2005年《四川环境》论文：岷江上游水电开发对环境的影响

源自：四川环境 作者：范继辉 刘巧 麻泽龙 张军彦 程根伟 发布时间：2007.02.27

1　引　言 岷江被誉为天府之国的母亲河, 由于岷江之水的滋润哺育, 造就了沃野千里、富庶繁荣的成都平原;也正是岷江上具有2000 多年历史的都江堰水利工程[1 ,2] , 为人类树立了“道法自然”、“兼利天下”、“惠而不费”的治水哲学工程思想典范。然而近年来随着水电开发的热潮, 一座座水坝在岷江上拔地而起,岷江上游出现了水电无序开发的现象, 特别是梯级开发暴露出缺乏流域统一规划的问题, 已经严重影响到了这些江河的综合功能, 这些问题还有继续发展的趋势, 值得加以重视和及时解决。 2　区域概况 岷江上游指岷江流域都江堰以上区域, 干流河长约340km , 流域面积22564km2 , 位于青藏高原向四川盆地过渡地带, 界于102°37′E2103°58′E , 30°50′N233°10′N 之间, 三面高山环抱, 与四川省阿坝藏族羌族自治州的汶川县、理县、茂县、黑水和松潘五县的行政辖区基本重合, 农牧林业及水能资源开发是本区经济主体[3 ,4] 。 流域年均气温为5 ℃～12 ℃, 年降水量80 %集中在5～10 月, 自然资源十分丰富, 尤以水资源、水能资源、森林资源为最, 年总径流量153.5 亿m3 , 水能资源蕴藏量约800 万kw , 可开发水能蕴藏量395 万kw , 其中干流水能资源蕴藏量428 万kw , 可开发容量263 万kw。森林覆盖率20 %左右, 活立木蓄积量约1亿m3 , 具有突出的水源涵养、水土保持功能。岷江上游同时也是世界十大生物多样性中心之一, 被称为绿色生态屏障”、“天然调节水库”, 是成都平原和四川盆地的水源地。 3　水电开发现状 岷江上游现已建成规模较大的发电站有: 下庄电站、铜钟电站、福堂电站、映秀湾电站、太平驿电站及天龙湖电站等(见下图) 。     3.1　干流开发现状 根据国家有关部门部署, 1998 年完成《岷江上游灌县至汶川河段规划汇总报告》。规划岷江上游干流采用六级开发方案, 由上而下分别为沙坝、福堂坝、太平驿、映秀湾、紫坪铺、杨柳湖(鱼咀) 梯级水电站[2] , 其中沙坝、紫坪铺为高坝大库, 其余梯级除杨柳湖为闸坝式外均为引水式电站。目前, 太平驿和映秀湾水电站已建成, 福堂电站一期建设已完成; 紫坪铺水电站正在建设中, 沙坝方案已取消, 而在叠溪利用1933 年地震所形成的大小海子, 建成天龙湖水电站。 3.2　主要支流开发现状 杂谷脑河: 经过两次规划研究, 形成了以狮子坪龙头水库为首的九级开发方案[5] 。自上而下依次为:狮子坪、红叶二级、理县、危关、甘堡、薛城、古城、下庄、桑坪水电站。其中理县、甘堡、下庄三个电站已建成发电, 红叶二级在建, 狮子坪水电站已完成预可研设计阶段工作, 桑坪电站已完成调整初步设计阶段工作, 其余均停留在规划阶段工作。 黑水: 规划修建的“二库五级”电站, 包括毛尔盖水库电站, 色尔古电站, 杨柳坪电站和马桥水库和竹格多电站。 草坡河: 草坡河现主要有两个电站, 沙牌电站和草坡电站。沙牌电站为主要调峰电站, 具有不完全年调节能力, 一期工程316 万kw 于98 年3 月中旬建成发电。草坡电站在草坡河汇入岷江的地方, 引水发电,设计总装机容量3 万kw。 鱼子溪: 采用两级梯级开发, 即鱼子溪一级、鱼子溪二级电站。 4　水电开发对环境的影响 岷江上游沿岸大部分区域, 属干热河谷地带, 降雨量少, 蒸发量大, 山高坡陡, 土地瘠薄, 植被稀疏,水土流失严重, 滑坡泥石流等山地灾害时有发生, 自然生态形势本来就严峻, 加之流域内各类开发建设活动频繁, 形势就更加严峻。不少开发建设单位水土保持意识差、法制观念淡薄, 发展理念陈旧, 急功近利,重视经济利益, 忽视生态环境保护, 掠夺式地开发利用水土资源和环境的现象仍然较为普遍。 4.1　对地质环境的影响 水电工程尤其是大型水电工程, 在施工过程中,因大坝、电厂、引水隧道、道路、料场、弃碴场等在内的工程系统的修建, 会使地表的地形地貌发生巨大改变。而对山体的大规模开挖,往往使山坡的自然休止角发生改变, 山坡前缘出现高陡临空面,造成边坡失稳。另外, 大坝的构筑以及大量弃渣的堆放, 也会因人工加载引起地基变形。这些都极易诱发崩塌、滑坡、泥石流等灾害。2001 年, 在紫坪铺水利工程施工区内的都江堰麻溪,由于进行213 国道改线和紫坪铺水利工程排砂洞施工, 对边坡进行削坡, 加上连续降雨, 结果在7 月10 日和19 日两次发生大规模滑坡和坡面泥石流, 滑坡体积分别达到1.0 ×105m3 和5.0 ×105m3 , 造成213 国道中断以及其它灾害损失[6] 。岷江上游汶川到茂县一带是变质岩出露区, 地层破碎, 历史上曾因修公路越控越垮, 千辛万苦才把公路沿线的塌方、滑坡勉强治住, 现又大量开挖, 制造新的山地灾害[7] 。 在水电站运行过程中, 由于水库巨大体积的蓄水增加的水压, 以及在这种水压下岩石裂隙和断裂面产生润滑, 使岩层和地壳内原有的地应力平衡状态被改变从而诱发地震。水库蓄水后对库岸已存在的不稳定地质体和原有的滑坡2崩塌体, 会产生浸润和托浮作用, 再加上大型电站在运行中, 会在库岸形成高达数十米以上的水位涨落带, 频繁改变水文地质条件, 从而诱发和加剧地质灾害的发生。 岷江流域处于我国著名的川滇地震区, 滑坡与崩塌多发区──川西北龙门山地区, 同时还处于西秦岭- 横断山东部暴雨泥石流重度灾害区[6] 。在这样的地质灾害高发区, 一旦大规模灾害事件发生, 大坝的存在, 尤其是高坝、大库以及梯级大坝的存在, 将极可能对灾害起到放大作用, 并造成具有连锁破坏效应的灾害链。紫坪铺水库坝高156 米, 库容9163 亿方, 其上游还有一系列的梯级大坝, 面对岷江上游曾多次发生7 级以上地震的强震区和大规模山崩堵江溃坝的历史背景, 一旦类似叠溪、松潘大地震的事件重演, 后果将不堪设想。

4.2　对景观及旅游资源的影响

水电站工程施工和库区淹没对自然景观和旅游资源的破坏是非常严重的。

一方面, 弃渣沿江堆放, 水库蓄水淹没原始森林、涵洞引水使河床干涸、大规模工程建设对地表植被的破坏, 水库水位变动造成岸边的涨落带, 形成很多死树、淤泥和裸露的岩石[8 ,9]等。位于茂县南新镇的姜射坝水电站2 号支洞洞口建设中施工方曾将弃渣直泻江中, 导致江面只有10 米宽, 仿如大江截流。岷江梯级开发中的水电站都为引水式, 铜钟10.5 公里、太平驿10.5 公里、福堂19.3 公里、姜射坝11 公里, 上游金龙潭13 公里、天龙湖6.7 公里。有的甚至上一级的出水口连着下一级的引水口。由于上游的水被拦截输入涵洞或管道, 从堤坝到发电厂之间的河段往往容易形成江河断流。一旦岷江上游水电站全部建成并发电,将形成连续不断的减水段甚至枯水期的断流段, 原来丰沛的地表水流在水电开发地段成为“暗河”。岷江的多处河段趋于干涸, 除了给河流动植物系统造成不可逆转的危害外, 还使岷江干旱河谷更加干旱。同时岷江上游的电站建设, 如金龙潭、姜射坝、吉鱼、福堂水电站等项目, 多为引水发电, 引水隧洞长, 施工支洞多, 工程弃渣量大, 堆放场地狭小, 大量弃渣沿岷江堆放, 而且大多未采取水土保持与环境保护措施,形成了独特的岷江上游弃渣“污染”带, 有的已危及行洪安全, 这给区域环境和生态景观造成了难以估量的危害和消极影响。这些都使岷江失去大江大河的奔腾气势, 呈现受人工割裂的破碎情景, 已经成为成都至九寨沟旅游热线上难堪的景象, 在国内外游客中造成了负面的影响。

另一方面, 无序的、不当的水电开发也损毁或淹没了一些作为旅游资源的自然奇观和人文珍迹。在茂县, 1933 年的大地震形成的世界罕见地震遗迹奇观──叠溪海子, 是九寨沟旅游环线上极其宝贵的自然和文化旅游资源, 对科学考察和自然景观旅游都有非常重要的价值, 而现在却被视作天然蓄水库, 将修建引水隧道, 这对当地自然和文化景观产生影响。在都江堰上游, 紫坪铺大坝正在修建, 作为其反调节作用的鱼嘴水坝, 最初的设计方案距离都江堰鱼嘴仅为340 米, 横切古代文物百丈堤, 损毁了历史文物及自然景观。在国家文物局和其他许多专家的强烈反对下,不得不修改设计方案, 将鱼嘴坝坝地轴线再上移380米。从河段地形、地质以及满足枢纽功能等方面来看,这已经是可以上移的最远极限位置了, 但是, 一旦大坝建成, 由于蓄水和放水, 改变了原来河流的规律,特别是放水时将大大增加对都江堰的冲刷, 将对世界遗产都江堰的环境和景观产生严重影响[2] 。

4.3　对水环境的影响

梯级电站群的建立, 已经改变了岷江上游径流的天然属性, 尤其是在平枯水季节, 江水断流问题突出,由于岷江上游水电站多数调节能力很低, 并多采用引水方式发电, 一方面大坝的修建, 使坝前水位与天然水位相比抬高很多, 另一方面人工引水到河岸的一侧,再通过水轮机下泄, 造成沿江河段江水减少, 部分河段甚至断流、消失(见表1) , 河床岩石暴露无遗。岷江部分河道断流的现象有持续半年的情况[10] , 中国环境报记者曾溯江而上,从灌县到茂县150多公里的江段, 分布着多个大小水电站, 最小的电站仅6000kw;坝与坝之间最近的仅10 公里左右距离, 江道基本是干涸的[11] 。渔子溪是横穿卧龙自然保护区的岷江一级支流, 原本水量丰沛的河流, 当其流经下游两个引水电站时, 水量减少一大半。1999 年10 月, 该河段几乎断流, 河床干涸, 巨石突兀, 很难想像这是一条流经国家自然保护区的河流。

水电工程的兴建对水质也有影响。在施工期施工废水和生活污水多是直接排放入岷江, 对江水造成污染。在工程运行期, 原来流动的水静止以后会经过很多化学的、热力的和物理的变化, 这种变化会严重污染水库和下游的河流。如水体自净能力降低, 水质退化; 水库截流营养物质, 水体富营养化, 水质下降;污染物累积, 水质恶化等。

各级电站及水库的修建对水温及水表面蒸发也会造成一定的影响。从水库深处放出来的水正常的河水温度相比, 在夏天低, 冬天高, 这种水从水库放出以后不仅会影响天然河水正常的温度变化, 还会影响水里的溶解氧含量, 会对水里的生物产生不利影响。水库蓄水后增加了水体的表面面积, 大量的水被蒸发掉,增加了水资源的损失[12 ,13] , 使得本来就比较干旱的岷江河谷更加干旱, 生态环境恶化。

4.4　对水生生物系统的影响

整个岷江上游被多达10 个电站截断, 又缺乏大型水库的缓冲, 对水生动植物造成严重的影响, 原生水生环境遭到破坏。岷江上游多为引水式电站, 闸址以上一定长度江段水库化, 水体流速、水深、水质、河床底质等均将发生一定变化; 闸坝到厂房这一段河道将不同程度地脱水, 致使水体水环境发生较大变化;工程冲沙使水质、河床底质发生改变, 从而对天然河道中水生生物的区系组成及生物量具有较大的影响。

4.4.1　对水生植物的影响

岷江上游各水电站兴建所形成的水库, 使天然江段水库化, 随着激流变缓流、以及泥沙和有机物淤积的增加, 属蓝藻门和绿藻门的水生藻类将增加, 而好氧喜流水的硅藻门将相应消失[8 ,14] 。如映秀湾水电站,库区形成后, 原以硅藻门为优势的水生生物, 转化为以蓝藻门和绿藻门为优势, 且生物总量有所增加; 脱水江段的出现, 使水生藻类, 特别是着生藻类生物量、种类减少。

4.4.2　对水生无脊椎动物的影响

引水式电站的兴建, 对天然河道中水摄水生无脊椎动物的区系组成及生物量也有一定影响。库区的形成, 喜富营养水体的环节动物与摇蚊幼虫渐增, 而好氧喜流水的蜉蝣、石蚕、石蝇等稚虫相应消失; 脱水江段的出现, 则使水生无脊椎动物类群与种群数量均有一定程度的降低(见表2、表3) 。

4.4.3　对鱼类的影响

水电站的兴建在施工期和运行期都对鱼类造成影响。在施工期, 施工活动中产生的噪音将使鱼类逃离施工江段; 大量的施工人员可能加剧该江河鱼类的捕捞。在运行期由于水电站水库的形成, 水环境发生一系列的变化, 如流速减缓、溶解氧降低、泥沙淤积等,使江河鱼类不宜在其中生存。在脱水江段生存鱼类种类和数量的大小与脱水程度和冲沙水流密切相关。据对太平驿和映秀湾电站脱水段鱼类调查情况看, 脱水江段有鱼类生存, 其脱水段的上段, 因枯水期断流,故在枯水期无鱼类生存, 中段因河道中有涓涓细流,有鱼类3 种, 下段则呈小河状, 原有江河鱼类基本存在。岷江上游鱼类多为定居鱼类, 但为了寻找最佳索食场、繁殖场和越冬场, 它们常在春、夏季上溯, 秋末冬初降河, 水电站闸址的兴建将阻隔这些活动, 使闸坝上下鱼类的种群数量减少[13] 。

岷江上游梯级开发, 改变急流生境为平流, 加之多梯坝层层阻隔, 繁殖条件改变, 饵料生物构成和数量变化等, 全部和大部分河水经过涵洞隧道进入电站,其间有多段河道(每段5 公里以上) 完全脱水, 这对于岷江上游原生的近40 种鱼类都是灭顶之灾, 通过隧洞和水轮机的鱼类不可能存活, 而拦河坝下最多只有小股溪流以致完全干涸, 鱼类存活的机会极小, 据邓其祥的调查, 岷江上游的鱼类已经从上世纪50 年代的40 种下降到如今的16 种, 国家二级保护鱼类虎嘉鱼已经在汶川河段消失10 多年了[13 ,15] 。

4.5　对人类生活的影响

水库建成后, 库边往往是杂草丛生的沼泽地, 这为许多传染疾病的昆虫, 钉螺提供了滋生的有利场所,同时兴建水库造成库区人口迁移, 土地、古迹、矿藏等的淹没, 以及工矿企业、公路、电力等线路的改建,这都关系到当地人民群众的生产、生活和当地经济的发展。由于水电站施工期较长, 投入劳力较多, 工地的施工机械, 往往带来噪音、飞尘、烟雾、垃圾、污水等, 破坏了当地的环境状况及居民的生活。

此外岷江上游水电站多为引水发电,《四川省水资源总体规划报告》中明确了岷江上游的开发任务是发电、调蓄洪水和枯水期工农业及生活用水, 以保证成都平原和都江堰灌区的用水。而有的业主往往只考虑满足发电需要, 忽视了水资源的综合利用, 尤其是愿意开发投资小水电。茂县吉鱼电站的引水段共有6 个农业提灌站, 而枯水期岷江根本就满足不了电站需要的230 立方米/ 秒流量。省水文资源勘测局提供的资料显示, 近3 年紫坪铺最小流量仅为65 立方米/ 秒。在这种情况下, 此岷江段用于农业生产的流量都不能得到有效保证[16] 。

5　对　策

岷江上游地区蕴涵着巨大的水能资源, 在当前我国面临日益严重的能源危机的情况下, 有必要对岷江上游的水能进行开发, 但关键是怎样开发。为此作者提出了以下建议:

5.1　坚持预防为主, 保护优先

加强水电开发建设活动的管理, 坚持预防为主,保护优先的原则, 在前期设计审批立项时, 必须严格把关, 强化水土保持、环境影响评价“三同时”和涉水事务的管理、施工中, 考虑工程自然地势, 采用最小土石方工程, 最大程度保护植被, 减少破坏; 在恢复治理上, 注重与区域原有风景、地貌、水文结构和植被的连续、和谐性, 遏制生态环境不断恶化的趋势。

5.2　强化执法监督, 做到开发与建设并重

采取多部门、多级联动的方式, 加强监督检查。加大执法力度, 对那些只把编报水土保持与环境保护方案作为主体工程立项程序“敲门砖”, 不实施方案的建设单位依法予以坚决严肃查处, 确保水土保持与环境保护“三同时”制度的全面落实, 促进可持续发展。

5.3　加强统一管理, 注重流域综合开发

建议尽快由省水利厅设立岷江流域管理机构, 统一管理岷江流域涉水事务的开发与保护工作, 加强流域总体规划, 并进行科学的论证, 彻底解决目前存在的管理多头, 开发无序, 上下游互不兼顾、效益发挥不充分、监管不力等问题。同时, 要从全流域范围内可持续发展角度出发, 注重保护, 统筹兼顾, 全方位、多层次的进行流域内水资源、水电资源的综合开发,充分考虑水资源的生态功能、环境功能和景观功能,彻底改变传统的“技术经济最优”的水利工程目标,最大限度地发挥其应有的经济效益、生态效益和社会效益。

5.4　强制保证河流水体生态的最低流量

为了给河流鱼类和人类生活一个最低生存空间,在无法改变现有电站布局结构的情况下, 应该制定或修改水库运行规则, 禁止将全部天然径流引用为发电流量, 而必须在天然河道保持一个最低流量, 以维持天然河流的水域景观和水生生物的生长条件以及此段人类的正常生活。水体生态维持流量可以根据水环境要求和电站发电效益, 通过论证确定, 并作为调度规则强制执行。

5.5　加强环保宣传, 提高环保意识

增加环境保护宣传, 让每一个水电开发商在开发的同时自觉的采取环境破坏补偿措施, 每一个施工人员施工过程中尽可能少的破坏环境。

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Environmental Impact of Hydropower Development in the Upper Reaches of Minjiang River

FAN Ji2hui1 ,2 , LIU Qiao1 ,2 , MA Ze2long1 ,2 , ZHANGJun2yan1 ,2 , CHENG Gen2wei1

(11 Institute of Mountain Hazards & Environment , CAS , Chengdu 610041 , China ;

21Graduate School of the Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039 , China)

Abstract : With the great development of western China , the upper reaches of Minjiang River which is of abundant hydropower resources has become the key area of hydroelectric generation. Nowadays the hydropower stations along its main channel and tributories are being constructed with high speed1From the head to Wenchuan , six grades of cascade development scheme have been implemented1But some river segments have turned into undercurrent or dried up , which cause great change of local habitat , landscape and climate , seriously influencing the river biosystem. Based on the investigation and analysis on the situation of hydroelectric generation and its environmental impacts , some suggestions are put forward.

Keywords : Upper reaches of Minjiang River ; hydroelectric generation ; environmental impact

收稿日期:2005202228

基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(课题编号2005CB422005) ,国家“973”项目研究成果(课题编号2003CB415206)

作者简介:范继辉(1980 - ) ,男,河南开封人, 中国科学院成都山地灾害与环境研究所自然地理专业博士研究生,主要从事水文水资源学与森林生态学研究。