浅谈小水电工程退出拆坝的环境评估

陆 波，顾洪宾，姜 昊

(水电水利规划设计总院，北京 100120)

0 引 言

我国小水电资源丰富，技术可开发量达1.28亿kW，且点多面广，覆盖了全国大部分区域。自20世纪80年代以来，小水电站以其投资少，建设快，效益显著等特点，得到了迅猛发展，截至2017年末，全国已建成小水电站约47 500座，总装机容量已达7 929万kW[1]。小水电在解决农村区域供电方面，特别是在我国电力短缺，基建设施薄弱时期起着关键作用，同时部分小水电站也兼具防洪，供水和灌溉等综合功能，对农村地区经济社会发展有着重要贡献。但是，随着国家经济技术发展水平的提升和生态文明理念的深入，一些小水电站的退出拆除也被提上了议程：一方面，近20年我国大型水电开发也取得了高速发展，并且基本形成了“干流开发，支流保护”的开发思路和格局[2]，河流干流水电开发的同时，均会提出对相关支流进行重点保护的要求，而支流上的小水电站，特别是已经废弃、效益不佳或是对生态破坏严重的，一般顺势退出或拆除。如黑水河上的老木河水电站、基独河上的第4级电站等，以实现支流生态功能的恢复。另一方面，由于对中小河流小水电开发缺乏系统规划和有效监管，且开发者对生态环境保护认识不足，一些小水电站建设运行引起的河流减水、断流及相应生态功能退化问题日益严重。2018年9月，生态环境部印发了《长江经济带小水电无序开发环境影响评价管理专项清理整顿工作方案》，明确提出了对未依法履行环评手续且对生态环境破坏严重的小水电站进行拆除的要求。然而，小水电站拆除特别是拆坝是一项复杂的系统性工程，拆坝过程及后续对生态环境的影响及对策措施需要深入论证与分析。

国外对拆坝的生态环境影响早有研究，国内近两年也有了一定程度的探讨。Bednarek[3]总结分析了拆坝后水文、水温、泥沙和连通性变化而引起的长期生态响应，以及泥沙下泄过程、被污染泥沙和过饱和气体等造成的短期生态影响。Hart等[4]则从时空尺度上分析了拆坝的生态响应。盛金保等[5]剖析了拆坝对水文、泥沙、地形地貌、水质、鱼类、水生植物等生态环境的影响，同时针对库区植被、濒水植被、水生生物等提出了生态修复的对策措施。高玉琴等[6]论述了拆坝对河流形态、泥沙运输、水生环境和生物多样性等生态环境的影响。林育青[7]则从水文情势、地形地貌、岸边带植物、鱼类和底栖动物等方面重点分析了其对拆坝的响应，并提出了相应的评估方法。总体而言，拆坝打破了原有的河库系统生态格局，水文情势变化和泥沙重分布势必会引起水生生物、濒水植物等短期或长期的链条式反应，而库内可能存在的底质污染物富集也会引起水质问题。因此，从环境角度出发，无论是拆坝决策的制定、拆坝方案的选择以及拆坝后续保障措施的实施，均需要以拆坝工程的环境评估为前提。本文通过对美国拆坝现状及工程案例调研，分析了其拆坝原因、环境评估履行程序和工作要求，并结合我国水电环境管理特点，研究提出了小水电站拆坝工程的环境评估流程和评估要点，以为后续相关工作及标准制定提供参考。

1 美国拆坝工程环境评估

1.1 拆坝现状

美国拆坝始于1912年，据美国河流协会(American Rivers)统计，截至2018年美国共约拆除水坝1 590座，其中85%以上为近30年所拆除[8]，拆坝数量基本呈逐年递增趋势(见图1)，2018年拆坝即达135座。拆除的水坝多为低坝，在有坝高数据的1 187座水坝中，坝高低于5m的约875座，占73.7%，坝高大于15m的约40座，占3.37%，逐年代拆除水坝坝高统计如图2所示。其中，位于华盛顿州埃尔瓦河的格林斯峡谷大坝(Glines Canyon Dam)为目前所拆除的最高水坝，坝高达64 m，始建于1927年，于2014年拆除完毕。

图1 美国逐年代拆坝数量统计图(不完全统计)

图2 美国逐年代拆坝坝高统计(不完全统计)

美国拆坝决策的制定主要取决于水坝权属、服务功能、负面影响范围与程度。尽管部分拆坝是自愿形式，但更多是一些法律程序的执行结果[9]：一方面，美国各州大坝安全法要求一定规模的水坝定期进行安全评估，当存在安全风险时应予以排除，而当维修费用远大于拆除费用时，拆坝成为水坝所有者的唯一选择。另一方面，美国联邦能源委员会(Federal Energy Regulatory Commission，FERC)在行使其重新颁发水电工程许可证、大坝安全检查以及取消大坝运行许可的职能时，具有强制要求拆坝的权利。比如，1997年要求拆除缅因州的爱德华兹水坝(Edwards Dam)。此外，美国《濒危物种法》(Endangered Species Act，ESA)虽然从未被用于强制拆坝，但在许多情况下也成为自愿拆坝的推动力。无论是自愿还是行政要求，美国拆坝原因主要有：①生态修复。通过拆坝恢复河道自然功能，保护洄游鱼类及水生生物，改善水质及水环境，重建河流生态系统。②安全保障。针对已废弃或已无法正常发挥作用的病坝、险坝，拆坝可以保障下游居民及财产安全。③经济考量。针对运行多年的水电工程，运行维护费用已高于其实际产出效益，或是被要求补建鱼道或开展其他生态修复的工程，其投入远高于产出，拆坝也成为更为经济的手段[10]。此外还包括促进水上娱乐、溃决水坝拆除、未批违建水坝拆除等[11]。

1.2 法律依据及技术指南

美国拆坝工程主要涉及的联邦法包括清洁水法(Clean Water Act，CWA)、河流和港口法(Rivers and Harbors Act)、国家环境政策法(National Environmental Policy Act)、濒危物种法、Magnuson-Stevens法、鱼类与野生动物协调法(Fishand Wildlife Coordination Act)和国家历史保护法(National Historic Preservation Act)等，并遵循相关州府、地方制定的法规，工程实施需获得相关行政机关的许可。其中，根据美国环境政策法(National Environmental Policy Act)要求，拆坝工程申请许可证时应评估不同方案的环境影响，报批环境评估报告(Environmental Assessment，EA)或环境影响评价报告(Environmental Impact Statement，EIS)。EA一般涵盖工程必要性、备选方案、环境影响范围和程度、咨询机构及人员等相关内容，如EA结论为无显著影响，则发布“发现无重大影响”报告，阐明作出该结论的原因，但对于更为复杂或争议较大的工程，则需深入开展环境影响评价并提出减缓措施，形成EIS报告。

为指导水坝退役或拆除项目的决策与实施，美国有关机构发布了一些导则或技术指南。1997年，美国土木工程师协会发布了《大坝及水电设施退役导则》，涵盖大坝退役评估需收集的数据、工程、环境和经济评价方法、投资与效益分析等方面内容[12]。2002年，亨氏中心和阿斯彭研究所分别出版了关于拆坝科学决策的相关著作，明确拆坝决策及规划实施需探讨的问题及建议[13-14]。2015年，美国大坝协会发布了《大坝退役工程指南》，从水坝拆除决策的制定到拆坝工程的规划、设计、施工和效果监测等系统提出了指导方案[15]。2017年，美国垦务局发布了《大坝退役泥沙分析导则》，针对拆坝重点关注的泥沙管理，提出了评估泥沙相关影响的程序与方法[16]。

1.3 拆坝工程环境评估案例

1.3.1布朗桥(Brown Bridge)水电站拆除工程环境评估

布朗桥水电站位于美国密歇根州的博德曼(Boardman)河，坝高约14 m，坝长约503 m，水库总库容约231万m3。电站建于1921年，持续发电运行至2006年因经济性差而退役，其后业主计划拆除以修复博德曼河及邻近河滩，为此编制了布朗桥拆坝工程环境评估报告[17]。

通过需求分析、资料收集与分析、现场踏勘以及征求利益相关者意见，对拆坝和生态修复的多种方案进行了筛选，确定对不拆坝、拆坝并采取混合方式的生态修复两种方案进行了深入的环境影响评价。拆坝包括了对水坝、厂房、水库、护坡、废弃鱼道等的拆除，混合方式的生态修复主要为恢复主河道的三角洲开挖、河岸整治与撒种植草等。

针对上述两个方案，环境评估中采用定量与定性相结合的方法，比较论证了其对地质与土壤、水资源(水文、水质、泥沙、地下水)、生态(水生生态、陆生生态、敏感物种、湿地、有害或入侵物种)、土地利用、社会经济环境(人口、社区基建与服务、娱乐、经济、财产所有权、少数民族及贫困人群)、文化和历史资源、视觉质量与美学、交通、空气质量、噪声、人群健康与安全等方面的影响，并考虑影响范围内其他活动对水质、湿地和水生态的累积影响。总之，拆坝方案是解决水坝稳定和安全性、生境破碎化和退化、水温干扰、入侵物种干扰等问题及恢复当地自然河流系统等的优选方案。

1.3.2埃尔瓦(Elwha)河生态修复工程环境影响评价

埃尔瓦河位于华盛顿州奥林匹克半岛。为修复该河流生态系统，保护本地洄游鱼类及其他野生生物，美国内政部自1992年“埃尔瓦河生态系统和渔业修复法案”通过以来，致力于探讨该河流修复方案，其重点是埃尔瓦和格林斯峡谷水电站的拆除。1995年和1996年，由国家公园管理局(National Park Service)组织编制了埃尔瓦河生态系统修复EIS报告[18]和实施EIS报告[19]，随后因出现了一些未预料的变化并掌握了更多环境基础资料，之前提出的减缓措施需要变更；因而，美国国家公园管理局于2005年又提出了补充环境影响评价(SEIS)报告[20]。

EIS主要针对不采取行动、不拆坝但增设过鱼设施、拆除格林斯峡谷大坝、拆除埃尔瓦大坝和两坝全部拆除等5个方案，比选论证了其对河床演变、水质、鱼类和渔业、海洋生物资源、野生动植物、土地利用、美学及娱乐、文化、社会经济、安全和洪水、生态系统等的影响和累积影响；并据此确定采用全部拆除方案，以达到河流修复目的。实施EIS重点从环境保护角度比选论证了3种泥沙管理方案，即原地保留、拆坝前挖掘排浆和河流侵蚀法，确定采用河流侵蚀法。SEIS则主要针对供水和水质、防洪、地下水、土著鱼类等评估了一系列新增或变更的环保措施。如，移除原有并新建市政供水取水口、修建水处理设施、防洪措施、加高加长堤防等，明确各项措施的环境合理性。总体而言，3项不同阶段的环境影响评价都为埃尔瓦河的生态修复提供了指导依据。

2 小水电站工程拆坝环境评估的思考

2.1 评估必要性

作为美国和我国目前拆坝的主导因素，河流生态环境修复是拆坝决策和方案制定的主要依据之一。但拆坝也可能会破坏既成的河库生态系统，从而带来新的生态问题和社会问题。比如：拆坝时可能因下游河道行洪能力和护岸防洪能力不足而造成人为的洪水泛滥问题，也可能因水库鱼类群落结构和优势种与下游河道的差异，拆坝后挤占下游河道鱼类生存空间。因此，需要根据水坝的年龄、规模和状态，开展不同深度的环境影响评估工作，明确水坝及水库对生态环境的影响和拆坝后河流生态系统修复的可能性，针对拆坝过程中可能引起的环境问题及拆坝后的河流生态恢复提出相应的对策措施。

图3 小水电站工程退出拆坝的环境评估流程

2.2 评估流程

根据拆坝工程特点，参考美国拆坝工程EA或EIS案例，小水电站工程退出拆坝的环境评估程序和主要内容包括：①资料收集和现场调查，明确环境现状及存在的问题。②针对不拆除、部分拆除和全部拆除等方案，定性分析其环境影响，筛选拆除方案。③针对工程拆除，初拟排水、排沙方案，采用数值模型与物理模型相结合的方式，定量分析不同方案对水环境、水生生态、陆生生态的影响等；同时进一步分析施工期及拆除后对生态环境的影响。④研究提出施工期环境影响减缓措施和后续河流生态修复措施。⑤研究提出后续环境监测与环境管理方案。基本程序与工作内容如图3所示。

2.3 评估要点

(1)从河流生态修复角度而言，小水电站退出有4种选择：一是采取全部拆除和主动式生态修复，以恢复至建设前的河流状态为最终目标；二是采取有限拆除和地形地貌重塑，重点恢复河流水文和河漫滩功能；三是采取部分保留，降低水库规模，恢复部分被淹没的河流；四是采取全部保留，补充或加强相关环保措施，保护鱼类和其他水生生物资源。但是，小水电站退出拆坝方案的制定需综合考虑环境、社会和经济因素，需要针对4个方案开展不同深度的环境影响分析，结合经济比选，提出方案优先排序。

(2)泥沙管理是拆坝工作中的重点和难点，目前普遍采取管理方案有：①通过挖掘将库区所有淤积泥沙转移至选定地点或再利用；②全部向下游排沙，自然冲刷或沉积；③移除拟作为河槽部分的泥沙，其余泥沙保留在原库区。在环境评估中，需要根据水库底泥是否含有有毒物质或营养物质富集情况、水库滞留泥沙规模、下游河槽深切和河岸稳定状况、鱼类生境特别是“三场”分布情况、水生及河岸植物分布情况等，定量分析不同排沙方案对环境的影响，提出方案优选排序。

(3)拆坝后的河流修复方式有主动修复、被动修复和混合式修复。主动修复是采取河道疏浚、河漫滩重塑以及水生、河岸植物群落重建等措施，促进河道恢复天然状态。被动修复则主要依赖河流自身的修复作用，仅采取有限的河道修复和植物措施等。混合式修复则介于两者之间。环境评估时需根据水库排水排沙对下游的影响程度、原库区和坝下河流状况、河漫滩和河岸带发展态势以及鱼类及其他水生生物的生境条件等，有针对性地制订河流修复方案。

(4)小水电站退出拆除涉及多方利益相关者，包括能源、水利、交通、农业等各级政府管理部门、电站所有人或经营者、受影响工矿企业、受影响群众等；因此在环境评估过程中，需要得到相关部门的许可，征询各方意见，履行公众参与程序。

3 结 语

小水电站工程退出拆坝是一项涉及社会、经济、工程、环境、安全等多专业的系统性工程，尽管人们普遍认为拆坝可为河流自然功能的恢复、河流生态系统的重建提供良好的契机；但拆坝仍需综合多方因素审慎决策。从环境保护角度而言，深入而全面地开展拆坝对生态环境的影响分析，科学制定并充分落实环境影响减缓措施和河流生态修复措施，才能有效避免拆坝对生态环境的二次负面干扰，维系河流的健康发展。