水电 2006国际研讨会 808 小水电开发与环境整合 赵建达 亚太地区小水电研究培训中心，杭州市学院路122号，310012，jdzhao@hrcshp.org
摘要： 本文是作者和欧洲同行充分交流合作近一年完成的研究成果。介绍了世界小水电开发利用现状及近年来中国小水电开发中遭遇的环保和生态问题；提出指导处理小水电开发与环境保护的原则。分别从规划设计阶段如何贯彻综合设计理念、生态工程技术的应用，发电引水时保证电站下游河段不脱水的最小生态环境流量的考虑，高水头和低水头水电站开发中采用的进水口、仿自然鱼道、压力管道、厂房设计等环境整合方案，以及新技术、新材料和新设备的研究和应用，水电站施工中应注意的环保问题和对已建水电站环保方案的开展技术改造，重视水电站环保方案的公众参与和不同行业间新技术研究成果的协调等方面，探讨了小水电开发中解决环保生态问题的具体对策及欧洲等发达国家的经验做法。 关键词：小水电；环境结合；综合设计；最小生态环境流量；仿自然鱼道；对策；欧洲；中国
1 前言 小水电一直被认为是可再生、绿色能源，其生态效益显著，相对火电及大水电而言，环境负面影响较小；似乎不存在太大的环境生态问题。但是，近10多年来，世界小水电发展与环境生态保护的实际关系仍不容盲目乐观，离“环境结合” (Environmental integration)的目标还有较大差距，值得我们深入了解和全面研究。
2 世界小水电发展 没有国际统一的“小”水电定义——通常认为装机容量上限是10MW(欧洲小水电协会和欧盟)；在印度和中国，上限分别提高到25MW和50MW。通常径流式小水电开发项目对环境的影响极小，小于100kW称为微型，100～1000kW小小型，1000～10,000kW为小型。 目前全球水电提供了总电力的17%，装机容量约730 GW，在建100 GW。这使水电成为目前电力生产中最重要的可再生能源。2002年，在全球电力装机容量中，与其它可再生能源比较，小水电的贡献率处在一个相似的水平（1%～2%的总装机容量），合计达47GW。其中发展中国家占25GW(53%)(表1)。 水电 2006国际研讨会
809表1 世界各地区小水电装机容量 各大州 小水电装机容量(MW) 比例
亚洲 32,641 68.0% 非洲 228 0.5% 南美洲 1280 2.7% 中北美洲 2929 6.1% 欧洲 10,723 22.3% 大洋洲 198 0.4% 总计 47,997 100%
（来源：《水电与水坝》杂志，2004；美国能源部，2004）
中国在全球小水电发展中占有重要地位，这是政府长期推动农村电气化的结果。据2005年统计，小水电站已达43000个，装机容量34,660 MW，意味着中国占世界小水电装机容量的一半以上。中国小水电的年增长仍高达9%，并计划在“十一五”（2006～2010）期间新增16,000 MW。 其他小水电装机较多的发展中国家有：印度（1694MW）,巴西（859MW）,秘鲁（215MW）,马来西亚和巴基斯坦（均为107MW）,玻利维亚（104MW）,越南（70MW）, 民主刚果（65MW）,斯里兰卡（35MW）和巴布亚新几内亚（20MW），还有俄罗斯和中亚国家装机也较多（共639MW）(2005年数据)。
3 小水电开发对环境和生态保护的影响 3.1 中国现状 小水电在中国是一个相对的、历史的、发展的概念，近年来，又称农村水电。中国小水电发展步伐很快，每年新增装机容量200～300万kW，总装机容量已达3466万kW，占整个水电的比重30%以上，占全国电力工业比重6%～7%，世界绝对领先。但在大规模、高速发展的进程中，也出现了一些负面的东西，尤其是生态保护、环境影响的问题更为突出，这些问题开始被关注。如所谓“圈河运动”，造成河流无序开发，区间断流，水质恶化，自然景观被破坏等；个别河流由于未考虑生态用水，过度开发，出现局部断流和脱水，破坏河流生态，影响河流健康生命。例如，国家重点风景名胜区楠溪江，由于小水电的无序开发，造成河流区段断流，水质由１类变成５类，一批镇、村生活用水困难，著名特产的香鱼几近绝种。据2003年了解，该河上游就有90多处类似小水电站在开发、建设。有的工程施工废渣处理不当，受洪水冲刷，使下游核心景区的溪床升高，深水潭被填浅，等等。 由于中小型水电工程一般由地方政府筹资负责环保和水库工作，常因地方财政困难，资金不到位而压缩地方投入，或由民营企业与地方联营；为了发展地方经济，有的地方以牺牲环保和移民利益为代价招商引资；当地的职能部门往往屈从个别领导的不当决策，对工程建设监管不力；设计方鱼龙混杂，无序竞争，为争得设计任务，不惜迎合业主的某些不当要求，设计质量往往难以保证。 “四无”电站（无立项、无设计、无验收、无管理）的出现,使小水电的社会接纳形象大打折扣，也引发了不少环境生态问题，不利于我国小水电健康可持续发展。大量负面影响的冲击，促使人们觉醒，认识到必须在积极发展的同时，十分重视环境保护，维护河流生命，在保护生态的基础上，开发小水电。 2004年全国被查处的“四无”小水电站达数千座。我国有序开发小水电、保护环境的实践已水电 2006国际研讨会 810经开始。2006年8月，水利部又发通知，要求拉网式复查“四无”水电站。 水利部《关于清查“四无”水电站确保安全度汛的紧急通知》（水电［2003］269号）。 水利部《关于加强领导清除“四无”水电站事故隐患的紧急通知》（水电［2003］574号），坚决清除“四无”水电站事故隐患，杜绝产生新的“四无”水电站，确保安全度汛。 2004年6月25日，水利部《关于进一步加强农村水电工作的通知》（水电[2004]214号），对加强水能资源管理，规范水能资源市场，严格基本建设程序，加强农村水电建设管理都做出了明确规定。 2004年7月30日，水利部《关于加强农村水电站工程验收管理的通知》（水电[2004]308号）。 2004年11月24日，国务院批转发展改革委《关于坚决制止电站项目无序建设意见的紧急通知》（国发[2004]32号），也是对小水电站无序建设的最严厉和及时的棒喝。 2005年1月20日，国家环境保护总局、 国家发展和改革委员会 “关于加强水电建设环境保护工作的通知”(环发〔2005〕13号) 就加强水电建设项目的环境保护工作、优化水电站的运行管理，减轻对水环境和水生生态的影响明确指出，“水电建设要按照《环境影响评价法》、《建设项目环境保护条例》的有关规定，严格执行环境影响评价制度，认真做好水电建设的环境影响评价和环境保护设计，特别要落实好低温水、鱼类保护、陆生珍稀动植物保护、施工期水土保持和移民安置等环境保护措施，最大限度地减小水电对生态环境的不利影响”。“要根据用电、用水和生态环境等方面的要求，研究制定电站优化运行方式，最大限度地减轻对水环境的影响。对于引水式等水电开发方式，应避免电站运行造成局部河段脱水，落实泄水建筑物建设和运行，确保下泄一定的生态流量。要根据当地生产、生活、生态以及景观需水的要求，统筹考虑经济、社会和环境效益确定生态流量。对于下游有航运要求的大江大河，水电站运行要满足航运流量的要求；运行期间要确保鱼类等水生生物保护设施正常运行。” 2006年6月18日，国家环境保护总局专门就加强小水电资源的合理开发利用和保护，防止不合理开发活动造成生态破坏，切实保护和改善生态环境，发布了《关于有序开发小水电 切实保护生态环境的通知》（环发〔2006〕93号）。“小水电项目建设要与当地水资源条件相适应，根据当地生产、生活、生态及景观需水要求，统筹确定合理的生态流量，落实相关工程和管理措施，优化水电站的运行管理，实行有利于生态保护的调度和运行模式，避免电站运行造成下游河段脱水，最大限度地减轻对水环境和水生生态的不利影响。” 2006年8月24日,水利部《关于制止无序开发 进一步清除“四无”水电站的意见》（水电[2006]336号）和《关于加强农村水电建设管理的意见 》（水电[2006]338号）等系列文件，对制止无序开发、清除安全隐患、加强水能资源及农村水电管理提出了具体的规定和要求。 近年来，由于“电荒”的出现，许多地方“饥不择食”，“饮鸩止渴”，所以环保和生态的制约尚不感到严重。可以预见，小水电和大水电类似，在今后一个时期里，随着电力供需逐步正常化，全面建设小康社会的推进，公众及社会环保要求的不断提高，和发达国家类似，环保生态对小水电发展的影响将日益突现，也将成为今后我国小水电工程建设的重要制约因素之一；处理好了，小水电继续健康快速发展；反之，影响其可持续发展。应该未雨绸缪，及早应对。 近年开展的“小水电代燃料生态保护工程”，对保护森林、减少温室气体排放等方面正在不断发挥积极作用；“小水电代燃料生态保护工程”的生态效益问题已有许多论证和实例。目前，学术界已有人开始进一步研究小水电代燃料后所减轻的环境污染和生态破坏效益的货币化核算方法，这些成果将有利于促进小水电的可持续发展；但除此之外有关我国小水电的环境生态研究目前似乎还鲜有研究成果。 发达国家对小水电的环境生态问题已有较多较系统的研究，除了在政策和审批程序上严格把关外，在小水电运营管理中采用了许多新技术和新方法，其实践表明，这些新技术和新方法对降低小水电对当地环境的影响是完全可能的，对我们基本都是适用的。 水电 2006国际研讨会 8113.2 小水电开发环保和生态保护指导思想 我国提出的科学发展观以及人与自然和谐相处，建设环境友好社会的理念应当是我们处理小水电开发中的环保、生态问题的根本指导原则。 从规划抓起，制订和贯彻“环保可开发”资源的新理念，使规划一开始就建立在与环境结合的可持续发展的基础上，在规划设计阶段就平行开展环境评估，而不是在设计完成后再解决环保问题，避免和减少环境影响的措施研究应成为规划、设计过程的一个整体组成部分。 建立与“生态和环境友好的小水电工程体系”，自觉协调经济性与环保的要求，研究当地公众对环境问题敏感性的新方法以及在规划、设计过程中取得公众更大程度参与的新途径，使选定方案成为经济与环境生态双赢方案；坚持水电开发与生态环境辩证统一观，实现“在开发中保护，在保护中开发”。
4 环境整合解决方案 借鉴发达国家的经验，今后一段时期我国开展小水电环境生态科研的重点建议着眼于以下几个方面：
4.1 规划设计中开展环境评估 ① 提倡“一体化设计” 提倡“一体化设计”（Integrated design）可减少土木工程对环境的景观影响。“一体化设计”理念最佳地兼顾了电站的技术、经济和环保需要。将环保作为重要因素考虑的设计程序应取代预示负面环境影响的各种缓解和补偿措施，使环境问题在规划初期就得到确认和处理，而不是在设计完成后再处理。 ② 视作生态工程 加强生态水工学(Eco-Hydraulic Engineering)理论研究及其在农村水电设计与建设中的应用。利用生态工程减少机械和景观影响，如种植植被，堤坝附近自然化处理，加固岸坡并加建辅助性水工建筑等。 ③ 减少截流及河流取水的环境影响 引水式电站从河流引水，减少了天然泄水流量，挡水坝（堰）与进水口建筑等障碍物引起了生态系统的改变。要研究有效的技术措施减少因河流被截断所造成的影响、最小生态流量的合理确定、电站对下游水质的污染等。针对河流引水的影响，在可快速测量的非生物指标基础上开发简化、快速的评估方法。 ④ 科学兴建土建工程 引水建筑物的合理高度除根据水能条件及发电量要求外，还应考虑环境结合的要求，合理确定。 对高水头电站应采用埋入地下的塑料压力管道（玻璃纤维强化塑料HDPE）代替坡上水道及开敞式钢管，减少占地和维修对自然景象的影响。水头太高则应首选（若可行）无伸缩接头的免维修压力管道。人完全可到达的、无覆盖的锚固块（镇墩）也可降低压力管道土木工程的影响并提高安全性。 低水头电站的引水工程的体积较大且排水量较大，其环境友好设计很难，可采用重要的缓解和补偿措施，以减小环境影响。如降低辅助工程（如可移动堰体内闸门的水压气缸）的高度，设计导水渠和放水渠，在半水区域修建结构大堤，在梯田、水岸和浪溅区使用生态工程等。 特殊进水口（如底孔进水口）及过滤装置应采用声纳和光学设施，防止鱼类进入电站。 设计、安装及利用各种环境友好型鱼道（混凝土鱼梯、岩石缓坡、Bordland 梯度、水池和阶梯设计等有利于鱼类洄游、繁殖等结构）和引鱼装置。 厂房外立面尽量采用当地材料（石材）和周边环境相协调，使社会认可电站，把它当作当地重要的可再生能源来源。