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      水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境再造

      2011-04-14 23:14:52周厚貴
      水力發(fā)電 2011年7期
      關(guān)鍵詞:環(huán)境效益水電工程生態(tài)

      周厚貴

      (中國(guó)葛洲壩集團(tuán)公司,湖北 宜昌 443002)

      0 引言

      充足的能源、良好的生態(tài)環(huán)境是21世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證。水電作為清潔、可再生能源,是當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,會(huì)同水電工程產(chǎn)生的防洪、灌溉、航運(yùn)、供水等綜合效益,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用[1,2]。然而,受對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)認(rèn)識(shí)程度的限制,以及對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不足,以往的水電工程建設(shè)產(chǎn)生了不同程度的環(huán)境影響。

      由此,水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響已逐步受到廣泛關(guān)注,這也是能源與環(huán)境關(guān)系在水電工程建設(shè)領(lǐng)域的反映。水電工程建設(shè)發(fā)展的制約因素也從資金制約、技術(shù)制約轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境制約。在水電工程建設(shè)過(guò)程中,如何在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)運(yùn)行良好的前提下,發(fā)揮水電工程的預(yù)期效益,實(shí)現(xiàn)水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào),達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與環(huán)境效益的共贏,是水電工程建設(shè)的重中之重。

      相應(yīng)地,目前對(duì)有關(guān)水電工程建設(shè)中生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的研究工作也已廣泛展開(kāi),分別從技術(shù)層面、管理層面、體制層面、理念層面開(kāi)展了諸多積極的探索和嘗試,在工程實(shí)踐中取得了顯著的效益。而在以上各類研究工作中,有關(guān)水電工程建設(shè)中生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念的研究是其他研究工作的基礎(chǔ)和導(dǎo)向,是后續(xù)工作正確與否的保證。

      為此,本文從水電工程建設(shè)的實(shí)際出發(fā),以生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的基本理論為基礎(chǔ),系統(tǒng)地考慮水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的相互關(guān)系,提出了水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造理念和基本原則,并進(jìn)行了初步的探討。

      1 水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

      1.1 水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善作用

      水電工程通過(guò)改變水資源在時(shí)間和空間上的分布,實(shí)現(xiàn)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)服務(wù)的目的。水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

      (1)發(fā)電。水力發(fā)電作為清潔可再生能源,是當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。通過(guò)水力發(fā)電減少了煤炭、石油等不可再生資源的消耗,相應(yīng)減少了二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放量,對(duì)于減輕空氣污染、緩解全球變暖具有重要意義。以我國(guó)三峽工程為例,每年可減少5 000萬(wàn)t標(biāo)煤消耗,減排1億t二氧化碳。大型、特大型水電站的建設(shè),僅發(fā)電這一項(xiàng)就可產(chǎn)生顯著的生態(tài)環(huán)境效益。

      (2)防洪、供水、灌溉。嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害和持續(xù)的干旱將對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞,是典型的生態(tài)環(huán)境災(zāi)害[3]。歷史上的特大洪災(zāi)和旱災(zāi)及次生災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境乃至社會(huì)秩序的破壞仍在警醒著世人。水電工程可實(shí)現(xiàn)水資源在時(shí)空分布上的均衡,顯著減輕和緩解洪澇災(zāi)害,是對(duì)原生態(tài)自然環(huán)境的有效改善。以我國(guó)在建的南水北調(diào)工程為例,該工程的建設(shè)將在很大程度上解決我國(guó)西北和華北地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺問(wèn)題。一方面,能有效滿足這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源不斷增加的需求;另一方面,還能夠減少對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源的開(kāi)采程度,確保當(dāng)?shù)?0%的生態(tài)環(huán)境保證用水不受擠占,從而為這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善提供必要的前提條件。

      (3)航運(yùn)。通過(guò)水庫(kù)的修建可抬高上游水位并改善下游河道流態(tài),提高河道的通航里程和運(yùn)輸能力,由此節(jié)約同等運(yùn)輸能力的道路運(yùn)輸方式需要的土地資源,并減少燃油尾氣排放量。

      (4)改善氣候小環(huán)境和水流條件。由于人造湖泊即水庫(kù)的產(chǎn)生,增加了局部區(qū)域的蒸發(fā)量和濕度,改善了相應(yīng)區(qū)域的小氣候環(huán)境,對(duì)植被和農(nóng)作物產(chǎn)生一定的有利影響。此外,水庫(kù)修建后的河流流態(tài)更適合在靜水中生活的魚(yú)類的生長(zhǎng)繁殖。

      (5)產(chǎn)生新的人文景觀和自然景觀。水庫(kù)蓄水后可能產(chǎn)生新的人文景觀,并形成由山景、水景、大壩等構(gòu)成的水庫(kù)景區(qū)。

      (6)其他環(huán)境效益。由于水電工程的建設(shè)及資金投入,帶動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善、技術(shù)水平的升級(jí),由此也將帶來(lái)可觀的環(huán)境效益。如旅游資源的開(kāi)發(fā),生態(tài)農(nóng)業(yè)園的興建,工業(yè)生產(chǎn)由粗放型到科技環(huán)保型的轉(zhuǎn)變等等。

      1.2 水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響

      當(dāng)然,在看到水電工程建設(shè)帶來(lái)巨大生態(tài)環(huán)境效益的同時(shí),也應(yīng)該看到由于對(duì)生態(tài)環(huán)境認(rèn)識(shí)與重視程度不足、建設(shè)理念不科學(xué)等造成的對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響[3]。水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響主要包括以下幾方面:

      (1)土地淹沒(méi)與水庫(kù)移民。大型水電工程的修建會(huì)淹沒(méi)土地資源,淹沒(méi)植被或耕地,減少野生動(dòng)物的生存空間;同時(shí)移民搬遷與重建可能造成潛在的水污染、水土流失等環(huán)境問(wèn)題。

      (2)河流阻斷及流量、流態(tài)、水溫的改變對(duì)生物的影響。由于大壩的修建阻斷了河流,阻斷了洄游魚(yú)類的通道;部分魚(yú)類不適應(yīng)建壩后的下游流量、流態(tài);水庫(kù)深層泄水的低水溫對(duì)下游動(dòng)植物和農(nóng)作物的冷侵害。

      (3)淹沒(méi)歷史古跡及文物。水庫(kù)蓄水將淹沒(méi)庫(kù)區(qū)內(nèi)一定水位以下的歷史古跡與文物。

      (4)其他影響。如:庫(kù)區(qū)淤積對(duì)土壤鹽堿化的影響;河道流速變緩降低了水體的自凈能力;清水下泄對(duì)下游岸坡的影響;下游水情變化對(duì)河口生態(tài)環(huán)境的影響;施工過(guò)程的 “三廢”、施工區(qū)植被破壞及水土流失等。

      1.3 水電工程建設(shè)與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系

      自然界及自然生態(tài)系統(tǒng)按照自身的規(guī)律演化,是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)。其演化的根本規(guī)律是不以人類意志和活動(dòng)而改變的[4]。水電工程建設(shè)作為人類活動(dòng)的一部分,處在整個(gè)自然界中,受自然演化規(guī)律的影響和制約,同時(shí)也改造了自然、影響了自然界的演化方向。

      在自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程中,自然力與人力的共同作用決定了其演化方向。無(wú)任何人類活動(dòng)的自然界本身也存在洪災(zāi)、旱災(zāi)、火災(zāi)、滑坡、泥石流、地震等破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。在人力的作用下,可能加劇自然災(zāi)害,也可能減緩或消除災(zāi)害。其關(guān)鍵取決于自然力與人力的合力是否遵循自然演化的根本規(guī)律。

      因此,在水電工程建設(shè)中,人類只能在自然規(guī)律的整體框架下從事相關(guān)工作,認(rèn)識(shí)并利用自然規(guī)律,使自然界朝著有利于生態(tài)環(huán)境的方向發(fā)展,才能使水電工程發(fā)揮預(yù)期的整體效益,實(shí)現(xiàn)工程與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)。

      1.4 對(duì)水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)過(guò)程

      從水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的基本關(guān)系出發(fā),縱觀水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的有利與不利影響可以看出,在合理利用自然規(guī)律的前提下,水電工程建設(shè)將帶來(lái)良好的生態(tài)環(huán)境效益,反之將對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

      在水電工程建設(shè)史上,人們對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)和重視程度經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:

      (1)粗放無(wú)序期。在這一階段,尚未認(rèn)識(shí)到水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,無(wú)視對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù),其基本思想來(lái)源于 “人定勝天”的理念。這一階段的水電工程建設(shè)追求單純的工程效益,無(wú)視工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響或破壞,以及由此產(chǎn)生的一系列其他負(fù)面效益,其最終結(jié)果可能導(dǎo)致工程建設(shè)的綜合效益低下或得不償失。

      (2)事中控制或事后修復(fù)期。在這一階段,逐步認(rèn)識(shí)到水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響,但生態(tài)環(huán)境的保護(hù)對(duì)策主要限于事中控制或者事后修復(fù),包括對(duì)在第一階段水電工程建設(shè)中的遺留生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的事后修復(fù)。這一時(shí)期尚未從根本上認(rèn)識(shí)水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系,從源頭上實(shí)現(xiàn)水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)、平衡。

      (3)和諧發(fā)展期。在這一階段,人們已逐步認(rèn)識(shí)到水電工程建設(shè)作為人類活動(dòng)的一部分,需要在工程建設(shè)的各階段統(tǒng)籌考慮生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,其基本思想與 “天人合一”的理念一致,也是科學(xué)發(fā)展觀在水電工程建設(shè)中的具體體現(xiàn)。

      從 “人定勝天”到 “天人合一”的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變,為實(shí)現(xiàn)水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展奠定了思想基礎(chǔ),相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展則為其提供了技術(shù)支持與保障。

      對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)水電工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào),從辯證唯物論的基本思想出發(fā),基于自然界演化的基本規(guī)律和人力與自然力相互作用規(guī)律,本文提出了水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的理念和基本原則,并進(jìn)行了初步探討。

      2 水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的基本原則

      2.1 基本概念

      水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造是指在水電工程建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中,在充分認(rèn)識(shí)和利用自然規(guī)律的前提下,使水電工程建設(shè)和運(yùn)行的各環(huán)節(jié)與自然規(guī)律實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合,充分發(fā)揮對(duì)生態(tài)環(huán)境有利的一面,消除不良環(huán)境影響的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的再造。

      水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造分為兩個(gè)層次:首先,通過(guò)水電工程建設(shè)消除原自然生態(tài)系統(tǒng)中的不良環(huán)境因素,如洪災(zāi)、旱災(zāi)、河道斷流等;其次,通過(guò)水電工程的建設(shè)與運(yùn)行,發(fā)揮水電工程的良好生態(tài)環(huán)境效益,如發(fā)電、灌溉、供水等環(huán)境效益及次生效益。

      2.2 基本原則

      水電工程建設(shè)需要在科學(xué)理論的指導(dǎo)下,系統(tǒng)、全局地實(shí)施生態(tài)環(huán)境再造,需要遵循的基本原則主要包括以下幾方面:

      (1)認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的自然規(guī)律是基礎(chǔ)。水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的基礎(chǔ)是充分認(rèn)識(shí)自然規(guī)律,即自然系統(tǒng)的演化規(guī)律是水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行的基礎(chǔ)。包括河流泥沙運(yùn)動(dòng)及庫(kù)區(qū)淤積變化規(guī)律、流量流態(tài)變化規(guī)律及下游生態(tài)需水量要求、深庫(kù)高壩水溫分層分布規(guī)律及下游動(dòng)植物對(duì)水溫的適應(yīng)性及演變規(guī)律、河口生態(tài)環(huán)境演化規(guī)律、水體自凈及污染物遷移規(guī)律、地下水變化規(guī)律,以及移民區(qū)社會(huì)發(fā)展規(guī)律。

      (2)遵循生態(tài)系統(tǒng)自然規(guī)律是關(guān)鍵。在認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的關(guān)鍵是遵循、利用自然規(guī)律,在自然規(guī)律的引導(dǎo)下從事各項(xiàng)工作,通過(guò)自然力與人力的合力實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良好再造。

      (3)宏觀生態(tài)再造與微觀生態(tài)再造并重。在水電工程建設(shè)的生態(tài)環(huán)境再造中,需要從宏觀和微觀角度綜合考慮相關(guān)問(wèn)題,在實(shí)現(xiàn)微觀生態(tài)環(huán)境再造的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)宏觀生態(tài)環(huán)境的再造。如在水電工程建設(shè)中,不僅要考慮全流域(跨流域需要考慮多個(gè)流域)在水電工程建設(shè)前后生態(tài)環(huán)境的變化與再造、整個(gè)生物群落生存環(huán)境變化及良好環(huán)境的再造等宏觀問(wèn)題;也需要考慮河道流量變化、某一河道自凈能力變化及再造措施;同樣需要考慮施工期的施工機(jī)械運(yùn)行廢棄物處置、開(kāi)挖部位的水土流失與控制等局部問(wèn)題。

      (4)時(shí)間尺度的完整性。再造的時(shí)間尺度為水電工程的整個(gè)生命周期,即在水電工程的施工建設(shè)期、生產(chǎn)運(yùn)行期及退役拆除后的整個(gè)生命周期內(nèi)的生態(tài)環(huán)境再造。當(dāng)前對(duì)水電工程退役拆除后的生態(tài)環(huán)境影響研究工作尚顯不足。

      (5)空間尺度的多維性。再造的空間尺度為水電工程修建的各相關(guān)要素,包括上下游、左右岸、地上地下、庫(kù)區(qū)及影響區(qū)、下游河道及河口等。

      (6)技術(shù)措施與管理制度并重。在水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造過(guò)程中,除了通過(guò)技術(shù)措施利用自然規(guī)律外,需要有各項(xiàng)管理制度的配套實(shí)施。如,生態(tài)環(huán)境再造需要完善的庫(kù)區(qū)及下游河道排污管理制度、移民區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃等的輔助。

      3 水電工程建設(shè)的生態(tài)環(huán)境再造理念

      水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造理念的核心在于:如何通過(guò)工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境新的、有序的、良好的、穩(wěn)定的平衡。其理念主要反映在以下4個(gè)方面:

      (1)從本質(zhì)上講,水電工程開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程是對(duì)某一尺度原有生態(tài)平衡狀態(tài)的破壞,從這個(gè)角度理解,“水電工程開(kāi)發(fā)”與 “生態(tài)環(huán)境破壞”有相似之處。這一方面生態(tài)環(huán)境保護(hù)遭到背離,另一方面生態(tài)環(huán)境恢復(fù)幾乎難以做到,且沒(méi)有必要;但在水電工程建設(shè)完成后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的生態(tài)調(diào)整與自然演化,將形成新的生態(tài)平衡,這一狀態(tài)即構(gòu)成“再造”。由此,如能在水電工程建設(shè)前,對(duì)演變后達(dá)到穩(wěn)態(tài)的、新的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),則可引導(dǎo)生態(tài)環(huán)境向更好的方向轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境優(yōu)化再造的目的。特別要防止不斷的、恢復(fù)性的再造活動(dòng),因?yàn)槊恳淮卧僭於家?jīng)歷破壞原有平衡到建立新的平衡的過(guò)程,要求在工程建設(shè)前制訂出整體規(guī)劃與生態(tài)環(huán)境再造方案,達(dá)到 “一次再造成型”的效果。

      (2)水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造是有目的地開(kāi)發(fā)利用水能資源中的正?;顒?dòng)。破壞是無(wú)序的、不計(jì)后果的,而再造則是在相關(guān)科學(xué)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行的有規(guī)劃、有序、跟進(jìn)的活動(dòng)。此外,再造過(guò)程中不排除會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境某一方面或局部產(chǎn)生不良影響,但總體是有利于生態(tài)環(huán)境的,不能把再造說(shuō)成是蓄意破壞[5]。

      (3)從開(kāi)發(fā)到恢復(fù)新的平衡達(dá)到 “再造”目的,所需要的時(shí)間取決于對(duì)自然規(guī)律的遵循程度。遵循自然規(guī)律則不僅快,而且十分平順;在違背自然規(guī)律的情況下,一方面達(dá)到新的平衡需要的時(shí)間多,另一方面,恢復(fù)后的自然狀態(tài)也將偏離預(yù)期的方向。

      (4)現(xiàn)代水電工程建設(shè)具有典型的生態(tài)環(huán)境再造特征,追求經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)環(huán)境效益的共同提高。在不斷發(fā)展與成熟的水利科學(xué)、工程科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等學(xué)科與技術(shù)的支撐下,現(xiàn)代水電工程建設(shè)在建設(shè)前都已對(duì)潛在的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了充分的論證、預(yù)測(cè)與規(guī)劃,在遵循和利用自然規(guī)律的前提下,引導(dǎo)生態(tài)環(huán)境向更好的方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的良好再造[6]。

      4 結(jié)語(yǔ)

      水電工程建設(shè)在緩解能源壓力、改善水資源的時(shí)空分布等方面具有顯著效益,科學(xué)的水電開(kāi)發(fā)對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)與環(huán)境均具有積極作用。但如何避免水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響,改善生態(tài)環(huán)境,是當(dāng)前水電工程建設(shè)面臨的重大問(wèn)題。

      本文從自然系統(tǒng)演化的基本規(guī)律、人力與自然力相互作用的基本關(guān)系出發(fā),基于生態(tài)系統(tǒng)基本理論,提出了水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的理念。水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的目的在于:在水電工程建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中,在充分認(rèn)識(shí)與利用自然規(guī)律的基礎(chǔ)上,使水電工程建設(shè)和運(yùn)行的各環(huán)節(jié)與自然規(guī)律實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合,充分發(fā)揮對(duì)生態(tài)環(huán)境的有利影響,消除不良環(huán)境影響的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的再造。

      水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造強(qiáng)調(diào)對(duì)自然規(guī)律的遵循與合理利用,追求水電開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、社會(huì)目標(biāo)與生態(tài)目標(biāo)的共同實(shí)現(xiàn)。本文對(duì)水電工程建設(shè)生態(tài)環(huán)境再造的基本概念、基本原則、基本理念作了初步探討,以期為水電工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行提供有益的借鑒。

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