水利水电工程与环境影响研究

摘 要：水利水电工程建设是属于国家基础建设的一个重要建设指标，它不仅是一个国家经济发展水平的重要衡量标准，更是关乎到国民经济可持续发展的重要因素。近年，水利水电工程的大力兴建满足了经济和社会发展的一定需求，同时也给当前的生态环境带来前所未有的恶化。随着人类对自然资源的开发利用程度的提高，迫使我们追溯和反思，如何在改变原有的生态环境的情况下由不平衡达到新的平衡，采取适宜措施，来解决问题。
本文从当前水利水电工程与生态环境之间的关系着手研究，对水利水电工程对环境的影响、水利水电工程环境影响问题的分析及对策、水利水电工程的可持续发展等方面，全面剖析了水利水电工程建设与生态环境良性循环相协调的重要性和必要性，充分说明我国的水力资源开发依然任重而道远。

关键词：水利水电工程 生态环境 影响 研究分析 持续发展

前 言

我国水利水电工程的建设对于促进我国的防洪、发电、灌溉、航运等具有重要意义，在促进资源合理利用方面发挥了重要作用。搞好水利水电工程对于我国的经济和社会发展都有重要的意义，但是在建设过程中对于生态环境的破坏也很大。综合大量文献资料，结合近年来相关水利水电工程类研究，要在充分认识其对生态环境影响的同时，分析问题、研究对策，使水利水电工程实现可持续发展。

1水利工程建设的必要性以及在我国的发展情况

1.1水利工程建设的必要性
我国是一个水旱灾害多发的国家，因降雨量时空分布不均匀，无论对农业生产、人民的生产生活乃至生命安全影响极大，因此，化水害为水利是水利的根本，通过有形的水利工程建设及各种水利方面的法律法规及规范进行普及宣传，使我国能充分利用现有水资源，解决粮食及城乡生活用水，搞好环境影响，实现可持续协调发展。
1.2水利工程建设在我国的发展情况
经过建国六十多年的建设，我国目前骨干河流水电开发较高，重点城市防洪、东部发达地区等水利工程治理较好，配套完善。而众多中小河流防御标准低，中部广大地区水利工程及建设较为薄弱，水电开发较低，须大力建设发展，加快病险水库、堤坝防的加固维修，满足国家建设的发展及人民群众生产生活的需要。

2水利工程建设对环境的影响

2.1水利工程建设影响着河流生态环境的水温、水质、气候等
水利工程建设大多数就是在天然河道上修建水利工程，这样做的直接结果就是破坏了河流长期演化成的生态环境，使河流局部形态均一化和非连续化，从而改变了河流生态环境的多样性。天然河流修建水利工程会改变河流的自然形态，引起局部河断水流的水深、含沙量等的变化，进而影响河流上游及下游的水文泥沙发生变化。而水文、泥沙的改变是影响河流生态环境变化的原动力。进而影响到河流的水温、水质、地质环境以及局部地区的气候。[3]
一是水利工程的建设会改变天然河道的水质水温，尤其是水库的建设。当水库蓄水以后，由于水面对太阳辐射的反射率要小于陆面的发射率，从而使得水面热量辐射值增大，造成水库蓄水后的坝前水温比天然河道水温高，水温的变高就会对于鱼类的繁殖不利，尤其是对于下游的鱼类繁殖不利，导致推迟鱼类产卵期。
二是水利工程的建设对河流的水质产生一定的影响。1000水利工程的建设会导致该区域的河流水速减小，一方面，降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力，导致水质自净能力下降。另一方面也会使沉降作用加强，导致水体重金属沉降加速，导致水质重金属污染严重。
三是水利工程的建设对该区域的气候及地质产生影响。水利工程的建设会影响该区域的气候变化，尤其是水库的建设，会形成广阔的水域，导致蒸发量将比水库建成前明显增大，进入大气的水汽增多，导致该区域的降水增多，雾天增多，改变原来的气候。同时水利工程的建设也可能引发地震等地质灾害的形成。
2.2水利工程建设和运行过程中会破坏大量植被
水利工程在建设过程中对陆生生态环境的影响是最显著的，其主要是在水利工程建设过程及运行过程中。
一方面，在水利工程建设过程中往往会破坏大量的林地、草丛、农田等植被。随着水利工程建设的进行，施工方要进行工程占地等行为，结果就会造成大量的植被被破坏，可以说大量的植被破坏影响了陆生动物的栖息地，同时建设过程中所产生的工业废水、生活污水等大量的不经处理直接向河道排放，从而改变了河道的理化性质，恶化了河道岸边的爬行动物的生存环境。水利建设过程中所产生的种种污染使大量的动物被迫迁移，结果导致该区域生态系统失去平衡。
而另一方面，在水利工程运行期内，也会导致大量的植被被水利工程（尤其是水库建设）所破坏。在河流区域周围，植被种类多样，而破坏这些植被使得这些植被生存环境丧失，造成物种群居减少，使得该区域的植物与动物之间的结构发生变化。同时水利工程的建设运行也使该区域的湿度增大，导致栖息于低于该区域湿度的鸟、兽的生活范围遭到破坏，被迫向其他地区迁移。而且水利工程的建成也会阻碍动物的迁移，大大影响了动物的生活习性。 [6]
2.3 水利工程建设对社会环境的影响
水利工程对社会环境的影响主要包括对淹没区和工程范围内土地占用和居民迁移安置，工矿交通等基本设施的拆迁重建，以及文物古迹的保护和迁移等的影响。水利工程的建设往往都是以牺牲该区域的土地、房屋、森林、城镇、工厂甚至文物古迹等，给该区域造成很大的损失。由于水利工程的建设，会导致该区域水位上升，该区域附近受到水利工程的影响，使耕地盐碱化，甚至可能成为沼泽地。同时，水利工程的建设，会导致该区域的气候发生变化，造成生物性和非生物性的疾病传播，影响人群的身体健康。可以说，为了水利工程的建设，该区域的人们就要搬迁，而对这些移民进行安置，就要进行新城规划及建设，并且利用新城的现有资源来兴办一些工厂、企业，促进移民生活，但是如果这些建设不合理，就可能造成第二次污染，产生一些新的环境问题。

3 水利水电工程的主要环境问题

一般来说，兴建具有水库的水利水电工程会产生下列环境问题：
（1） 因水库淹没，库区移民安置中毁林开荒造成水土流失。因安置不当及生活环境改变，移民生活不安定会产生一些社会问题。在我国人多、耕地少的条件下，应尽量减少水库的淹没损失，对库区内尽在高水位时才被淹没的土地适当采取措施加以利用。
（2） 水库蓄水后，有可能引起库岸崩坍，诱发地震等。此外，河流情势变化对坝下与河口水体生态环境产生潜在影响。岸坡浸水后，岩体的抗剪强度降低，在水库水位降落时，有可能因丧失稳定而坍滑。将给工程的正常施工和运行带来极为不利的后果。
（3） 水库蓄水后，会引起库区土地浸没、沼泽化和盐碱化。
浸没:在浸没区, 因土壤中的通气条件差, 而造成土壤中的微生物活动减少, 肥力下降, 影响作物的生长。
沼泽化、潜育化:水位上升引起地下水位上升, 土壤出现沼泽化、潜育化, 过分湿润致使植物根系衰败, 呼吸困难。
盐碱化:由库岸渗漏补给地下水经毛细管作用升至地表, 在强烈蒸发作用下使水中盐分浓集于地表, 形成盐碱化。土壤溶液渗透压过高, 可引起植物生理干旱。
（4） 水库蓄水后，库内水流流速小, 降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力, 因此复氧能力减弱, 使得水库水体自净能力比河流弱; 库内水流流速小, 透明度增大, 利于藻类光合作用, 坝前储存数月甚至几年的水, 因藻类大量生长而导致富营养化; 被淹没的植被和腐烂的有机物会大量消耗水中的氧气, 并释放沼气和大量二氧化碳, 同样导致温室效应; 悬移质沉积于库底, 长期累积不易迁移, 若含有有毒物质或难降解的重金属, 可形成次生污染源。
（5） 一些水库蓄水后，水温结构发生变化，可能出现分层，对下游农作物产生危害。在夏季，分层型水库形成稳定的正温水层，在水库中水电设施为了满足发电量要求常将取水口设置在水库的冷水层，因此，通过水电站下泄到下游的水流温度均低于原河道当月平均水温，形成低水温，低温水的下泄对下游农作物的生长产生较大影响。 [16]
（6） 水库淹没和永久性的工程建筑物对陆生植物和动物都会造成直接破坏；修坝对水生生物特别是洄游性鱼类将产生直接影响，切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低, 影响下游鱼类2000的生长和繁殖；下泄清水, 影响了下游鱼类的饵料, 影响鱼类的产量; 高坝溢流泄洪时, 高速水流造成水中氮氧含量过于饱和, 致使鱼类产生气泡病。
（7） 对多泥沙河流，水库回水末端易产生泥沙淤积，不仅减少蓄水库容，而且可能引起河床抬高，影响航运。流入水库的支流河口也可能形成拦门沙而影响泄流。因改变河流的水力条件，对下游河道可能造成冲刷。解决和减轻水库淤积的根本措施就是做好上游封山育林，退耕还林、种草等水土保持工作，另一方面水库的合理运行也是减少水库淤积的有效措施。[17]
（8）水库蓄水后，水面增加，对库周的气候可能产生影响，引起风速、湿度、降水、气温等气象要素的变化。大的水域能改变附近地区的小气候（多雾、降雨形态变化、气温变幅减小等），并使枢纽附近地区的生态平衡发生变化。
（9） 库区的文物古迹可能被淹没。
（10） 对库区人群健康会产生影响，如一些水介疾病会因水面扩大而增加，移民动迁也会导致一些疾病流行等。

4水利工程环境影响对策

针对水利工程的兴建和运用, 对其周围和影响范围内的自然环境和社会环境必然产生负面影响。先谈总结的规律：水库建设规模越大存在的对环境的负面影响越大；在中、下游修水库比上
游高山峡谷建存在的更多的负面影响；多沙河流建库的负面影响多于少沙河流；干流上建水库比支流上存在的更多的负面影响。
谈对水利工程环境影响如何评价，主要在自然环境和社会环境影响评价方面。环境影响评价, 实际上就是按环境科学观点及其相关的价值取向, 就工程项目影响引起的自然生态、社会生态和环境的价值变化, 进行评判、预断。
1、工程的价值评价。对于许多属于无价之宝的自然、风光、文物、物种等的影响评价, 应明确其价值取向, 使之可以定量及定性评价, 使本该受到十分重视的问题, 给以应有的地位。
2、环境影响的经济评价。工程引起的资源和环境变化, 应作为人类社会经济发展的一个成本因素, 经济因素加以评价。大型水利工程引起广泛的生态与环境变化, 对其有利影响, 如何发挥其更大的经济效益, 对其不利影响, 如何进行投资治理, 投资治理后能达到什么样的环境状况, 恢复到什么样的水平, 产生什么样的治理效益, 在此基础上, 再进一步确定投资目标, 投资方向, 投资项目和投资区域, 力图达到优化的投资效果。 [19]
3、风险分析评价。实际上, 每一大型水利工程都存在着某些不确定的风险因素, 不冒一定风险的工程是不存在的。工程风险存在的几率虽然很低, 但一旦发生, 则可能造成严重的生态与环境后果, 为了做到有备无患, 水利工程环境评价的风险分析评价是至关重要的。
所以，水利工程的生态影响问题，实质上是人与自然关系在水利工作上的具体体现。从水利实际看，任何一项水利工程其本质都应该是生态工程，水利工程在改变自然的同时不能以破坏生态为代价，保护生态是水利工作的应有之义。树立和落实科学发展观，按照人与自然和谐相处的理念，认识和处理水利工程生态影响问题，实现水利工程与生态环境的协调发展。

5水利水电可持续发展

我国幅员辽阔，水资源分布极不平衡，一般南方水多，北方水少，而各地水资源开发条件不相同，我国西部如西北和西南长江、黄河、珠江、澜沧江等大江大河开发条件较好，由于河系集中、源远流长、年迳流大、河床坡陡，水库调节水量大，对供水、发电都有利，我国多年前即开始的十大水利水电基地有七个位于西部，说明这个地区已优先进行了一定的水利水电工程，但从全国而言，西部水资源的开发利用程度还很低，潜力很大，还应大力开发，通过西电东送以适应全国日益增长的需要。[12]
5.1大力并优先修建开发条件和控制性能良好的大型综合利用的水利水电枢纽工程。
这些综合利用工程往往是调节性能较好，能提高本身和下游各梯级的供水、防洪和发电作用，效益十分巨大，理应及早兴建。但由于涉及面广以及地区之间和部门之间的争议，长期不能开发兴建。它们的建成，不仅有利于改善所在地区的水资源及水电资源的开发状况，并对下游的防洪、供水、发电都有好处，而且对改善生态环境和社会经济等各方面都有十分巨大的影响。
5.2积极发展中小型水利水电工程。
充分发挥这类工程工期短，见效快的优点，发挥各方积极性，可由地方或各方集资兴建。我国近年来小水电发展速度很快，1980，1990，1997装机容量分别为692，1318，2202万kw. 这些小水电总数已超过4万座，容量小而分散，能较好地满足广大农村的需要。悉新疆、四川等省区已有独立电网，对发展地方电力极为有利。
5.3相应发展抽水蓄能电站，在西部目前似尚不感迫切，但在规划设计时，亦应予以考虑。
水电（指常规水电）可以进行调峰，但当水电调峰容量已不能满足需要时，一般应发展抽水蓄能电站，利用电力系统低谷剩余电量抽水，峰荷时发电。一般我国西部水电多，但它仅能削峰不能填谷，故调峰能力终有限。调峰火电（煤），仅20%至50%左右，油电幅度可大些，但调峰性能差，往往不能满足系统负荷的急剧变化。国外自60年代以来，抽水蓄能发展极快，到目前美国、日本已有抽水蓄能超过2000万kW ，分别为常规水电的1/3和1左右。苏联正在设计及建设中的抽水蓄能电站超过3000万kW 。现在世界抽水蓄能电站的建设似正在掀起高潮。抽水蓄能有填谷、削峰等主要作用，其效益是明显的。在面临21世纪各种能源发电都在急剧增长，而且目前水电发展很快，即使在西部，不久或总有一天水电中好的点子将会被陆续建成，调峰电源的缺口将越来越大，而常规水电受自然条件的限制，不能与火电同步增长，在系统中所占比例将越来越少，故抽水蓄能的发展将是需要的。
根据国外实践上下池的容积也十分重要，由于周、季调节的需要，上下池往往比只考虑日调节的要大很多倍，也有的纯蓄能电站系周调节或二日调节。如系日调节纯抽水蓄能电站，每日抽水和发电水量必须平衡，要发电必先将水从下池抽入上池，要抽水必先将水利用发电时将水放入下池，如此周而复始，不可间断。因此抽水和发电都要受到限制。因此若在一个电网中全都是日调节纯抽水蓄能电站，在运行中就会感到十分不便，往往设计制定的发电和运行小时数就不易完成。若上下池容积大些，抽水发电限制条件就会少些，就能较好地完成发电和抽水任务。运行小时数也可以相应增加，如附表所示：目前我国纯蓄能电站几乎全是日调节型的。为此建议在今后规划选点中在修建日调节蓄能电站的同时要注意选择一些地形较好和容积较大的上下池，以适应电力系统的运行需要。
5.4混合式抽水蓄能开发方式有利于水资源及水电资源的进一步开发。
在水利水电枢纽中设置常规和抽水蓄能机组，可以融水利、水电、抽水蓄能于一体，它与上述纯抽水蓄能不同。当丰水期（或下泄水量较丰时）抽水蓄能机组只作发电工况运行，可不抽水；当枯水时，蓄能机组可多抽些水同时供蓄能机组和常规机组发电。从供水、防洪等为主的水利水电枢纽中增设混合式蓄能电站在缺水、缺调峰电源地区往往是一种行之有效的补充。它的优点是：
（1）可避免电站在枯水时段或不需要供水时电站出力受阻或停机；（2）常蓄机组可互为补充，可增加尖峰电量并减少输入（抽水）电量，无形中等于增加了蓄能机组的综合效益；而最主要的优点是：由于增设了混合式抽水蓄能电站，大大改善了工程的有关指标和电站在系统中的作用。使原来指标差，效益低的工程大为改变，既有利于水利供水，又有利于电网削峰填谷，大大地增
加了此类工程的开发价值。国外一些著名工程如大古力等工程都在后期由于地区尖峰负荷增长，又在枢纽中增设了蓄能机组或水泵成为混合式开发。据报导苏联英古拱坝中（目前世界最高拱坝）的7个底孔，其中有5个底孔拟供后期改建成蓄能机组的引水管，这种为混合式开发留有余地的做法是很可取的。建议今后我国西部修建一些梯级枢纽（特别是高水头）可视情况采用混合式开发方式，在设计中要为修建蓄能机组留有余地。目前西部拟建电站中水头越来越高，有的接近300m 级，在河流上下梯级中考虑增设可逆蓄能机组或留有将来可扩建余地是明智的。
5.5跨流域引水，跨地区送电。
我国幅员辽阔，有些区水资源缺乏，而开发条件又差，这些区如华北及沿海区域一些较好的点子大都已建成，对开展跨地区引水和跨地区送电应予以考虑。南水北调东线和中线应积极促其早日实现，西线亦应抓紧进行地勘、规划设计等前期工作。跨流域和地区引水和送电实施后，可以在联网和引水范围内进行水量及电量补偿和统一调度，这对整个地区的水资源和水电资源合理利用，达到更高水平。[3]
5.6待建、拟建的高水头梯级水电站（如金沙江、澜沧江等等）中应研究设置或预留设置可逆机组。
这样这些连续梯级均可进行蓄能运行。闻三峡地下电站即将兴建，建议考虑全部机组改为可逆式。这样可以大大增加尖峰电量和替代容量。否则我们在20-30年后要像国外一些电站为了增建扩建增加很多困难。此外通过可逆机组发电和抽水，上下诸梯级水库可进行联合调度，以增加诸水库的调蓄作用，对水利水电都是有利的。我国目前有许多建成的水电站，当时的设计水平年早已过去，电站的装机容量显得不足，急待增容扩建。为此建议在有条件时可考虑增设抽水蓄能机组，成为混合式开发，这样可以大大增加电站的效益。同时并建议在今后对新建或扩建时应考虑到日后不断进行动态规划和设计。
随着环境保护意识的增强，人们已经充分认识到保护环境和维持生态平衡对人类生存与可持续发展的极端重要性。当前，水利水电工程的开发和建设亟须进一步树立和提高生态与环境保护的意识，充分认识水利水电工程对环境与生态可能产生的重大而潜在的影响，在流域的开发，水利水电工程的规划、设计、施工、调度及水库运行中，均应充分考虑生态与环境的要求，使工程在造福人类的同时，对生态环境的不利影响降到最低。[18]

参考文献
1. 刘震：《加快水土流失防治步伐促进生态文明建设》，《中国水利》2009.24，中国水利报社zhonggsl200924001
2. 陈雷：《在全国水利工作会议上的报告》，《中国