用。

大部分山区河流因为水电建设而改变了水文过程。小型水电站的建设，可能会导致生境条件的改变，尤其是电站取水口下游河段的减脱水影响最为严重，下游河道的湿周、水深、流速在减脱水河段急剧降低，导致该河段内水温升高、溶解氧降低，由水文条件变化造成的生境条件改变，会进一步引起水生生物格局和生态过程的改变。虽然一般认为单一小水电产生的生态环境影响极低，但在大规模开发的背景下，在一条河流或一个小流域上建设多个小水电，其累积效应对河流/流域尺度的生态系统产生了显著影响。以瑞士为例，瑞士早在1880年开始水电建设，在这种对山区河流影响最广泛和最强烈的人类活动影响下，现在瑞士没有一条主要河流在其整个流程可以自然流动，并且只有不到10条河的不间断距离超过15 km。

相对于自然河流，小水电开发河流大型无脊椎动物和鱼类的生物多样性明显偏低。王强等（2013）通过长期跟踪试验分析表明：引水坝修建后，库区逐年淤积，河流生境的异质性和多样性丧失，坝下形成减水河段，河流生境面积缩小，浅滩—深潭交替的河流生境结构被破坏，其影响河段鱼类多样性普遍偏低。赵伟华等（2015）的研究表明：梯级水电开发对云南景谷河底栖动物群落结构影响显著，从空间来看，库区底栖动物所受影响最大，减水段次之，混合段受影响较小。

此外，小型水电站的大规模建设也极度加重了河流生境破碎化程度。图1展示了不同类型水电站对水流改变和生境破碎化影响的程度，小型水电站引起的河流破碎化程度并不低于大型水电站。

图1 不同河道内构筑物对河流破碎化和水流节律改变的影响

2.实践层面

根据2018年生态环境部排查结果，长江流域的2.43万座水电站中，未建设生态流量泄放设施的约占42%，造成坝下河段脱水的约占9%，预估造成脱水河段长度超过4000km。部分河流进行了高强度、高密度的开发，致使333条河流出现不同程度断流，断流河段总长1 017 km（审计署办发〔2018〕3号）。同时，密集的闸坝建设造成河流生境高度破碎化，尤其是引水式电站引水导致水文过程节律变异严重、水域面积减少或消失，鱼类适宜生境减少，生存空间大幅度压缩。

2016年以来，历次中央环保督察都把小水电及涉小水电河流生态环境问题作为重点任务。2016年，首轮中央环保督察向广西反馈督察意见时提到“多个国家级自然保护区核心区或缓冲区内，存在违规开发小水电问题”。2017年，祁连山国家级自然保护区生态环境问题通报，中央环保督察组向福建、湖南、四川反馈意见时，都点名了小水电。2021年，中央环保督察云南、河南、广西、湖北、贵州等5省份时再次指出了小水电违法违规建设、压占各类自然保护地、影响下游湿地生态及水生生物生境等问题。同年12月，水利部印发《关于复苏河湖生态环境的指导意见》，水利部办公厅印发《“十四五”时期复苏河湖生态环境实施方案》，明确了要强化小水电生态流量监督管理，保障河湖生态流量。

三、近年小水电河流生态保护修复的工作成效及存在问题

1.以小水电分类整改为契机，以生态流量监管为抓手，小水电河流生态保护修复制度依据基本建立

2018年以来，为全面贯彻落实习近平生态文明思想，水利部联合发展改革委、生态环境部、能源局等有关部门率先在长江经济带开展小水电清理整改，并把全面落实生态流量要求作为整改的重要内容。2019年8月，水利部与生态环境部联合印发《关于加强长江经济带小水电站生态流量监管的通知》，对科学确定小水电站生态流量、完善生态流量泄放设施、做好生态流量监测监控、推动小水电站开展生态调度运行、建立小水电站生态用水保障机制以及强化生态流量监督管理均提出了明确要求。为指导各地做好小水电站生态流量监管平台建设工作，2019年12月，水利部出台《小水电站生态流量监管平台技术指导意见》，统一了小水电站生态流量监测设备、数据传输及监管平台等技术要求。2020年9月，水利部、生态环境部联合印发通知，将长江经济带小水电站生态流量监管文件适用范围调整至全国范围执行，为长江经济带以外地区小水电站生态流量监管工作提供依据。2021年12月，水利部与有关部门联合出台《关于进一步做好小水电分类整改工作的意见》，把修复河流生态环境摆在压倒性位置，从生态系统整体性和流域系统性出发，对小水电分类整改提出明确要求。同月，水利部又与生态环境部联合印发《关于进一步加强小水电站生态流量监督检查工作的通知》，明确了小水电站生态流量监督检查的主要内容、组织实施及结果应用，推动小水电站生态流量全面落实，促进绿色发展。2021年12月底，水利部联合发展改革委等7部委召开视频会议，研究部署推进黄河流域小水电清理整改工作。

上述文件的出台，为解决小水电河流的生态环境问题找到了路径和方法，在政策文件落实过程中，也有效解决了一些小水电河流长期未能解决的生态环境问题。

2.近年小水电清理整改成效显著，但小水电河流生态保护修复的科技支撑亟待加强

2018年以来，水利部会同有关部门组织指导长江经济带省市完成2.5万多座小水电清理整改，已有3 500多座电站完成退出，2.1万座电站完成整改，落实生态流量并接入统一监管平台。通过一系列工作，河流生态环境得到有效修复，总体开发强度下降15%。

相比之下，小水电河流生态环境影响相关的科学研究已经严重滞后。Couto和Olden在2018年对小水电相关文献进行分析发现，虽然小水电占现有水电站数量的91%左右，但明确开展小水电相关研究的还不足5%，大部分国家从2000年以后才开始注重小水电相关研究。由于小型水电站主要建设在源头河流，而源头河流通过向下游输送颗粒态有机质、泥沙和生物，在维持整个流域的水文连通性、生物多样性以及生态完整性上发挥着关键作用，因此小水电大规模建设的生态环境影响可能会通过累积效应体现在整个流域尺度，进而对整个流域的生态保护产生重大影响。但是累积效应是如何发生的？累积效应在哪个空间尺度上表现得更为显著？需要定量化的研究来阐明小水电建设数量或相对距离对河流生态系统的影响。

从上述几个科学问题过渡到小水电河流修复实践中，主要还存在以下几方面问题：

一是小水电退出重点解决违法问题，纳入退出类的项目基本为位于自然保护区核心区和缓冲区的小水电，因为缺乏小水电水文连通性及其生态效应的科学认知支撑，对于如何评估“叠加累积性影响”及过度开发问题考虑较少，或者难以考虑。

二是分类整改重点集中在“一站一策”，因为基本缺失小水电河流生态问题科学诊断及生态修复目标科学确定的理论与方法支撑，对单个项目考虑得多，对河流整体保护修复考虑得少。

三是措施完善上大多集中在生态流量方面，而生态流量泄放基本按照坝址多年平均流量的10%控制，没有考虑河流天然来水和生态需水过程，存在“一刀切”现象，基本难以考虑小水电河流的水文特点与生态保护对象的水文需求，在体现生态流量的科学内涵方面尚有较大差距。

四是因为缺失小水电河流生态修复理论与方法的支持，对河流连通性恢复、重要生境保护修复等措施考虑较少，部分实施方案甚至难以提出相关要求，更遑论从河流生态系统整体复苏角度提出修复方案。

五是退出类小水电生态影响后评估缺乏。因不论是针对小水电拆除工程拆除方案本身，还是拆除后的生态影响，系统的研究案例极少，该方面标准、规范仍是空白，水电站拆除工作往往难以做到完全生态友好，并实施有效的生态修复，生态影响遗留甚至引发次生生态风险的问题可能逐步显现。

四、小水电河流生态复苏保障对策

1.充分认识小水电站在河流生态修复中的支撑作用和巨大潜力

小水电站多位于山区源头河流和中小河流，相比大江大河，小水电所在河流的生态系统组成更加简单，生态系统更加脆弱，生态功能易受到破坏。作为水利水电工程的一种，小水电站所调控的水文过程、水沙过程及河湖地貌过程等物理过程，既是影响水生态系统结构与功能的决定性过程，也是退化生态系统修复的先导过程，水生动物、水生植物及河滨带湿地植被的生态过程乃至生态功能，无不受到上述基础物理过程的显著影响。除发电外，部分小水电站还承担防洪、灌溉、供水等综合利用任务；大多数绿色小水电示范电站在保护和修复河流生态、复苏河湖生态环境、增进民生福祉、安全生产标准化建设等方面发挥了示范引领作用。因此，小水电站不仅是水资源开发利用的基础设施，同时也是修复河流生态系统、复苏河湖生态环境的关键手段。

2.大力夯实小水电河流生态水文过程研究基础，为复苏河流生态环境提供坚实科技支撑

（1）揭示小水电（群）河流水文连通过程变异及其生态效应

要以河流为单元，以小水电（群）—水文过程变异—生境质量退化—水生生物响应为主线，针对小水电（群）不同扰动方式与强度，解析水文连通过程时空变异规律；定量分析流域水文循环及河流物质通量变异与水文地貌变化特征，形成小水电河流水文连通阻隔影响机制认识；研究不同扰动梯度下物理栖息地条件变化驱动下的河流水生生物个体—种群响应规律，揭示小水电河流水生生物多样性及生态系统功能的影响机理及其尺度效应，为小流域小水电（群）生态影响监测评估、小水电河流生态修复等提供基础理论支持。

（2）基于生态阈值理论提出小水电叠加累积性影响评估办法

要在小水电河流小水电水文—生态响应机制研究基础上，针对小水电河流流域水文生态特征及小水电（群）多时空尺度生态影响特点，建立综合河流水文连通性要素、生境理化指标和生物学特性，以及河岸生态质量等的小流域小水电（群）生态影响监测评估指标体系；针对小流域小水电（群）生态影响监测评估的关键控制指标，从生态阈值角度科学评估小水电开发对河流生态系统的“叠加累积性”影响，为在流域尺度提出小水电综合布局与开发利用的“适度”规模提供机理支撑。

（3）建立基于生态水文基线理论的小水电河流生态修复理论与方法体系

针对小水电河流生态保护修复目标确定在整条河流考虑方面缺乏科技支撑的难题，在小水电河流小水电水文—生态响应机制认知基础上，开展小水电河流生态水力学模型研究，形成小水电（群）水文连通性变异及生态效应的模拟技术方法；研究以维持及恢复小水电河流生态良好目标、实现水能资源开发与生态保护双赢为导向的小水电河流生态修复目标确定技术方法；针对小水电（群）生态影响的主要问题，重点研究以河流水文连通性理论为依据、面向减脱水段水文过程保护的引水比例与生态流量调控对策方案，小水电拆除河流（段）生态修复等，形成小水电河流生态修复的理论与方法体系。

3.探索建立小水电河流复苏的体制机制，为巩固河流生态复苏成果提供制度保障

一是国家层面尽快出台相关政策，鼓励更多具备条件的地区以县域或流域为单元开展小水电“智能化改造、集约化管理、物业化运维”试点。通过政府出资、资源入股等形式，建立并依托小水电集中运行与信息管理平台，在现有安全生产、生态流量下泄监管等平台功能的基础上，拓展水文、水质、底栖动物、鱼类及水生植物等生态系统全要素监测和数据统计分析功能，为小水电河流生态复苏提供系统全面的数据支撑。

二是依托绿色小水电示范创建，推动建立健全小水电河流生态复苏的配套激励机制。引导地方水利部门积极协调发改、财政等部门，在典型流域探索建立生态电价补偿机制。同时积极通过绿色信贷、绿色债券、碳排放交易等经济调节手段，充分调动小水电业主积极性，促使其在按要求泄放生态流量的基础上，开展生态水文过程综合调控、泄放设施或生态设施改造、生态修复方案设计、减脱水河段生态修复和生态调度相关技术方案研究等。

三是加强小水电复苏河流生态环境的舆论引导与科普宣教。在全面总结各地小水电清理整改成功案例和生态修复成功案例的基础上，推动社会公众科学客观看待小水电在绿色发展、转型升级中的问题，扭转部分区域小水电“污名化”现象，结合近年小水电在河道下游湿地越冬候鸟、河道内鱼类等敏感物种保护方面的典型案例，讲好小水电在生态保护领域的“中国经验”“中国故事”，向社会公众普及小水电在复苏河流生态方面的重要作用和巨大潜力。

五、结 语

“十四五”期间，水利部提出了小水电“绿色、安全、智慧、惠民”的总体发展目标，针对小水电分类整改与生态流量监管研究形成一系列政策文件，为小水电河流生态复苏创造了良好的制度环境。

与此同时，小水电生态流量与下游河道减脱水防治的相关标准、导则和规范不断出台，小水电河流生态修复实践随之逐渐深化。但相比大江大河生态保护修复，小水电河流生态复苏科学研究的深度广度、生态恢复效果监测评估、体制机制创新等方面仍存在明显短板。

下一步，应首先大力夯实小水电河流生态水文过程科学研究基础，客观评估小水电对河流生态系统的叠加累积性影响，从流域尺度制定可行的生态修复及合理的开发利用方案，实现开发与保护“双赢”，明确小水电开发的“适度规模”；其次，应选择典型流域，在全流域尺度开展小水电河流生态复苏实践，并对复苏效果进行跟踪监测评价，滚动反馈不断优化复苏方案；第三，应从反映生态修复和治理成本的小水电生态电价入手，不断建立完善小水电河流生态修复的体制机制保障，同时做好小水电复苏河流生态环境的舆论引导与科普宣传，充分发挥小水电在维护河流健康生命、保障河流功能永续利用等方面的积极作用。 ■