我国水能工程发展现状及其对生态环境的影响研究

苏锋，甄梅楠，刘孝刚

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

1 我国水能工程发展历程

水能资源主要是水体的动能、势能和压力能等机械能的利用。自由流动的天然河流的水流和水位落差，称为河流的水能资源。广义的水能包括海洋、河流、潮汐能等资源，狭义的水能主要指的是河流的水力资源。水能是一种清洁能源和可再生资源源，其分布广泛，在利用过程中可以多次循环利用，且利用过程中不消耗原料，是一种被公认的绿色能源。但是全世界已经得到开发利用的水资源只有不到30%。目前，水能的主要利用形式是水力发电，所谓的水力发电指的是将水的势能转换为动能，再将动能转换成电能。

我国河流众多，是世界上水能资源最丰富的国家。但是我国的国土资源十分广阔，所蕴含的自然环境气候也是多种多样，在不同的气候影响之下，河流的分布并不是十分均匀，从而导致我国不同的区域对水资源的储存量并不一致，水能资源的分布不均，进而造成了地区上的差异，水资源主要集中于西部地区，黄河上游，长江上游上段的干流金沙江和支流雅砻江，乌江以及与金沙江并流的澜沧江，怒江等等河流。这些河流具有着丰富的水能资源，可以利用这些水能资源建立起水电发电站，为我国社会的进步贡献能源，根据相关的调查研究，表示西南地区的水能资源蕴藏量约为212亿千瓦，基于全国的首位可占据年生产总额的68%。

2 水能的生态能源属性及评价

2.1 开发利用水能资源对生态环境的有利影响

（1）发挥防洪作用，减缓洪水灾害对生态环境的破坏。在进行我国水资源的利用过程中，需要构建完善的能源利用体系，水能资源的开发与利用是其中至关重要的组成部分，大型或者是中型的水利水电工程，在进行修缮和运行的过程中，能够保证周围区域的健康稳定，发展发挥抗洪，供电，运航，运水等等诸多至关重要的基础设施职能，例如水利工程中水库能够蓄养水源，在洪涝灾害来临之际能够起到阻拦洪水的作用，保护大坝下游两岸人民的生命财产安全，避免洪涝灾害造成的破坏，同时水利水电工程还能够有效的避免因洪涝灾害而造成的流感瘟疫等等疾病的肆虐，从根源上杜绝因洪涝灾害而导致的灾民安置问题，同时还能够开发利用水能资源，保护生态环境。

（2）替代燃煤发电，具有显著的环境与生态效益。随着近些年来我国社会经济的飞速发展可持续发展理念以及构建一个新型节能降耗的社会发展形势，已经成为了我国发展的主流态势，而且可持续发展也是世界目前各国的努力方向。可持续发展实施计划明确指出要从根源上降低传统能源造成的环境污染效应，并且杜绝不可再生能源的破坏式开采挖掘。尽可能的减慢不可再生能源枯竭的速度。大力发展清洁能源和可再生能源，而且这些清洁能源还会促进环境的健康稳定发展，不会产生伴生的污染物。总体来说，最中心的思想是以提高生态效率，减少能源的损耗来改变目前的不可持续的发展状态。据数据调查统计显示，我国2020年水电装机已达到2.5×108kW，按年平均利用小时4000h计算，发电量为10000×108kWh，相当于约5×108t原煤的发电量，可减少排放CO29.26×108t，SO2631×104t，NO2252×104t，烟尘227×104t。上述数据可以显示利用水能资源进行开发，可以有效的代替传统的煤炭开发发电体系，并且大量降低大气污染，有效的缓解温室效应，对于生态环境的保护来说，有着积极的促进作用。

2.2 开发利用水能资源对环境与生态的不利影响

（1）大坝拦截河道对水生生物的影响。水能资源利用过程中，兴建大量的水利水电工程，能够实现能源的开发利用，但是其中某些水能工程的基础设施，很有可能对生态环境造成一定的影响，例如大坝工程会对河道形成拦截，从而改变水生生物的生活环境，这就对生态系统产生了不利影响，尤其是对鱼类的生活与作息，造成了一定的破坏。从根源上来说，水能工程所形成的水利设施与天然的水体相比，有着极为明显的区别，水文条件会产生较大的变化，进而使栖息环境受到一定的波及，水库比较适合静水生活的鱼类，并不适合急流水生活的鱼类，长期的影响下很有可能导致鱼类的排卵交配等等生产活动受到影响，进而阻断鱼类之间的生物物种交流，不利于整个生态环境的发展繁衍。因此要针对水库大坝的阻断作用设置相应的洄流通道，不会对洄流性鱼类造成较大的影响，可以采取相应的应对措施，将影响降到最低

（2）水库蓄水引起的环境与生态问题。水能工程修建的水库相较之于纯天然的河流来说，自净能力有着明显的降低，而且并不具备较强的生态恢复能力，在日常的发展过程中，水质容易受到有机物重金属等等物质的影响产生较大的污染，如果污染没有及时的进行处理，污染源没有及时的被发现，那么水质的污染很容易影响人类的健康生活。出库低温水可能造成坝下游一定距离内的鱼类推迟产卵期，并对周边农作物和水生生物产生不利影响。水库蓄水后可能诱发地震，库岸由于浸泡、水位升降变化，可使已有的崩塌、滑坡体失稳引起新的崩塌、滑坡等地质灾害。

3 水能的生态安全、能源安全意义

水能资源作为我国重要的清洁可再生资源，尤其是在开发过程无“工业三废”等产生等优点，再结合当前过度依赖矿石能源的背景下，水能资源的开发利用，用于替代矿石能源的利用，在相当程度上相当于保护了生态环境。水能资源的开发利用，具有可观的环境效益和经济效益。具体来说，水能资源的开发利用可以优化能源结构、减少温室气体的排放、最终促进社会经济的可持续发展。此外，水能工程能够在防洪、灌溉方面，发挥更好的生态功能。譬如，已建的黄河小浪底工程，除了具备防洪和发电等功能，而且在保护黄河中下游生态环境方面还发挥了重要作用。除此之外，水利工程的生态功能也体现于河口湿地的保护，使河床下切等。在建的大柳树工程对于黄河宁蒙段的生态也具有积极影响。珠江上游在来水很少的情况下，可能会发生海水倒灌，对周边地区尤其是澳门的供水造成影响。水能工程除了发电、防洪、灌溉、航运、旅游等功能以外，还有保护生态的重要功能。

4 水能工程的技术、体制、管理创新

4.1 水能工程的开发方式

水能资源是可以被称作资源分布最广泛，且利用效率最高的一类能源。据报道，全世界的水能开发比重占可开发利用水资源的15%左右。改革开放后我国的水电事业发展突飞猛进。截至2018年底，中国水电总装机容量约3.5亿千瓦，稳居世界第一。结合我国水资源的优势与特点，我国水力发电的重要选择之一为小型水力发电。水电站是水、机和电的综合体。水电站有多种形式，按资源类型分类有抽水蓄能电站，潮汐电站，波浪能电站。按开发方式分，有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站和集水网道式水电站。按调节性能，水电站可分为多年调节水电站、年调节水电站、季调节水电站、日调节水电站，以及径流式水电站。根据集中水头的方式可以将水电站分为高水头水电站（水头＞200m）、中水头水电站（水头为40～200m）和低水头水电站（水头在40m以下）。

4.2 水能工程的生态环境管理历程

自20世纪80年代开始，我国逐步建立了比较全面的水电环境保护管理法规体系。1988年至今，我国颁布了《水利水电工程环境影响评价规范》《江河流域规划环境影响评价规范》和《环评法》等法律法规，形成了规范的水电规划、设计、建设、运行全过程的环境管理技术体系。《河流水电规划编制规范》《水电工程环境保护设计规范》《水电工程竣工环境保护验收调查技术规范》等一系列规范导则的颁布，初步形成了水电工程环境保护规划设计标准体系，为水电开发方案的决策以及工程实施过程中的环保措施落实，都发挥了非常重要的作用。《环评法》及相关法规中特别指出，对已经实施规划的典型流域需要开展梯级电站环境影响评价。

4.3 水能工程的生态环境管理体制创新及建议

4.3.1 加大生态环境保护力度，处理好保护环境与生态的关系

（1）加大水电环保力度。统筹水电开发与环境保护，加强水电开发前期研究和环境论证，扎实推进重点河流（河段）水电规划环评工作，严格落实规划环评要求，做到生态优先，合理布局。强化水电项目环境影响评价工作，科学论证项目的环境合理性；研究制定强有力的环保措施，需要重点落实在水生生态保护、陆生生态保护以及生态流量保障等措施，实现科学有效的保护流域生态环境。加强流域环保措施的效果跟踪及监测，对项目实施的环保措施的实施效果进行科学评估。积极进行水电规划项目过程中的环境影响跟踪评价、项目后的评价工作，总结经验，推动生态友好型水电建设。

（2）优化小水电改造思路。转变以扩机增容为主的小水电改造传统思路，根据流域生态和工程安全需要，因地制宜实施以安全、环保为目标的小水电技术改造工作，提高电站安全水平，提升机组运行效率，增加下泄生态流量，加强运行监测监管。为切实改善电站上下游生态环境，今后，实施各类扩机增容、增效扩容等小水电改造，按照现行有效的环保标准进行环境论证和项目环评，增加环保措施，加大生态流量。

（3）实施流域生态修复。作为水电开发生态保护与修复的试点，在长江中上游、金沙江等流域开展了中小流域水电开发后评价，过程中全方位总结了开发经验及教训。结合试点干支流水电开发及生态环境状况，对试点周围环境问题相对突出的流域，采取流域生态修复工作。坚持科学论证、统筹规划，对环境影响较大、具有改造条件的电站，实施生态改造，增加环境保护设施，促进流域生态修复与恢复。

（4）实施流域生态的综合管理。针对水能工程工作的不同时期，需采取不同方式对流域生态的管理开展调控工作。实施的调控措施需要有的放矢，例如在水电建筑的施工期，此阶段容易对周边环境产生较为直接的破坏，适宜采取以技术调控为重点的调控手段。工程运行期间，重点采取管理调控措施，综合利用技术调控与管理调控。因此，水电开发的综合调控体系是技术调控、管理调控及其他方面的调控措施在不同时期共同构建的。

4.3.2 开展流域生态环境综合管理及监测，实现梯级联合优化调度

开展流域水电生态环境综合监测。做好流域综合监测规划。以乌江、黄河、雅砻江、金沙江下游，以及大渡河等流域试点，正在开展的水文生态环境、工程效益、工程安全、以及地震活动等综合监测。为了构建全流域全过程的实时监测，可以在监测过程中建立流域综合监测平台，以形成信息共享、巡视检查及监督管理体系。近年来，正在可开展研究的“互联网+”智能水电站，是一种将水电站与信息技术融合的新型智慧水电站，目的是充分利用物联网、云计算和大数据等技术，将水电工程设计、建造和管理等流程网络化、数字化和智能化。围绕能源互联网进行技术创新，开展“互联网+”智能水电站和智能流域等试点的建设。总之，开展流域生态环境综合管理工作需要加强行业信息化管理工作，促进信息化管理平台的建设，系统掌握监测项目的建设和运行信息，构建项目全过程信息化管理体系，达到为流域管理和行业监管提供支撑的目的。

5 结语

综上所述，生态保护不容忽视，水能工程建设过程中要进一步加强管理，针对不同水能工程的特点进行针对性的治理，从而实现水能工程与生态环境保护的统一。因此，对于我国相关部门来说，必须处理好水能工程与生态环境之间的关系，确保充分利用水能工程取得相应经济、社会价值的同时，还要保证生态环境不受到破坏，实现水能工程的可持续发展。