水电开发环境效益研究论文

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摘要：本文主要研究河流单项水电开发和流域水电梯级开发的环境影响问题，从两个方面进行分析研究，一方面是开发项目对环境的有利影响，即从5个方面进行分析；另一方面是对环境的不利影响，根据开发项目的不同阶段，即建设期、初期蓄水期和运行期3个阶段，对产生的主要环境问题进行了分析。并提出在项目的环境影响评价和工程设计阶段，应注意加强环保措施，减免开发中的水利环境影响。

关键词：河流流域水电开发梯级水电开发环境效益环境影响

上世纪70年代末，我国开始重视水利水电工程的环境影响问题，有关的研究也开始增多。1988年12月颁布了《水利水电工程环境影响评价规范》（试行）（SDJ302-88），使得水利水电工程的环境影响评价工作更加规范和深入。1992年11月颁布《江河流域规划环境影响评价规范》（SL45-92），强调流域规划要把流域的环境保护作为目标，首次规定了流域规划要进行环境影响评价。1993年国家环境保护局了《环境影响评价技术导则》(HJ/T2.1～2.3-93)，1997年11月又了《环境影响评价技术导则—非污染生态影响》(HJ/T19-1997)，明确指出《导则》是水电及梯级水电开发项目环评的技术指导性文件。迄今为止，我国的水电开发多是进行单项工程的环境影响评价，而梯级开发的环境影响评价很少。笔者结合单项工程和梯级开发工程，对环境的影响进行研究。

1流域水电开发的环境效益分析

流域水电的建设可兼顾防洪、航运、供水、灌溉等多种水资源的开发利用。如果流域水电开发及其它水资源开发利用合理、正确，从宏观上分析，将对环境有所改善，是具有环境效益的。

1.1水电梯级开发可发挥梯级效益

梯级水电开发可提高水资源的利用率，协调水资源综合利用之间的矛盾，获得梯级效益。上游水电站水库调节径流可增大下游所有梯级水电站的保证出力和年发电量；上、下游水库联合调度，可协调发电和其它用水要求的矛盾；上游水电站削减洪峰、蓄存洪量，可提高下游各级水电站防洪标准，减小泄洪设施规模；上游电站水库有时可为下游电站缩短初期蓄水时间。梯级连续开发，可优化安排各级水电站的施工进度，施工期互相搭接施工高峰又互相错开，利用上游水库蓄水时机减少下游电站的施工导流流量，减少施工队伍转移的费用和时间，提高施工设备和场地的利用率，可缩短总体工期，减少总投资。

1.2发展水电清洁能源，减少环境污染

水力发电作为清洁能源被利用，水电不仅可以代替部分火电、核电，具有调峰的优点，在电网安全运行中起到重要的作用，还可提高水资源的利用效率而基本上不改变其水质，不排放污染物。例如[1]，在电网系统中，建设一个装机容量为2000MW的水电站代替同等规模的燃煤火电厂，这样每年可节约原煤500万t，减少排放二氧化硫24万t，减少排放氮氧化物4400万kg，一氧化碳115万kg，少产生废碴140万t，省却了火电厂所需要的冷却水运行和排放，既可节约水资源，又可避免对水环境造成热污染。因而发展水电，在取得相同电能的同时，可减少环境污染。

1.3减灾防灾，保护环境

近30年来，美国密西西比河流域由于洪水引起的直接损失达几十亿美元，在美国共计有40%以上的城市和1400万hm2的土地均遭受洪水的威胁；1970年水灾给罗马尼亚和匈牙利造成了100亿列伊和77亿福林的损失，淹没了约106万hm2的耕地，全部或部分淹没800多个居民点[2]；我国1998年洪水，主要为长江、松花江、西江、闽江洪水，受灾面积大，农田受灾面积2229万hm2，成灾面积l378万hm2，死亡4150人，倒塌房屋685万间，直接经济损失达2551亿元。水电站往往同时兼有抵御自然水文灾害的功能。水库运行可以调节河川径流，控制水位，梯级水库可联合调度调节，比单个水库更能提高抗御洪、涝、旱、碱等自然灾害的标准和降低灾害的影响程度，有效地保护生态环境及生物的生境，减少水灾和旱灾对人类及动、植物的破坏，减少水土流失和土壤侵蚀，减少洪水造成的污染扩散和疾病流行，为人们提供相对稳定、安全的生活和生产环境。

1.4水电站水库的人工湿地作用

水电开发，在一个流域上建设一个或多个水库。水库库区形成许多库湾，生长了多种水生植物和动物，成为人工湿地，为湿地动、植物提供了生存条件，因此在库区和库周会增加多种适合湿地环境的动、植物物种，提高了局部区域的生物多样性价值，增加了水域的综合功能。

人工湿地的形成，可改善当地的环境小气候条件。水库水体的影响，可使周围陆地性气候得以改善：无霜期延长、温差缩小、降低了最高气温、增加了湿度。有关的研究表明，水面上空空气的透明度比成片的房屋群高8%～10%；水面上空紫外线辐射比陆地高30%；水库或水域上的气温在炎热季要降低4～5℃；相对湿度提高10%～15%[1]。

黄河龙羊峡水库蓄水后，国电公司西北勘测设计院、青海省电力局和气象局于1990年就龙羊峡水库对局地气候的影响进行了观测研究。主要研究成果如下：

(1)对降水的影响。距离龙羊峡水库库岸10km左右范围内，年降水量增加约3%，距库岸较远的山区年降水量增加约12%，影响范围内的夜雨量增加明显。

(2)对湿度的影响。距离龙羊峡水库库岸10km左右范围内，全年各月相对湿度均有增加，其中冬季增加最明显，1月份增加24%。

(3)对气温的影响。距离龙羊峡水库库岸10km左右范围内，年平均气温略有升高，月平均气温其中有5个月升高，12月份升高最大为3℃，1月份升高1.2℃；6个月降低，10月份降低最大为0.7℃。而对这一范围以外的区域影响很小。

(4)对风的影响。对水库周围地区风的影响，主要表现为静风频率减少，“湖陆风”方向上风频的增加、风向转换时间变化和风速略有减小。

.5水电站水库的景观与旅游作用

水电站水库形成人工湖泊，在功能上增加了美学和旅游价值。在水电开发的基础上，合理优化水工建筑物的布置和造型，并适当加以装饰设计，使其在景观上起到美化环境的作用。可根据具体要求和地势环境条件，修建人工港湾、池塘，放缓岸坡，建造森林公园、草坪、花圃及景观建筑，修建水上娱乐设施，组成新的水环境景观系统。北京十三陵抽水蓄能电站，在上池周围开辟了草坪、花坛，种植了树木，利用地势修筑了护坡，环池修建游览道路和一些景观建筑物，在上池旁的山顶将防火瞭望塔修成仿明古塔，电站的上池现己成为十三陵风景区的一个新景点。另外，利用电站工程弃碴填筑冲沟，形成人工阶地，经绿化美化并修筑了人工景观建筑物，建起了蟒山国家森林公园，现已成为旅游区[3]。国外如莫斯科的水体系统由希姆金水库、卡拉梅舍大水库、别列文水库、雅乌斯回水河段、莫斯科河等水体组成，将水体系统进行美化后，有很好的景观效果，成为市民休闲娱乐的风景区；在明斯克利用斯维斯洛奇河支流上的梯级电站水库和许多小池塘，修建了滑水专用水道、浴场、码头和森林公园等，成为旅游胜地[2]。

1.6水库的供水、灌溉对环境的改善

水电站水库有调整河道径流的作用，库水和发电后的下泄水具备稳定、可控制供水和灌溉的条件。

(1)供水：水库改善了抽水站取水的条件并利用势能使之降低造价；水库可以降低水中的含沙量、色度、氧化度等，使自来水厂净化简便；水库使河水水量、水质季节性变化减小，保证水厂运行的稳定、均衡，促进地区经济的发展，改善当地居民的生活环境，提高生活质量。

(2)灌溉：天然状态下的河流水资源，由于径流量的季节性变化，不可能保证流域内灌溉面积大幅度增加。建设水库后，径流得到充分利用，使灌溉面积大大增加，并使作物产量大幅度提高。有关研究表明，干旱和半干旱地区，水浇地的粮食收成比没有灌溉的高1～1.5倍；气候较湿润地区，灌溉后的收成可提高50%[2]。

2流域水电开发对环境的主要不利影响分析

流域水电开发，特别是梯级开发，一般规模较大，使流域的自然环境发生了改变,对环境产生若干不利影响，可分为施工期、水库初期蓄水期和运行期3个阶段进行分析。

2.1电站施工期对环境的不利影响

水电站施工期对环境的不利影响，主要表现在工程占地的影响、施工截流的影响、施工采石取土的影响和其它施工项目的影响。

2.1.1工程占地的影响

水电站开发要修筑水库及其它水工建筑物，需要占用较大面积的土地，可分为施工占地和工程占地。施工占地基本上属临时占地，对环境的影响主要是植被破坏、水土流夫等，影响为相对短期并可以恢复；工程占地主要是水库淹没占地，属永久占地，对环境的影响较大，水库淹没区达到了根本改变自然状态的程度。主要的影响是破坏原有的植被，对生态环境的影响；淹没原有部分耕地和村庄，造成移民搬迁和一些设施的迁建；特别是水库淹没区的移民，有些工程移民量很大，在移民搬迁和安置方面，建新的村镇，要搞基本建设，新开耕地要破坏植被，造成新的水土流失，并改变了局部自然条件，破坏了原有的区域生态平衡。

在水电梯级开发中，如工程施工安排合理，可减少施工占地。例如一个梯级工程的料场和部分施工占地，可同时为其它梯级工程服务，可减少那些工程的占地影响。

2.12施工采石、取土的影响

采石、取土施工对环境的主要影响是造成水土流失。

(1)采石施工。会破坏原有山体的表层植被，使表层较薄的土层流失；采石使山体原有形态发生变化，有些坡面变陡，并且爆破使岩石松动，容易造成流失，严重的可能发生塌方或泥石流，造成灾害性破坏；采石使山体裸露，影响景观。

(2)取土施工。取土破坏植被，开挖面土层松动，容易造成水土流失；取土使表层具有一定肥力的土壤损失，特别是占用耕地取土，对施工后的覆垦很不利；取土场裸露面，还容易造成扬尘；取土会损失部分土地资源。

2.1.3其它施工项目的影响

水电项目施工一般规模较大，施工人数和施工机械较多，又比较集中，对周围自然环境和社会环境产生一定影响，主要的影响分析如下。

(1)对水环境的影响。工程施工均在水系河道附近，场地平整、截流、围堰填筑、隧洞排水、砂石骨料加工冲洗、混凝土拌和浇筑及养护、化学灌浆、材料水上运输、施工机械冲洗、附属企业'''');">企业生产废水排放、施工营地生活污水排放、职工医院排放废水、垃圾、废料及化学药品等，都会对水域环境造成污染。

(2)施工弃碴对环境的影响。水电施工一般弃碴量较大，开挖山体、隧洞产生大量的废碴，堆放在固定的碴场，因此在设计碴场时就应考虑到环境影响。废碴中混有残留炸药、废油、废化学药品等，有些可能还有放射性物质。如果废碴处置不当，残留在其中的有害物质会对环境产生影响；碴场管理不好，会造成流失，严重的还会形成泥石流，对环境造成较强的破坏；有些堆碴占地会造成土地资源的损失；碴场裸露影响自然景观。

(3)施工对大气环境的影响。工程施工爆破、骨料加工筛分、水泥仓库装卸、混凝土拌和、施工材料运输、施工机械运行等，造成施工场地扬尘、施工道路扬尘，影响大气环境质量。附属企业生产和施工营地生活燃煤烟气排放，其废气和悬浮颗粒物等对大气环境质量造成影响。

(4)施工噪声对环境的影响。施工噪声主要包括：开挖爆破噪声、施工机械运转噪声、骨料筛分作业噪声、砂石混凝土拌和系统生产噪声、机动车辆行驶噪声等。其中开挖爆破噪声属点噪声源，影响是瞬时和间断的；施工机械运转噪声也属点噪声源，影响一般是连续的；骨料筛分作业噪声、砂石混凝土拌和系统生产噪声，属固定线噪声源；机动车辆行驶噪声属运动噪声源。这些噪声，会在整个施工期中影响当地的声环境，施工结束后影响会自行消失。

(5)施工对交通的影响。施工截流，使局部河道条件和水文条件发生变化，水运通航受到影响，运输量和运输条件等都发生改变。施工期间，施工车辆大量增加，使道路车流量加大，增加当地公路交通的密度，会对交通条件产生影响。

(6)施工对人群健康的影响。水电站工程造成一定数量的居民搬迁、安置，这部分居民的生活环境将有较大程度的变化，可能会引起人群健康问题。例如：移民建镇使原来相对分散的居民集中居住，流行性疾病传染的机会增加；移民搬至安置区后，对该地区的地方病缺乏抗御能力等。施工期间，大量施工人员进入施工区，形成施工人群。人员高度集中，如当地有流行性疾病、地方病及自然疫源性疾病等，可能会蔓延和发展，或由外地人员带来其它传染病而成为主要流行病。另外，施工人群要进行施工作业，有些作业对人体安全和健康具有一定的影响，如：开挖爆破、接触一些有毒化学药品、高噪声机械操作、高粉尘作业等。

(7)其它影响。施工对附近地区的自然景观造成影响，破坏了景观的连续性和协调性。有些工程施工影响到文物古迹。

2.2水库初期蓄水阶段对环境的不利影响

水库初期蓄水阶段对环境的影响主要是对下游河道和下游用水的影响。当水库库容较小时初期蓄水时间较短，对下游的影响也较小，但库容大时，初期蓄水时间较长，对下游的影响较大。例如，吉林松江河水电梯级开发小山电站，初期蓄水时间约为2个月。在这期间使松江河干流下泄水量大幅度减少，影响了下游沿江村屯和抚松镇的生活、生产用水及林蛙的养殖；影响了两岸过江交通的影响；同时对下游北江水电站正常运行造成影响。为补偿以上影响，曾采取了相应的对策措施，合计补偿费用约194万元。

2.3电站运行期对环境的不利影响

水电站运行期对环境的不利影响可分为3个影响区来分析，即:河流、湖泊等水域水位升高区；水库相邻地区；下游及引水断流区。

2.3.1对河流、湖泊等水域水位升高区的影响

水电站运行后，水库蓄水便其上游部分河段和相连的湖泊等水域的水位升高。水电站运行期也是库区及库岸、水位升高区的重新平衡的过程，主要有3方面的影响：库区淤积和库岸浸蚀；蓄水对地质环境的影响；蓄水对周围地下水位的影响；蓄水对水生生物的影响。

(1)库区淤积和库岸浸蚀。水库蓄水后形成库盆，库区的淤积和库岸浸蚀，对库区水环境造成影响，并影响到水库的功能。大量的研究表明，水库淤积形成的主要来源为：从汇水流域进入水库的泥沙；由于库岸的改变、岛屿冲毁、库岸坡上不同的重力作用等产生的入库泥沙；由于水中悬移质沉降、淤积，成为库底沉积物，从而导致其重力固结、含水量减小、有机物质矿化。

山区中、小型水库淤积多为推移质泥沙，平原中、小型水库淤积多为悬移质泥沙，大型水库开阔地带的淤积既有悬移质泥沙又有推移质泥沙，水库沿岸地带和变动回水区则推移质居多。随着水库的运行年限的增加，库底淤积也会逐渐加重，淤积的面积也会逐渐增加。例如伏尔加河上的库伊贝舍夫水库，建库5年淤积占库底总面积的22.5%，8年后增加到32.5%；鄂毕河上的新西伯利亚水库，建库8年淤积占库底总面积的55.0%，14年后增加到69.6%[2]。

从水库蓄水开始，由于侵蚀作用和堆积作用，在新的水边线地带开始了库岸形成的过程。大型水库的运行经验表明，库岸的形成正是冲蚀和堆积直接作用的结果，从地质、地球化学和生态过程角度分析，库岸可分为多种类型：以崩塌、坍落、侵蚀、滑坡、流沙和剥蚀等形式表现的库岸为冲蚀型库岸；以地球化学作用和冲蚀作用为主形成的库岸为冲蚀—喀斯特型库岸；以生态作用和冲蚀作用结合情况下形成的库岸为冲蚀一泥炭型库岸及其它类型的库岸；在地质、地球化学和生物过程和堆积共同作用下，形成泥沙三角洲库岸、淤泥盐岩型、漂浮泥炭型、贝壳泥炭型、贝壳石灰岩型和芦苇植物型库岸[2]。

水库发育，除了库岸形成外，还有其它过程和现象，如：淹没、浸没、地下水位上升及上升区岩层的物理力学性质变化等，水库沿岸地带形成新的工程地质条件。在水库淤积和库岸形成的过程中，会造成水土流失、生态环境变化、水质的变化等，水库运行后，在较长的时间里，逐渐形成工程与自然环境新的协调和平衡。

(2)蓄水对地质环境的影响。水库蓄水后会诱发地震，1973年在伦敦举行了第一次关于水库与地震的学术会议，1979年在新德里召开了关于大坝安全与地震问题的国际大坝会议，1980年在伦敦又召开了全英工程师学会关于这一问题的学术讨论会。

(3)蓄水对周围地下水位的影响。水库蓄水后，将导致沿岸地带水文地质条件实质性的改变，首先是地下水状态发生变化，水库渗漏在最初几年中较为剧烈，对含水层影响最大。通常在水库的近坝部分出现地下水升高的最大值，而在水库上游，地下水位升高则相应较小，影响范围也小。

水库周围的地下水位升高会引起土地的浸没和沼泽化。当地下水位上升到距地面1.0～1.5m，干旱地区达到2.0～3.0m时，浸没就开始了，当潜水层达到耕作层时，造成土壤湿度过大，以至大多数包气带破坏，结果是使大片土地沼泽化。在森林和森林草原地区库岸沼泽化相对严重，在干旱气候条件下，土壤常会发生盐渍化。水库影响区域浸没带的形成，地下水位升高，区域自然综合体发生改变，生态环境发生变化，生物物种、种群结构、生物量等都会随之改变。原有的生态结构被破坏，需经过较长的时间，才能达到新的平衡。

(4)蓄水对水生生物的影响。水库蓄水后，使部分陆地变成为水域，浅水变成了深水，流动的水变成相对静止的水，电站运行及汛期泄水等，都会对水生生物造成影响。

①对水生动物的影响：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。对鱼类的影响较大，主要有迫迁，即水库蓄水和泄水淹没和冲毁鱼类原有的产卵场地，改变产卵的水文条件；对洄游鱼类的阻隔，大坝切断了天然河道或江河与湖泊之间的通道，使鱼类觅食洄游和生殖洄游受阻；对鱼的伤害，鱼类经过溢洪道、水轮机等，因高压高速水流的冲击而受伤和死亡。例如，美国的哥伦比亚河和斯内克河，每年汛期大坝泄洪，因含氮气过饱和造成幼萨门鱼死亡。又如，美国缅因州的爱德华水电站，始建于1830年，坝长280m，主要功能为发电。但水坝妨碍了鲑鱼、条纹鲈鱼和其它6种鱼类洄游产卵繁殖，造成对水生生态的破坏，为此联邦政府下令强行拆除电站。

②对水生植物的影响：主要是对浮游植物和高等水生植物的影响。水库形成的头几年，对浮游植物区系组成、生物量、初级生产力等都产生影响，常因藻类的大量繁殖而加重水库的富营养化，影响水库的水质。对高等水生植物的直接影响主要是淹没，间接改变了水域的形态特性、土壤、水的营养性能、水位状况和原始种源，而影响了高等水生植物的生存和生长。

③对底栖生物的影响：主要是建库后水文条件、水温、水质和底质的变化对底栖生物组成及生物量的影响。

2.3.2对水库相邻地区的影响

对水库相邻地区的影响，主要是对库周地区的生态环境的影响，即对生物地理群落的影响。水库淹没使林地减少，人为生产活动的增加，使林地等植被遭到破坏，人工生态恢复又需要一定的时间，使植物资源量减少。由此，破坏了部分野生动、植物的生境，使野生动物和植物种类减少，数量下降，森林植物群落减少，使生物多样性受到影响。

2.3.3对下游及引水断流区的影响

(1)水电站调峰运行对下游的影响。有些水电站运行期中有调峰运行时段，有的水电站在电网中就是调峰电站。调峰运行是根据电网中用电的需求情况进行调节，因此，发电向下游泄水量随需要而变化，对下游地区的航运和用水有影响。但可以通过一些措施来解决，如：控制下泄的保证水量；监控上游来水量，合理安排电站运行调度；根据电网总的用电峰、谷规律，适时预报，将信息及时传达到下游等。广东省北江飞来峡水利枢纽，其电站具有不完全日调节能力，参与系统调峰运行。电站的调峰运行是根据电力系统的负荷情况和水库天然来水情况进行。当天然来水量在250～630m3/s时，电站调峰工作容量约在9～14万kW;枯水期一般可调峰2～4h,时段为18～21点。电站调峰运行同样要保证水库下泄流量≥200m3/s，满足了下游正常通航和用水的要求，在枯水期这一下泄流量改变了建库前下游的断航状态。

(2)对引水式电站断流段的影响。引水式电站是利用天然河道落差，由引水系统集中发电水头的电站；还有些电站既用挡水建筑物、又用引水系统共同集中发电水头，成为混合式水电站。引水式电站会造成挡水建筑物至发电厂房段的河道断流，或是永久性断流，或是间断性断流，跨流域引水发电，可造成较长河段的断流或流量减少。河道断流造成的影响很大，主要是对森林植物、动物的栖息环境、断流段的小气候等生态环境的影响，这种影响往往是破坏性的和不可逆转的。必须要采取必要的可行措施，来保护断流段的生态环境，如：从挡水建筑物下泄一定的水量，保证该段的生态环境用水，将这部分水称为生态需水量，或称最小生态用水量。

4结语

(1)水电开发项目，特别是梯级开发，是河流流域水资源利用的宏伟工程，它既可以改造自然，造福人类，又可以对环境造成一定程度的破坏。水电开发对环境影响的研究，就是要将问题提出，要明确工程建设与环境之间的关系，有助于工程环境影响评价工作质量的提高，有利于处理好建设项目与环境保护之间的矛盾。

(2)要努力做到水电开发建设与环境保护协调发展，在水资源开发利用的同时，注意针对由于开发项目造成的环境问题，采取强有力的环保对策和措施，使工程对环境的影响减到最小，使受到破坏的环境尽快得到恢复。并注意在水电工程建设时，应尽量兼顾当地环境问题的解决。

(3)河流流域是一个完整的生态系统，流域水电梯级开发对环境的影响，不同于单一电站对环境的影响，在空间尺度上、时间尺度上、影响内容上、评价方法和目标上，都有差别。应在单个水电站环境影响研究和评价的基础上，进一步开展水电梯级开发对流域累积环境影响的研究，主要包括：累积环境影响的基本概念和理论；累积影响形成的主要途径；累积影响的评价方法和模式的构建；评价的指标体系等。

(4)目前，应尽早开展流域开发的环境影响评价工作。在流域水资源综合开发规划阶段，就要进行环境影响评价，以期在流域开发决策前，对流域资源的合理利用、自然环境、生态系统的结构和功能、流域环境的承载能力、区域污染源和污染物排放总量控制、污染防止措施等方面进行评估和论证，按区域经济可持续发展的要求，调整流域开发方案。

参考文献：

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[2]Γ.B.沃洛巴耶夫、A.B.阿瓦克扬主编，李砚阁、程玉慧等译，杨景辉等校.水库及其环境影响[M].北京：中国环境科学出版社，1994.

[3]刘兰芬，陈凯麒，朱瑶.十三陵抽水蓄能电站工程的水土保持及景观恢复措施效果分析[J].电力环境保护，2000，16(3).

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