农村水电开发对河流生态系统的影响及对策

徐冉云

（浙江工业大学，浙江杭州310023）

农村水电开发对河流生态系统的影响及对策

徐冉云

（浙江工业大学，浙江杭州310023）

农村水电是可再生清洁能源，但农村水电站在建设和运行过程中也出现对生态的负面影响，如引水式水电站造成河流部分河段脱水、水土流失等现象。综合分析农村水电站对河流生态环境的正面和负面影响，针对负面影响探讨了开发过程中相应的减缓措施，强调了完善绿色生态水电评价系统的重要性，其目的是使农村水电负面影响降到最低，最大程度发挥农村水电开发的正面效益。

农村水电；河流生态；绿色小水电

0 引 言

我国水能资源总量非常丰富，在我国能源中占有重要地位。虽然有关水电开发的利弊一直有争议，但从我国的国情和发展目标看，水电开发仍然是非常有必要的，是发展国民经济不可缺少的重要自然资源。

截至2014年底，我国拥有50000kW及以下的农村水电站共4.6万多座，全国近1／2的地域、1／3的县和1／4的人口主要靠农村水电站供电，为促进农村经济社会发展，特别是偏远山区农民的脱贫致富发挥了重要作用。但一些小水电站在开发利用中也造成减水或脱流等局地生态环境问题，引起社会各界的广泛关注。

例如，临安石门潭水电站采用“引流”方式来发电，致使中段河流严重缺水，河床裸露；而且山中秋冬季存在缺水期，导致中段河体生态环境恶劣，危及生物生存。

近几年，媒体对水电开发中的负面生态环境影响问题也作了一些报道。

本文首先对农村水电开发对河流生态系统的影响进行综述，分析了弊端和减缓措施，并进一步探讨了生态绿色小水电的发展。

1 水电开发对河流生态系统的正面作用

河流生态系统是动态的系统结构，水电工程的开发与运行打破了河流区域内原有生态系统的结构，甚至破坏了其稳定性。健康的河流生态系统是维持生物完整、多样性的必要条件，是支撑旅游业、商业和休闲渔业以及一些工业发展的基础。农村水电的健康快速发展，能够增加清洁可再生能源供应，促进节能减排，改善农村特别是山区的生产生活条件。

农村水电建设对生态的正面影响主要体现在通过电站水库的调节有利于河道生态流量的调控；量大面广的农村水电发出的清洁可再生能源可以代替火电等燃煤消耗，从而减少了大气污染排放；并通过小水电代替农村生产生活燃料，让老百姓减少或避免砍伐薪木，提高山区森林植被的覆盖率等。

1.1 改善下游河流生态

针对大中型水电的大坝对水电生态的影响，国际上对其“清洁”程度有很多争议，而农村水电没有大量的水体集中和移民，规模不大、投资省、工期短、见效快，是国际公认的可再生清洁能源，对改善下游河流生态具有明显作用。

例如，吉林省聚宝电站发挥龙头水库的调节作用，通过优化调度，不仅提高了下游梯级电站的发电量，龙头水库也发挥了水质调节等生态调节功能。在浙江省丽水市，上百座电站具有月调节或年调节能力的水库，这些水库建成以后，优化了下游河道滩圩植被生存环境，区域河道景观与水生态环境明显改善；而小梅溪上游由水电开发项目投资建设了2座中型水库后，下游小梅至龙泉市区河段沿岸洪涝灾害明显降低，河道径流基本稳定，河道生态环境明显优化。

1.2 水资源的综合利用

农村水电对社会的贡献主要体现在发电、防洪、治涝、灌溉、供水、航运、河道整治、基础设施改善、提供就业机会、带动旅游业及其他相关行业发展等。水电资源的开发，有效地保障了区域电力系统调峰、调频及事故备用电的需求，促进了区域电网的供电能力的提升。

例如，贵州省木龙一级站厂区修建了水处理厂1座，通过管路引水到附近各村寨，解决了5200人、2600头大牲畜、3900头小牲畜的饮水问题；在二级电站引水渠道末端设置灌溉用水闸阀1个，修建灌溉沟渠5km，确保附近村寨8000亩水田及4000亩旱地灌溉用水，直接受益人口6000多人。辽宁省土门子水库利用灌溉用水发电的季节性多年调节电站，于1979年并网发电，电站年收入占全库收入的60%以上，虽然建站较早，但通过发电收入，带动企业其他各项工作，是典型的“以电养水”模式。

1.3 节能减排

工业化以来，全球水电的开发应用是减少世界温室气体排放的最大功臣。开发利用水电，可以改善能源结构，促进生态环境的保护。如云南省芒市勐板河电站和腾冲县江源电站让周边群众通过享受低电价和优惠电量，直接受益，社会经济生态效益明显。我国已建4.6万座农村水电站，年发电量超过2000亿kW・h，每年减少CO2和SO2排放量相当可观。

2 水电开发对河流生态系统的负面作用

水电作为可再生能源的同时，还可发挥防洪、供水、旅游、水产养殖等多种作用；然而一些小水电站的闸坝与发电厂房之间由于水量减小，会形成一定长度的减水河道，在枯水或干旱季节甚至会形成脱水河段。

农村水电的开发，阻止了河水的流动，改变了河流的季节流量模式，造成流域内河水温度及化学反应发生改变，搅乱了河流生态网络的联系，一些关键生物类群，如珍稀鱼类、河岸带珍稀植物等的生物多样性遭到破坏，对流域生态环境造成严重影响。

2.1 对河流水文的不利影响

农村水电项目的开发及运行对天然河道产生诸多不利影响，对河流的连通性构成了一定的影响，使天然河流的水位、流量、流速和泥沙情势等都发生改变，从而使整个河流生态环境产生变化［1］。

2.1.1 下泄水流的变化

目前我国农村水电开发河流对生态影响最大的是下游河道流量变化问题。水电站承担着调峰调频的任务，必然会导致坝下短暂脱水或泄流量发生极端变化，这些流量的急剧变化是水生生物和鱼类都难以适应的。下泄水流巨大的冲刷能力会让原有河道、河床都发生变化，影响到下游的水环境。这些因素的变化很大程度上也会影响到水生生物和鱼类的生存环境。

2.1.2 对水温的影响

农村水电站建成后，水流的变化及水电站的运行情况都会影响库区及下游水体的温度。高坝水库蓄水后，水库内水温会沿垂直方向产生分层，水温在夏季呈正层分布，上层和下层的水温差距较大；冬季则相反。秋季和春季因为库区内水有对流掺混作用，导致上层和下层水温相差不明显。下泄水温的上述变化对部分水生生物、水库下游的鱼类以及农作物都会产生不利影响。

2.1.3 营养物质的积累和水质的变化

有些地区降雨不充沛，植被较差，河流自净能力较弱，水体质量较差，水电开发对该地区的水质有一定影响。同时，部分老旧电站油系统出现漏油现象，对下游水质也会产生一定影响。库区变成缓流则会导致水体稀释和扩散能力、自净能力的下降。一些重金属的加速沉降使得库区之中污染物的浓度升高，进而在库尾或库湾处发生水体的富营养化。

2.2 对水生生物资源的不利影响

农村水电站的开发破坏了天然河道的生态平衡，水文特征的改变会影响原本的生物组成及数量。

2.2.1 对鱼类资源的影响

水库建成后，大坝的阻隔效应是最直接的影响。一些洄游性鱼类完成生活史所需要的物质循环和能量流动通道受阻，洄游性鱼类种群在河道中上游和支流逐渐消失，并影响下游的资源量。同时，在局部水域内由于大坝阻隔，会导致不同水域的种群整体遗传多样性下降，鱼类的品质退化［2］。此外，对适应原河流生态环境的鱼类来说，由于无法适应前述水电开发带来的水文节律的变化，其原有生长发育规律会受到影响。水文条件的变化还会影响鱼类的组成，如水库蓄水后适应缓流水或静水的鱼类数量会较多，喜表层水或中层的鱼类也会比底层鱼类多。

2.2.2 对底栖动物的影响

底栖动物在河流中广泛分布，是河流生态系统的重要组成部分。底栖动物是沿水底生活的，水电站建成后，枯水或干旱季节甚至会形成脱水河段，不利于底栖动物的生存和繁衍［3］。在河流逐渐转化为水库的过程，水深逐渐变大，导致库区底层的含氧量降低，生活在库区底层的生物种类便随之改变。此外，由于下泄水流的水量和水质与天然河道的水流不同，必定会对下游河床产生冲刷作用，其中的低含氧量以及过饱和的氮磷含量都是引起下游段底栖生物数量贫乏的原因。有关研究表明，总磷是制约底栖动物生长的重要环境因子，当总磷浓度达到0.033～0.035mg／L时，底栖动物群落结构已经严重退化［3］。

2.3 对陆生生物的不利影响

水电站正式运行之后，其周边的许多植被，尤其是生物多样性会遭到破坏。在我国西南地区，植被种类靠近其河流沿线部分种类繁多，但水电项目的建设破坏了这些植被原有的生存环境，使物种群居的现象减少，库区周边范围的动植物结构改变。同时，水库的大面积水域导致周边湿度也有升高，破坏了栖息于此区域的鸟、兽等动物的生活环境，这些动物被迫迁徙往其他地区。所以说水电项目的建设会影响到动物的生活习性，并阻碍其迁徙。

3 对策探讨

3.1 维持生态环境需水量

目前我国农村水电开发中对生态影响最大的是河道减水／脱水问题。河流生态环境需水量指维持河流系统达到一定的生态结构及功能所需要的满足一定水质条件下的水量。近几年水电开发设计都要求设置生态流量下泄装置［4］。因此，要解决水电开发和河流生态环境健康之间的矛盾，应根据区域河流与气候特点，科学合理的分析计算农村水电下泄生态环境流量。

目前计算河流生态基流的方法种类较多，主要可分为水文学法、水力学法、水文—生物法、生境模拟法等4大类。通常说的按照多年平均流量10%的确定方法只是其中之一，而且这种方法主要适用于常年性、较大的河流，适合北温带河流生态系统；季节性河流一般不采用多年平均流量10%的确定方法。《水利水电建设项目水资源论证导则（SL525—2001）》中提到“水资源年内丰枯变化较大，且实测最小流量小于工程控制断面多年平均流量的10%的河流，经现场查勘和综合分析，可以工程控制断面实测最小流量作为最小生态需水量控制”。

确定合理的生态环境流量后，还应选择合适的措施以保证生态流量泄放，如在水电站设置“大小机组”组合或采用箱式水电站保障生态流量下泄。此外，为便于相关管理部门监督，应在线监控水电站下泄流量，以督促各水电站落实生态下泄流量要求。如浙江省周公源梯级电站为了解决了厂坝间脱减水、生产、生活用水需求等问题，采取了下泄生态流量与工程堰坝相结合的综合治理工程，取得了良好的效果，可作为厂坝间减脱水段距离较长（15 km）的小水电站生态环境综合治理示范工程进行推广。

3.2 开展物种针对性保护措施

水电站建成后，天然河道的生态平衡遭到破坏，对水生生物和附近陆生生物的影响不可避免，因此应开展物种针对性保护措施，加强对整个库区包括支流的生物生境保护。

对于鱼类，为提高保护效率，明确保护主题，应确保优先保护对象，然后再扩大保护类群，确定次级保护对象。具体的保护与修复措施应结合河流实际需求而制定，有条件的小水电站为保护鱼类多样性可以设计过鱼设施。目前，我国已经逐步加强了对鱼类保护的管理，很多地区为此建立了自然保护区，对珍稀特有鱼类进行增殖放流；但我国开展此类保护措施的经验仍比较有限，小水电开发过程中的社会经济效益与生态效益之间的矛盾仍较突出，需进一步加强鱼类保护与管理。

对于其他的水生及陆生生物，也应采取相应的针对性保护措施，如在库区及沿岸带种植沉水植物和挺水植物，以改善底栖动物的栖息场所，保证食物来源，恢复原本的生态平衡；引种繁育，建立自然保护区和人工增殖放流站，保护流域中的野生动植物；通过宣传和教育等多途径增强公众保护意识，保护生物多样性，减轻施工及运行对陆生动植物的影响等。

3.3 加快推进绿色小水电的建设

绿色小水电评价是从环境、社会、经济和安全4个方面，对处于运行阶段的小水电站进行评价，根据评价结果给予处于行业先进水平的小水电站以经济、政策或技术方面的激励。

美国“低影响水电认证”和瑞士“绿色水电认证”等国际经验表明，开展水电工程的环境认证或可持续性评估，有助于水电开发采取措施避免或减轻负面影响、提高综合效益［6］。国内学术界对“生态水电”的研究大约起步于2005年前后，主要由水电开发对生态环境的影响，消化引入国外的“绿色水电”的评价与认证等演变而来。中国对水电环境影响的认识也是逐渐深入的，目前中国的水电站环境影响评价的指标体系已经日趋完善。

2007年，禹雪中、廖文根、骆辉煌的“我国建立绿色水电认证制度的探讨”通过对瑞士和美国绿色水电认证的产生、标准和作用的分析，指出建立认证制度是解决我国水电工程生态环境制约的有效途径，是对现行环境影响评价制度的补充和完善，而且认证已经具有了基本的法律依据和社会基础［8］。2009年以来，国内对绿色水电的研究逐步走向深入［6，9］。禹雪中［6］等人分析了绿色小水电评价的含义和作用，探讨了评价基线和标准阈值两个评价标准的关键问题。针对处于运行阶段的小水电站对河流生态系统影响程度进行评估，建立了包括水文情势、河流水质、生物多样性、温室气体减排、景观结合度、移民、利益共享、水资源综合利用、电站经济运行稳定性、区域经济贡献、电站日常管理及应急管理等13类因子的水电指标体系，提出了定量为主、定性为辅的评价标准。

“绿色水电”在我国尚处于课题研究阶段，需要进一步建立国家级和省级绿色小水电达标标准，通过绿色小水电试点，强化小水电建设项目的管理；制定符合我国国情的绿色小水电认证和建设管理办法。

4 结 语

我国的农村小水电开发有利于发展地方经济，在改善农民生活水平、改善农村能源结构等方面发挥了重要作用。但小水电开发对河流生态系统的负面影响不可忽视，应做好小水电资源的开发利用规划，采取措施减小其施工和运行过程对河流生态系统的负面影响，引入第三方开展绿色小水电认证，使我国小水电建设能健康推进，实现可持续发展。

［1］ 柳晓砹，李金文．李仙江流域梯级电站开发对生态环境的影响及防治措施［J］．环境科学导刊，2007（2）：69_ 72．

［2］ 李 陈．长江上游梯级水电开发对鱼类生物多样性影响的初探［D］．武汉：华中科技大学，2012．

［3］ 陆 峰，葛怀凤，吴赛男，等．西南水电站建成后底栖动物与环境因子的灰关联分析［J］．中国水能及电气化，2013（3）：1_4．

［4］ 廖琦琛．水利水电工程生态环境流量计算方法研究及其应用［D］．杭州：浙江大学，2012．

［5］ 曹庆磊，杨文俊，周良景．国内外过鱼设施研究综述［J］．长江科学院院报，2010，27（5）：39_43．

［6］ 禹雪中，冯 时，贾宝真．绿色小水电评价的作用、内容及标准分析［J］．中国水能及电气化，2012（7）：1_7．

［7］ 左东启．水力发电与环境生态［J］．水利水电科技进展，2005，25（4）：1_7．

［8］ 禹雪中，廖文根，骆辉煌．我国建立绿色水电认证制度的探讨［J］．水力发电，2007，33（7）：1_4．

［9］ 刘 恒，董国锋，张润润．构建中国特色绿色水电评价和认证体系［J］．中国水利，2010（22）：46_51．

［10］金连根，方 兵，宋 毅．生态绿色小水电发展现状及建议［J］．浙江水利科技，2014（2）：73_76．

责任编辑 吴 昊

2015－04－06

徐冉云（1995－），女，在读本科生。研究方向：环境与生态保护．

E_mail：497709169＠qq.com