梯级开发水电站对水环境的不利影响

几个概念：一条或一段江河上修建多级（个）电站，叫梯级水电站，对该江河水能资源的开发称梯级开发。引水式电站是水电类型中的一族，由闸坝、水库区、引水系统和发电厂3大部份组成，闸坝、水库和引水口等起始部份称电站首部枢纽；发电厂和排水隧洞称电站尾部；首、尾之间由长度不等的隧洞或渠道等连接。坝上安装闸门栏档蓄水，开闸排淤和泄洪等。 坝前是一短小水库，长度多在1.5米以内，坝前水深约12-25米，向上很快变浅。库水位因调控发电用水变动很大。引水系统始于库边渠首引水口等有关设施，其下相连的各电站间长度不等的隧洞等引水通道，引水到发电厂。 电厂由水轮机、发电机和排除发电尾（泄。下同）水的隧洞组成。 因此，每个梯级电站影响区河段发生很大变化：坝前形成了水位变动很大的短小水库区河段，闸坝至电厂尾水口之间形成脱（少）水河段。水电建设对流域水环境和生态环境的产生不利影响河流是具有反馈调节机制的动态系统。径流泥沙、河床边界、河流水质之间存在着相互影响、相互制约的关系。自然状态下的河流系统一般都与环境相互适应，保持一定程度的生态平衡。修建在江河上的水利水电工程虽然能够在一段时期发挥兴利防洪的重大效益，但也会大规模地改变江河系统的边界、径流条件。环境因素，特别是梯级开发的水利工程系统，将会使下游河道及其水环境受到一定影响，有些已经使人类与河流的共处关系产生了不协调的矛盾并改变了河道稳定性，造成河槽萎缩、断流、水质下降，破坏生态环境。因此，梯级水利水电工程的开发运用对河流及生态环境的负面影响不容忽视。水利水电工程的建设对生态环境的直接负面影响包括：1、修筑拦河坝导致水文严重改变，水域由河道型变为湖泊型，使得水生动物的区系组成发生了变化（对水生动物、水生植物和底栖生物的影响），主要是对鱼类的影响。部分河段枯、平水期将出现脱水，从而阻断渔类回游通道，破坏水生生物生存和繁殖环境，同时脱水河段两岸生态环境也会受到一定影响，主要是对森林植物、动物的硒息环境、断流的小气候生态环境的影响，这种影响往往是不可逆的。2、拦河蓄水导致坝上河段流速减缓甚至静止，河水复氧能力下降，河水停留时间变长，有机质富集等，促使微生物及藻类繁殖加快，进而易造成局部富营养化。3、开挖基础堆弃物不及时处理，造成河道淤塞。4、水流控制影响。截流蓄水影响下游用水量，施工废水和生活污水影响下游水质。5、由于河流输沙量较大，电站拦河蓄水后，大量泥沙易沉积于库区，造成河床升高。6、部分耕地及地表植被被淹没，导致耕地减少、植被消失。7、厂房、公路及其它工程设施建设永久占地均会扰动原地表形态，对生态、植被也会产生一定程度的破坏。另外取料、弃渣、乱堆废碴，乱修临时建筑，挤占耕地、造成土地浪费，水土流失面积增加，会带来局部的水土流失，部分地区有出现崩塌和滑坡的可能。8、生物多样性锐减。随着大规模梯级水库的修建，海拔分布较低的一些珍稀濒危植物的原生地将部分遭到淹没。总之，水电梯级开发对环境的影响非常广泛，许多影响具有长期性和不可逆性，应引起高度的重视。例1：辽西地区大凌河流域水利水电工程梯级开发运用对近年的水环境的负面影响。1、梯级开发后径流条件的改变对河流水环境的影响河流水环境状况通常以水质状况表征，它取决于河流的污染物与河流的稀释自净能力。城镇、工矿企业建设增加了河流中的污染物排放量，破坏了河流生态系统的平衡，是造成河流污染、水质下降的根本原因，同时也不能忽视梯级开发对水环境造成的负面影响。由于梯级开发使河道区间径流量骤减，而流量的减少使河流对污染水体的降解能力降低，降解能力的降低使得水质得不到净化。首先是浮游生物，植物在pH值大于8.5以上或硝酸盐超标超标的情况下大量死亡，而依靠浮游生物生存的植物及鱼类和其它种群也逐渐减少，进而影响整个生物链。根据1996年大连水产学院对大凌河中上游鱼类的调查，大凌河共有天然鱼类和养殖鱼类30种，隶属五科七目，鲤科最多为22种占73.3%，鳅科占10%，鲶科、合鳃科、刺鱼科等占16.7%。常见的浮游植物共有6个门、30个种属，浮游生物为17个种属。自20世纪80年代初，由于水利工程的梯级开发（主要为截流灌溉）和气候的不正常变化等因素，致使大凌河各区间的径流逐年减小，2000年7月大凌河中上游的上铺水文站区段，天然径流量不足0.1m3/s，pH值达到9.2-9.5,硝酸盐含量高达210mg/l，Hg、K、Na等7等元素严重超标。河流中的鱼类、水生植物、浮游生物以每年灭绝一种的速度递增。其次，随着梯级开发，建筑物下游的调河整地工程也随之展开，传统的河道治理理论是基于水利学的最佳水力半径的概念，用最经济断面输送最大流量，使治理后的河道丧失天然河道的特征而被渠化，一般是大弯就势小弯取直，上下游断面趋于统一标准化，从而造成水流的多样性消失。河道的防汛手段也主要是大搞堤防建设，一般都是标准的梯形断面，并且堤、路兼用较多，严重破坏了水陆的连续性，使沿河湿地大量消失，从而导致水陆生态连续性的破坏。就生态而言，应该尽量保持河道的自然特点及水流的多样性，因为只有水流的多样性才能有水生物的多样性，现代水利建设应该提倡河流向自然回归，在各项工程建设的同时，尽量保持沿河湿地、沼泽地的水源补给，以及有序地保留水、陆连续通道，为各类水生物及两栖生物提供觅食，栖息和繁衍的空间。水资源可以带来巨大的工程效益。但是，水的严重缺乏并且伴随着工业用水及城乡用水量的不断增加，以经济用水为目的的水资源强度不断增加，因而造成北方地区多数河流的长时间断流，地下水位大幅度下降，加之水体污染造成了严重的生态问题。例2：乌江流域梯级开发是我国一项较大的流域开发系统工程，国家在20世纪)60年代规划在乌江干流建立11个梯级电站，装机容量达834万KW。乌江流域梯级开发在促进该流域经济发展的同时，也将带来不良环境效应。1、库区总磷严重超标，水质下降，富营养化趋势明显库坝修建后，随着水体流速的减慢和各种类型的土壤物质进入水库，水体中的pH值和氧化还原状况发生变化，改变了某些重金属的存在状况和迁移能力，影响水体的溶解氧、耗氧量、农药的降解以及水体中微生物的活动，引起库区水体质量变异。乌江水能梯级开发后库区水体质量主要发生了以下变化：乌江干流仅Mn、Hg超标且超标率在5%以下。修建库坝后，除总Hg外其它有机污染物特别是重金属元素有明显增加，其中Mn超标严重，这主要是由库区附近乡镇企业矿产采选冶炼等排放的废渣废水进入库区所致。 2、库区污染表现为富营养化趋势和非离子氨特征。其中乌江渡水库总磷超标严重，超标倍数23.28-36.9%倍之间，使库区水质由规定的II类水降为v类和劣V类水；乌江支流红枫水库主要污染物为非离子氨，超标2.11倍，库区水质由规定的$类降为%类，其原因一是随着库区的正常运行和配套设施的逐步完善，库区的旅游业（已修建的乌江渡水库、东风水库、普定水库都在大力发展旅游业）、网箱养鱼等日渐发展；二是大量人口迁入库区居住，使排入库区的生活污水大幅增加；加上库区陡坡耕作现象普遍，水土流失严重，流进库区的土壤含有较多的有机质（含量多在1.0-3.5%和化肥农药残留（主要是高毒性的有机磷农药和部分有机氯农药），虽然目前仅有总磷、离子氨等少数有机污染参数超标，但其它有机污染参数指标呈上升趋势。例2：四川境内几个水电站影响区河段的鱼类种群及其相对数量（梯级电站库区与尾水连接形式有关）。布置1：各梯级电站中，一电站首部库区与上一电站尾水区相接，其尾部与下一梯级的首部库区相连，依此类推。 称此类梯级站为首、尾相接电站。此类电站最上一级水库区与天然河道相连，最下一级电站尾水区与天然河道相连。 如南垭河各梯级和岷江映秀湾、太平驿等电站。布置2：另一类引水式电站的首部库区和尾水区均与长约9 公里 的天然河段相连。闸坝与电厂尾水口间有长度不等的脱水河段。如杂谷脑河上的下庄、甘堡和理县三电站。四川境内几个水电站影响区河段的鱼类种群及其相对数量，其中电站脱水河段、电站库区尾水区河段鱼类数量稀少，已无渔业意义；库区或尾水区与天然河道相连区河段，鱼类种类数量较丰富，有一定渔业意义。岷江上游支流杂谷脑河的甘堡、理县引水式电站间留有长约15公里左右的天然河道，其脱水河段鱼类显著减少；但库区及尾水区与天然河道相连的区河段鱼类种类数量仍较丰富。设计修建梯级水电站应采取甘堡、理县电站的开发形式，能保护水域环境、水生生物和鱼类多样性，少受影响。（本站各水区河段的尾数、重量都比其他电站的大，并有一定的种类组成，这与水库区与天然河道相连极相关；尾水区与天然河段相连，鱼类较丰富，其下为甘堡、下庄电站的闸坝分割，上溯鱼类很少，只有理县库区的鱼类下降和天然河段自繁鱼类生活在尾水区天然河段，所以较其它站的同类区河段丰富，同时汛期理县站脱水河段的种类、尾数和重量都比其它站的多， 这与水库区天然河道、尾水区天然河段鱼类丰富，较丰富极其相关，鱼类的总情势与其它各电站的一致。）例3：美国炸年久失修的大坝-公众的反映。建造大坝虽然会给人们带来许多好处，但也应该看到在河流上筑坝的负面影响：水面淹没了库区可贵的土地，切断了鱼类每年迁徙的通道，使下游河道不适宜鱼类和野生动物生长，影响流域的生态环境。拆除年久失修或效益衰减的水库大坝，减少了债务和维修费用，同时改善了水质，增加养殖机会，恢复野生动物的栖息地，反而会给人们带来好处! 大部分认为，拆除大坝是最好的选择。我省水电站开发情况据不完全统计，闽江流域大中型水电站达29座，还有大量小水电站1000多座，仅南平市范围内就有已建、在建和拟建小水电站183个，其中大部分没有办理环评和环保审批手续。九龙江流域已建和拟建大中型水电站12座，水电站主要分布在西溪支流的船场溪段和北溪的华安段和龙岩段。其中：船场溪段总共有8个小水电站，总装机容量7万千瓦；北溪的华安段总共有已建水电站164座，总装机16.3万千瓦，在建水电站27座，装机6.1万千瓦，拟新建水电站16座，装机13.5万千瓦，其中，分布在主干流10座，总装机12.2万千万；北溪龙岩段已建和在建水电站64座，总装机28.3 万千万，其中，雁石桥以上主要有水电站20座，总装机1.76万千万。雁石桥以下-漳平段主要有水电站20座，总装机2.98万千万，漳平段水电站12座，总装机28.3万千万；晋江流域已建和在建水电站近240多座，拟建水电站近10座，总装机近12万千万，其中，永春县在建成的水电站222座，总装机7.11万千万，现在建水电站有6座，装机3.63万千万，拟建水电站有6座，装机0.5万千万。其他流域也有不少水电站。德化县中小型水电站145座，装机总容量21.4万千瓦，其中闽江流域140座，晋江流域5座，在建电站26座，计划新建15座。来自水利部门年数据，仅供参考。到年底，全市累计建成电站座，装机台，总装机容量万千瓦，年发电量达亿千瓦时，其中水电站座台装机万千瓦，年发电量亿千瓦时。同时在建和计划建设装机万千瓦以上的水电站座，总装机万千瓦。这些水电站几乎都坐落在南平市主要水溪，如建溪、富屯溪、沙溪、金溪、南浦、崇阳溪等干流与支流。这座水电站仅仅只是南平市一级批准的具有一定规模的水电站，而装机小于万千瓦的在建和计划建设的水电站则有数百座。据了解，拦河（溪）筑坝开发梯级水电站在南平不仅仅是一两个县（市）的现象，主要河流、支流梯级水电开发在这个市的各县（市）也十分火热。以建阳境内的麻阳溪为例，该溪全长约公里，在建和计划建设座小水电站，也就是说不到公里就有一座水电站，密集度高得惊人。建瓯市往年已建座水电站，装机万千瓦，近一两年新建座水电站，但还要再建座。如此的发展速度在南平的其它县（市）中也同样存在。梯级开发给流域水环境和生态环境带来的负面影响是不可逆的，同时它又有着充分利用水资源的有利一面。为了使水资源开发与环境保护协调发展，让水资源更好地造福于人类，提出以下宏观保护措施和建议：1、流域水资源的开发应遵从合理利用，科学规化的原则。既要提高水资源的利用率，又要防止不合理开发造成生态环境的严重破坏。2、水电站的梯级开发管理应避免多家管理的局面，政府应明确一个具体的行政部门负责水电站的管理工作，其他部门根据相应职责履行水电站开发和管理的职能，同时要做好水电站的后续管理工作。4、生态用水包括流域内林、草用水，维持一定地下水位及水面用水等。环境用水包括维持河道基本流量（最小下泄流量），污染水域稀释净化和更新用水等。二者应满足维持流域生态和环境的基本要求。因此，水资源管理部门加强对域各梯级电站的统一调度，合理调度蓄水、发电作业，保证最少下泄流量，提高水体的自净和纳污能力。特别是在枯水时期和出现旱情的情况下，必须确定最小下泄流量。采取科学态度，利用工程措施和非工程措施，从资源水利这个角度进行开发、利用、治理、节约、保护。充分发挥水的资源功能、环境功能和生态功能，以实现流域内水利和社会的可持续发展。建议：核准每个水电站（水库）必须确保最小下泄流量；同时，对每个水电站（水库）的最小下泄流量实施在线监控，并与省环保局自动监测监控系统联网，建设费用由水电站（水库）建设单位（或产权单位）承担。5、加强库区