坪头水电站建设对河流水生生态的影响及保护措施

刘湘春，杨玖贤

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

坪头水电站采用引水式开发，引水隧洞长12.7km，最大引用流量72m3/s，装机容量180MW，多年平均年发电量8.61亿kW·h。该电站具有开发条件优越、施工期短、投资适中等特点。电站投入运行后，对优化系统电源结构、提高美姑河梯级电站供电质量将起到一定作用。同时，还可增加当地的财政收入，促进地方经济与生态环境的可持续发展。

然而，随着坪头水电站工程的建设和运行，原河流生境发生了较大的变化，给水生生物特别是鱼类的生存与繁衍带来一些不利影响，严重时会导致物种消失、河流水生生态系统恶化等问题，河流的生态价值也因此而遭到破坏，故应采取积极措施避免或减缓这些不利影响。

如何减小不利影响，充分发挥坪头水电站建设项目在美姑河流域经济发展和生态环境建设中的积极作用，有效地利用水资源，以实现河流及流域的经济、社会和生态环境的可持续发展，这是坪头水电站建设必须应对的一个挑战。在确保各项生态保护措施实施到位的前提下，可在很大程度上减免工程兴建对河流水生生态的不利影响，将环境损失减低到最低的程度。

2 电站建设对河流水生生态的影响

修建水电工程影响河道水文情势、水域形态及流态等，由此导致河流的营养物质、沉积物、光热条件等变化，这些因素综合起来对河流水生生物产生影响，从而干扰了河流生态的自然过程。河流内生物包括水生植物和水生动物。水生植物主要包括藻类和水生维管束植物。水生动物又可分为浮游动物、底栖动物和鱼类。其中鱼类是最敏感的生物，常用来作为指示河流生态的变化情况，也是水电工程影响下河流生态主要的保护目标。鱼类同时作为人类利用的一种资源，受自然环境和人类活动的双重影响，鱼类的种类、数量及其分布易发生变化。坪头水电站工程对鱼类等水生生物的影响主要反映在分隔阻隔、生存空间、水体环境和人为干扰这些方面。

2.1 分割阻隔的变化影响

坪头水电站闸坝对鱼类起着分割阻隔作用。尽管美姑河流域无长距离洄游鱼类，且闸址上游天然的大跌水本来就阻断了鱼类上溯的通道，但多数鱼类有生殖、索饵、越冬短距离洄游的习性，闸坝阻隔使闸下鱼类失去了进入上游或支流生殖、索饵场所。大坝阻隔使美姑河坪头水电站工程所在河段上下游鱼类交往受阻，将削弱该段鱼类种群生存力，对现有物种的繁衍和生存造成不利影响。

2.2 生存空间的变化影响

2.2.1 水库形成的影响

坪头水电站建成蓄水后，库区河段水面面积增大，流速减缓，泥沙淤积，河床底质等均有不同程度的变化。水域生态环境有利于缓流水类群的饵料生物生长，相应饵料生物的区系组成和生物量均会增加，但适宜急流生活的种群将会减少。

坪头水电站水库形成后，浮游植物可能会显著增加，种类组成将发生很大变化，水库回水区内绿藻门中的盘星藻、鼓藻、水绵等都会增加，蓝藻门的席藻、螺旋藻等也会增加，在水温较高季节可形成优势种群。硅藻门中的脆杆藻、曲壳藻等典型河流型的种类将因失去大量繁生条件而减少。其它适应于缓流水等开阔水面自下而上的浮游性硅藻，如针杆藻、直链藻、小球藻，也可形成优势种群。

浮游动物组成和生物量也将发生较大变化。适宜于广温广布的浮游动物种类组成中，如原生动物和轮虫类的表壳虫、匣壳虫、臂尾轮虫、腔轮虫等会出现；枝角类会出现低额蚤、盘肠蚤、尖额蚤、象鼻蚤等种类；桡足类中真剑水蚤、温剑水蚤、刺剑水蚤等种类会出现。在初期由于有机物质沉积，水中的营养物质增加，浮游动物的生物量也会有较大增长。经过数年后，库区逐渐形成较稳定环境，浮游动物的组成和生物量也将逐步稳定。

水库蓄水后，由于水位加深、泥沙淤积，现有底栖动物组成将发生较大变化，石生种类，如水生昆虫中的蜉蝣目、襀翅目、鞘翅目的昆虫会减少，在深水区将不会存在，而在回水段末端变化不大。水生寡毛类和摇蚊幼虫以及一些适宜缓流水的底栖动物将出现，并占一定的生物量，但数量不会大。总的来讲，底栖动物在组成和生物量上均有减少。

坪头电站为低闸引水发电，水库蓄水后，水面面积增大，水位升高，流速减缓，但因库容较小，为日调节运行，在汛期大流量时，库内水体仍保持一定流态，库区原河道内喜急流态的鱼类仍可维持其生存空间。但在平、枯期流量较小时，随着库内水体水深的增加，水体流速显著减缓，喜急流底层生活的鱼类不适应库区的生活环境，将上移到库尾以上河段。

坪头水电站工程河段，鱼类种群最大的是齐口裂腹鱼，其次是黄石爬鮡。水库形成后，库内可能形成齐口裂腹鱼鱼苗的肥育场。黄石爬鮡适应底栖急流生活，靠腹鳍紧贴石上或在石缝中活动，蓄水后库内泥沙沉积，水深增加，使黄石爬鮡失去急流生活环境，库内种群将消失，闸下减水河段也将仅有很少的种群存在。

2.2.2 减水河段的影响

坪头水电站为引水式电站，电站运行将在坝下形成约15.6km长的减水河段。根据浮游植物的生活环境,可将浮游植物的生态类型划分为半气生种类、静水种类和流水种类。工程兴建后，减水河段变为溪流状态，在河道内潮湿的石头和土壤表面及小水坑、小水沟等水体中，半气生种类和静水种类会增加，减水河段内水生植物的生态类型组成将增加；但同时因水量减少也将使浮游植物生存空间减少，导致其生物量和数量减少。

坪头水电站建成后，由于电站引水，在枯季该段主河道将变成多滩的小溪。生活在其中的浮游动物由于体形微小，有水及微量食物就能生存，种类不会有显著的变化，但数量将会减少；同样，生活在其中的底栖无脊椎动物种类和数量亦将减少。

电站建成后，减水河段原有部分河床水面缩减，水生藻类和低级动物等鱼类饵料滋生缓慢，数量减少，尤其是动物性饵料将生长更慢，数量更少，因此鱼类将丧失部分水体环境，鱼类资源将减少。

2.3 水体环境的变化影响

在电站施工期产生的废水可能使局部水体 pH值和SS含量升高、溶解氧降低，对鱼类生长、繁殖造成一定影响。这在水环境容量较大的情况下影响不大，但在水环境容量较小的河段，若生产废水及生活污水不进行处理直接排入水体，将对河流水生生态产生较大的影响。工程施工期对鱼类的不利影响是暂时的，施工结束后，绝大部分影响将随之消失；但一些工程的施工期较长，对鱼类自然生命进程的干扰超过了其承受范围，其种群的恢复将很困难。

坪头水电站工程在运行期对河流水质一般不产生污染，且电站水库为典型的混合型水库，水库库水全年替换相当频繁，水库的形成对水体水温基本无影响，因此对河流水生生态基本无影响。

2.4 人为活动的变化影响

坪头水电站工程施工期间产生的噪声、爆破振动等会惊扰鱼类等生物的栖息，致使其活动空间减少。一些鱼类(如裂腹鱼类、爬鮡类)是肉质鲜美的经济食用鱼，施工人员等可能会大量捕食，过度捕捞将导致这些鱼类资源趋于枯竭。

在引水发电形成的减水河段内，较小的流量为电鱼、毒鱼等鱼类捕捞提供了机会，这也是对鱼类的潜在威胁；河床曝露后，河道内挖沙采石等也会严重扰动河床底质。这些人为破坏同水量减少一起将导致鱼类在减水河段内消失。

3 水生生态保护措施

人类社会发展与河流系统密不可分，河流系统不可避免地受到人为活动的干扰。河流生态保护并非是不加利用、保守的保护，而应该从维持河流生态系统健康的角度，既保护河流生态系统的基本结构和功能不受到伤害，生态系统的各种功能(物种流、能量流、物质流、信息流和价值流)都能正常进行，又能够为人类提供各种需要的服务，使其具有可持续性。对于水资源的开发利用，人类活动产生的干扰是发生、传播到消散的一个过程，应尽量减少不利影响的发生，保护原河流生态系统功能和结构的基本稳定；对于不可避免的影响，应采取积极的治理或补偿措施，使损失降至最低。

生态系统的健康应包含两个方面：一是满足人类社会合理要求的能力；二是生态系统自我维持与更新的能力。前者是后者的目标，而后者是前者的基础。健康的生态系统能满足人类的合理要求，并且具有可持续性。

3.1 保护原则

针对电站对河流水生生态的影响程度，应因地制宜地制定相应的生态保护措施。修复性保护措施主要采取栖息地保护、补偿性增殖放流等，在强化渔政管理的基础上，使鱼类资源得到有效保护。

针对水生生物资源在河流水生生态系统中的主体地位和不同水生生物的特点，以资源保护为重点，实行多目标管理；在保护措施上，立足当前，着眼长远，分阶段、有步骤地加以实施。

坚持因地制宜的原则，根据资源的区域分布特征，确定水生生物资源保护措施；以资源增殖、水域污染防治及生态补偿为重点，维护工程影响区域以及美姑河流域的生态环境，保护工程影响区的生物多样性。

3.2 下泄生态流量

电站引水发电运行将使坝下原本连续的自然河流水量急剧减少，形成减水河段。减水河段水量小，枯期大部分成小溪状的浅滩，阻断鱼类的正常通行。虽然水库和减水河段河湾水较深，水流平缓，可基本保证鱼类隐蔽、越冬场所，但又与喜急流鱼类难适应缓流的特性相矛盾，因此，河段的大幅减水对鱼类的生存及过流是一个极大的威胁。保证鱼类过流活动及生存必须的水深、流速条件，是枯期鱼类栖息地需水的要求。而在繁殖期的丰水期，应保证栖息地内有足够的水流条件刺激以满足鱼类繁殖的要求。

坪头水电站闸、厂址间河道长约15.6km，电站运行后该河段将成为减脱水河段，对水生生态产生一定影响，需下泄适当生态流量，补偿因工程运行对生态环境的影响。经综合分析确定下泄1.05m3/s的生态流量。

工程河段闸、厂址区间有古里阿觉沟、伞地沟、四曲沟和列尔沟四条常年流水支沟汇入，支沟多年平均流量1.68m3/s，最枯月流量0.37m3/s，可在一定程度上减缓河道减水的影响。支沟流水与闸址处下泄的生态流量叠加后，坝下11.88km下游最枯月流量可达1.42m3/s。

在水工布置方案上，根据进水口、泄洪冲沙闸的布置，在进水口下部设置环保流量泄水孔，孔径φ500mm，全年泄放1.05m3/s生态流量。孔入口中心高程890m，比冲沙闸底板高程高出4.0m，采用预制钢筋混凝土管预埋，出口设置在冲沙闸护坦斜坡段处，不设控制闸门，可保证常年放水。下泄生态流量后，减水河段将满足基本的鱼类栖息条件，同时亦满足环境用水和景观用水的要求。

3.3 增殖放流措施

鱼类人工种群建立及增殖放流是目前保护鱼类物种、增加鱼类种群数量的重要措施之一。采取人工增殖放流，不仅可以对那些种群数量已经减少或面临各种影响将大量减少的鱼类进行人工增殖，补充其资源量，在某种程度上还可以达到过鱼措施的效果，在一定程度上可以缓解水电工程对鱼类资源的不利影响。但鱼类增殖放流涉及面广，管理操作过程较为复杂，对水域生态系统影响深远，技术含量比较高，需要对放流水域生态环境和鱼类资源现状了解非常清楚，对放流对象生物学特性、苗种繁育技术、放流和效果评价技术等研究较为深入，对增殖放流进行合理的规划和布局，制定科学增殖放流方案。

限于目前条件，人工增殖放流站通常只能在需保护的鱼类中选择具有价值的种类进行增殖和保护，通过人工繁殖、育种、放流以增殖特别需要保护的鱼类资源、拯救物种。

根据坪头水电站影响水域鱼类组成特点和生态习性，就目前的技术条件而言，还难以对每个特有种进行人工繁殖和放流，从必要性和可能性出发，拟把齐口裂腹鱼作为增殖放流的重点对象。主要由于齐口裂腹鱼人工繁殖技术、苗种培育技术已成熟，且齐口裂腹鱼受人为过度开发影响，资源量急剧减少，亟待保护。

为补偿鱼类资源损失，坪头水电站工程建成后，运行期间每年向库区及上下游河段投放适宜鱼种，鱼苗种类为当地适生且人工繁殖成功的齐口裂腹鱼。结合实际情况，本工程采用外购鱼苗的方式，投放鱼苗规格为5～8cm，每年秋季投放30 000尾。

3.4 加强防范措施

(1) 加强宣传，制定《水生生态环境保护手册》，在工程施工区设置水生生物保护警示牌，增强施工人员的环保意识。

(2) 建立和完善鱼类资源保护规章制度，根据工程进展与美姑河流域鱼类生长繁殖实际状况，在工程施工区设置警示牌，施工期间严禁施工人员电鱼、炸鱼等各种非法作业，保证鱼类在产卵期和生长期的正常繁殖，确保鱼类资源可持续利用。

(3) 加强监管，严格按环保要求施工，生产废水及生活污水按环保要求达标排放或综合利用，杜绝影响水生生境的污染事故发生；建立鱼类保护应急方案，防止严重水污染等风险的发生及危害的扩散。

4 结 论

人类活动与河流系统密切相关，水利水电工程在利用河流水资源的同时，也改变了河道流量的时空分布规律，由此引起了营养物质、沉积物、光热条件等变化，这些因素综合起来会改变原有的河流生态系统。其不利影响主要表现为，减水河段的溪流状态及大坝阻断制约了鱼类的上下游交流；因各水库或减水河段河湾水较深，水流平缓，基本保证了鱼类隐蔽、越冬场所，但这又与喜急流鱼类难适应缓流特性相矛盾，限制了鱼类的生存与繁殖。另外，工程施工污染和人为活动也对水生生物及鱼类生存构成了威胁。对于这些影响，如控制不当，鱼类种群将锐减甚至绝迹。

针对水利水电工程对河流生态的不利影响，应因地制宜地制定相应的生态保护措施。一方面应采取栖息地保护及防范措施，最大程度地避免或减缓不利影响，如修建过鱼设施、下泄生态流量等，以保证鱼类的栖息条件；另一方面采取积极的补偿性措施，对原河流生态进行有益的改造，如建立鱼类资源增殖放流站，实行人工繁育苗种、放流鱼种，可有效地补偿因水利水电工程建设造成的渔业资源损失。总之，在水利水电工程建设中，应充分重视对河流生态的保护与修复，进一步探索最佳的河流生态保护修复对策，以实现水利水电建设与环境保护的科学、协调发展。

参考文献：

[1] 王西琴，等.河流生态需水的理论、方法与应用[M].北京：中国科学出版社，2007.

[2] 付意成，等.河流生态补偿研究进展[J].中国水利，2009(3)：27-30

[3] 美姑河水生生态及生物多样性调查与评价[R].成都：四川省农科院水产研究所，2003.5.

[4] 美姑河瓦吉吉水电站水生生态调查与评价专题报告[R].成都：四川省水产研究所，2010.9.

[5] 四川省美姑河坪头水电站环境影响报告书[R].成都：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，2005.9.