锦江干流小水电建设对水生态环境影响研究

皮玉红

(铜仁市万山区水务局，贵州 铜仁 554200)

1 项目研究背景

水能资源是可再生清洁能源，我国的水能资源蕴藏量[1]十分丰富。自20世纪80年代以来，国家启动农村水电初级电气化试点建设，在全国范围内兴建4.7万座小型水电站，使全国3亿多农村人口用上了电，小水电点亮了中国农村，带动了农村经济发展，为促进山区脱贫致富发挥了重要作用。

21世纪初，随着国家实施西部大开发战略，伴随“西电东送”重大项目相继开工建设以来，我国兴建了三峡、溪洛渡、白鹤滩等大批特大型水电站工程，截止当前，大中型水电站装机占全国总装机的72%，而小型水电站装机只占28%，占比份额越来越小，且小型水电站具有分布广、装机小、年代久远、没有安装生态在线监测设施等特点，给河流生态环境也带来了不利影响，小水电劣势凸现，因此恢复锦江干流水生态环境意义重大。本文从锦江干流水电站建设后因河流的流态、水质、水量、水温变化对生态多样性的影响方面进行了总结分析，并针对水生态修复[2]提出了具体措施供借鉴。

2 河流水系概况

锦江发源于江口县西北部的梵净山自然保护区，源头名为坝溪河，属长江流域沅江水系，是沅江左岸一级支流上游河段，贵州省境内称锦江，进入湖南省后称辰水，至辰溪注入沅江。锦江地处贵州省铜仁市中东部，锦江流域总面积4080km2，全长158km，天然落差957m，平均比降4.1‰，汇入的主要支流有闵孝河(集雨面积714.38km2)、太平河(集雨面积518.68km2)、小江(集雨面积1373km2)、谢桥河(集雨面积198km2)和瓦屋河(集雨面积343km2)等，流域主要涉及江口县、松桃县、碧江区和万山区，流域内总人口达124万，锦江是铜仁市的母亲河，从碧江和万山中心城区穿城而过。锦江干流水系图如图1所示。

图1 锦江干流水系图

3 水电站建设概况

锦江干流水能资源理论蕴藏量186MW，可开发88.5MW[3]，截止2021年底，已经开发建设水电站共5座，装机容量60.65MW，占可开发量的68.53%。其中引水式水电站共3座，自上而下分别是江口县王家山水电站、江口县坝盘水电站和铜仁市艾家坪水电站；坝后式水电站2座，分别为铜仁市芦家洞水电站和铜仁市漾头水电站，锦江干流水电站建设基本情况见表1。

表1 锦江干流水电站建设情况表

江口县王家山水电站于1987年建成发电，大坝以上集雨面积1263km2，总库容640万m3，装机容量3.2MW，规模为小(1)型，为引水式电站，大坝至厂房河道距离4.25km，引水发电隧洞布置在左岸，切湾取直后引水隧洞长度为1.65km；江口县坝盘水电站于2007年建成发电，大坝以上集雨面积1294km2，总库容278万m3，装机容量12.7MW，规模为小(1)型，大坝至厂房河段距离4.35km，引水发电隧洞布置在右岸，切湾取直后引水隧洞长度为3.72km；铜仁市艾家坪水电站于2007年建成发电，大坝以上集雨面积1493km2，总库容280万m3，装机容量3.75MW，规模为小(1)型，大坝至厂房河道距离0.93km，引水发电隧洞布置在右岸，切湾取直后引水发电隧洞加明渠总长为0.316km；铜仁市芦家洞水电站建于1973年，大坝以上集雨面积3346km2，总库容3343万m3，规模为中型工程，装机容量5MW，2012年完成改扩建，装机容量21MW，在右岸布置坝后式发电厂房；铜仁市漾头水电站建于1991年，大坝以上集雨面积3780km2，总库容8211万m3，规模为中型工程，装机容量16MW，2019年完成扩容，装机容量增加到20MW，在右岸布置坝后式发电厂房。

4 水电站建设影响分析

截止当前，锦江干流已建5座水电站均正常运行，带来了较大经济、社会等正面效益，如解决了当地生产生活用电、替代矿物燃料电站、减少大气污染和防洪等综合利用效益，但也给锦江干流生态环境带来一些负面影响。

4.1 水质影响分析

锦江河位于长江中上游地区，生态环境好坏直接关系沅江水系，乃至影响长江流域，锦江干流水电站建设前属于典型山区性河流，水系通畅，保持河道自然流态，利于洄游性鱼类的繁殖。河流时刻保持流动性，水质基本上不存在富营养化问题，便于水生动物繁殖生长。水电站建设后，水系形态发生改变，使原来流势湍急的锦江干流变成了水库型河流，人为因素造成库区水流的流速变缓，延长了水在库区内停留时间，导致水中物质易发生沉淀，增加水质富营养化问题。

铜仁市生态环境局发布2014年1月—2022年1月水质监测统计年(月)报，见表2。

根据表2可知，自2014年以来，锦江流域水质较好，常年保持Ⅲ类水质以上，其中锦江干流江口县王家山水电站至铜岩段基本为Ⅱ类水质，优良水质比例90%以上。张钟阳等[9]对中小河流水污染现状进行探讨，对锦江干支流汇合处布置了13个地表水监测断面，提取水样调查验证了锦江干流水质全年基本能够达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》规定Ⅲ类水质标准。铜仁市委、市政府高度重视锦江水质问题，还专门制定了专项行动、工作目标及工作计划，城区段污水处理设施和管网完善后，锦江干流水质达到Ⅱ类以上。

表2 锦江干流水质调查表

小水电是清洁能源，电站利用水能发电是物理变化，对水质无任何影响，但引水式电站，电站大坝与厂房区间距离较长，可能造成河流断流干涸现象。在2021年以前，尽管每座电站大坝坝体都安装生态放水管，但没有安装在线监测设备，导致环保部门无法进行实时监管，造成厂坝间河段枯水季节断流、脱水现象，例如王家山、坝盘和艾家坪3座引水式电站，采取长距离引水发电方式，大坝至厂房河段长度分别为4.25、4.35、0.93km，下游回水无法到达大坝下游，且河床较宽，枯水季节下放水量减少后无法满足河道生态涵养需求，给河流水生态环境造成很大影响。

4.2 水生动物影响分析

锦江是贵州省内陆淡水河流野生水生生物多样性保存较为完好的河流，根据杨丽琴[10]铜仁市锦江河渔业资源增殖保护措施，20世纪70—80年代锦江河流域到处可见如鲶鱼、鳗鱼、鳜鱼数十种鱼类，但随着锦江河流域梯级电站的陆续建设，特别是漾头、芦家洞等水电站建设，水位提升后，使原来流势湍急的锦江变成了水库型河流，锦江河内原有的许多珍稀及野生土著鱼类，特别是喜洄水、急流的鱼类(如黄颡鱼、鳜鱼)资源量大减，溯河洄游种类消失，而野生鳜鱼、黄颡鱼为国家级保护鱼种。根据梁正其[11]铜仁市锦江河小型鱼类资源现状初步研究，2013年7月—2014年7月，调查采集小型鱼类只有18种，比芦家洞水电站建设前明显减少。2009年经农业部审定，锦江河成为第三批特有鱼类国家级水产种质保护区，核心区位于铜岩至漾头水电站河段，试验区位于江口县龙井社区至铜岩段。为了保护锦江流域生态环境，保障饮用水水源安全，2017年4月，铜仁市人民代表大会常务委员会还专门制定了《铜仁市锦江流域保护条例》，锦江流域保护范围分为重点保护区和一般保护区，其中江口县王家山水电站至铜仁市碧江区漾头水电站干流河段划为重点保护区。

兴建的5座大坝破坏了河道水网结构，使原来流势湍急的锦江变成了水库型河流，造成河段间水量、水质、水温变化，且没有设计专门鱼道设施，导致喜洄水、急流的鱼类无法进入上游，影响水生动物生境。芦家洞水电站尽管为闸坝，但正常蓄水位时大坝上下游水位高差为10m，开闸时湍急的水流使洄游鱼类无法进入上游库区。漾头水电站大坝上下游水位高差22.1m，洄游鱼类也无法进入上游库区，因此，水电站建设对水生动物多样性造成严重影响。

4.3 水生植物影响分析

大型水生植物既是水体生态系统中的组成部分，又是江河、湖泊、沼泽等水域中的重要生物资源。大型水生植物不仅对环境变化比较敏感，具有很好的指示作用，为水产经济动物提供生活和繁衍的场所，还具有吸附、过滤和沉淀水中的化合物并直接吸收和利用可利用态氮、磷，以及从周围环境中交换吸附重金属离子等，通过微生物的辅助作用达到净化水质的效果。另一方面，大型水生植物景观还能够给人一种清新、舒畅的感觉。梁正其等[12]铜仁市锦江河大型水生植物资源的初步研究，从上游江口县龙井(王家山水电站)到下游甲州(漾头水电站库区)，调查到水生植物共计16种，其中沉水植物分布广，数量繁多，共计10种；挺水植物共计6种，沉水植物占采集种类的62.5%，挺水植物占37.5%。锦江河中的大型水生植物，尤其是以沉水植物为优势种群的状况，锦江河是一条以沉水植物为优势种群的河流，这些大型水生植物为河流水体的自净起到了重要作用，维持了该水域生态平衡。但是电站建设时间延长，如果水质富营养化问题得不到根本解决，势必影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使阳光难以穿透水层，从而影响水生植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态，对水生动植物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长以蓝藻、绿藻为优势的大量水藻，导致现有的水生植物慢慢减少，使整个水生态系统逐渐走向灭亡，因此，水电站建设后对水生植物影响较大。

4.4 水文设施影响分析

锦江干流水电站建设后，锦江干流变成了水库型河流，水流流速变小，流态发生根本改变，导致原有水文站观测数据失真，不得不考虑迁移水文站位置，势必引起水文站数据不统一，影响水文站观测连续性。例如芦家洞水电站改扩建前，芦家洞水文站位于芦家洞水电站下游280m处，改扩建后，改变了河流流态，导致芦家洞水文站向下游搬迁约300m，城区水位观测设施也相应搬迁。因此，水电站建设给河流建设的水文实施带来较大影响。

4.5 防洪设施影响分析

水电站修建前，原水利设施基本满足防洪要求，当水电站修建后，水位抬高，导致原有防洪设施无法满足防洪要求，需要对原有堤防重新加固加高处理，增加相应资金，随着水位抬高，也增加库区堤防、桥梁等建筑物安全隐患问题。

5 河流修复措施分析

文章对锦江干流水系特性、近十年来河流水质调查分析、水电站梯级开发形式以及水生物种类进行了系统分析，为了给锦江干流水生物创造良好栖息环境，恢复河流生物多样性，提出如下修复措施：

(1)锦江位于沅江上游，流域水系涉及范围广泛，必须严格贯彻落实《铜仁市锦江流域保护条例》，对河流水系涉及区县必须齐抓共管，确保锦江常年达到Ⅱ类水质标准。

(2)修复锦江干流5座水电站上、下游连接，或在5座水电站大坝增设专门鱼道设置，恢复鱼类洄游通道，通过水道的疏通从而缝合破碎的水网结构。

(3)为了促进锦江生物多样性保护，枯水季节必须在满足河流生态涵养[13]需水前提下，再考虑水电站发电功能。

(4)加强水质监测，城区污水必须处理达标后再排放，以避免铜岩至漾头水电站核心区河段水质富营养化，减少水在库内停留时间。

(5)河流修复是一项系统工程，需要水利、生态环保、市政等部门间大力配合，以河湖长制为依托，加强河流水生态环境宣传，建立河流长效监测评价机制，增强企业职工和广大市民环境保护意识，坚持人与自然和谐共生发展理念。

6 结语

从锦江干流小水电建设后河流现状，分析了水电站建设导致河流水文特性和流态改变、大坝至厂房河段间水量变化、水生动植物种类减少、水文设施搬迁、防洪设施增加等影响，并依照国家生态环境部制定环保政策提出了初步修复措施供其他河流治理参考，但还存在不足之处，如对锦江干流水生动植物种类调查不够深入，需要长期对锦江干支流水质进行检测，时刻掌握河流内动植物种类和水质变化情况，便于制定出切实可行的治理方案。