彭文啟，韓 禎，王世巖，劉 暢，董 飛

（中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100038，北京）

一、我國小水電開發(fā)利用情況

小水電是指裝機(jī)容量5萬kW及以下的水電站，是國際公認(rèn)的清潔可再生能源。截至2021年，我國已建成4.7萬多座小水電站，年發(fā)電量達(dá)2 500億kWh，相當(dāng)于每年節(jié)約7 000多萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放1.8億t。20世紀(jì)50年代以來，小水電為我國農(nóng)村電氣化、偏遠(yuǎn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化作出了重要貢獻(xiàn)，也為其他國家尤其是發(fā)展中國家小水電開發(fā)提供了“樣板”。近年，中共中央、國務(wù)院先后印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動方案》《關(guān)于新時代推進(jìn)西部大開發(fā)形成新格局的指導(dǎo)意見》《關(guān)于新時代推動中部地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，均把小水電尤其是綠色小水電作為實(shí)現(xiàn)我國“雙碳”目標(biāo)的重要路徑之一。

二、小水電河流生態(tài)環(huán)境問題

由于開發(fā)理念和技術(shù)條件限制以及違規(guī)建設(shè)、監(jiān)管不到位等原因，我國一些地區(qū)小水電開發(fā)過度，造成局部河段減水脫流甚至干涸斷流，影響了河流生態(tài)環(huán)境。

1.研究層面

小水電改變水流節(jié)律及物質(zhì)循環(huán)過程，改變了河段尺度上的生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步影響流域尺度上生物地化循環(huán)過程及河流生態(tài)服務(wù)功能。小水電由于引水量或蓄水量小，通常會被認(rèn)為對水流的改變也較小。但研究表明，水流的減少以及由此帶來的細(xì)顆粒泥沙的沉積，會顯著改變下游的生境條件和水生生物群落結(jié)構(gòu)。而這種因水流改變造成下游泥沙輸入、營養(yǎng)輸入甚至水溫特征變化的影響，即便到了退水口下游水流恢復(fù)的地方，生境條件也無法恢復(fù)。因此，流量的恢復(fù)不代表生境的恢復(fù)，水生生物群落會在河段尺度上持續(xù)受到影響。但是目前并沒有研究能夠闡明受影響的河段范圍，而這個范圍對于評估小水電生態(tài)環(huán)境效應(yīng)極為關(guān)鍵。

小水電大多建立在山區(qū)源頭河流。山區(qū)源頭河流通常擁有獨(dú)特的棲息地特征，例如較低的水溫、較高的溶氧、較快的流速，主要依靠外來粗顆粒有機(jī)質(zhì)輸入維持的異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，為許多區(qū)域特有物種提供適宜的棲息生境，同時向下游輸送顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)、泥沙和生物，在維持整個流域的水文連通性、生物多樣性以及生態(tài)完整性上發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

大部分山區(qū)河流因?yàn)樗娊ㄔO(shè)而改變了水文過程。小型水電站的建設(shè)，可能會導(dǎo)致生境條件的改變，尤其是電站取水口下游河段的減脫水影響最為嚴(yán)重，下游河道的濕周、水深、流速在減脫水河段急劇降低，導(dǎo)致該河段內(nèi)水溫升高、溶解氧降低，由水文條件變化造成的生境條件改變，會進(jìn)一步引起水生生物格局和生態(tài)過程的改變。雖然一般認(rèn)為單一小水電產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境影響極低，但在大規(guī)模開發(fā)的背景下，在一條河流或一個小流域上建設(shè)多個小水電，其累積效應(yīng)對河流/流域尺度的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著影響。以瑞士為例，瑞士早在1880年開始水電建設(shè)，在這種對山區(qū)河流影響最廣泛和最強(qiáng)烈的人類活動影響下，現(xiàn)在瑞士沒有一條主要河流在其整個流程可以自然流動，并且只有不到10條河的不間斷距離超過15 km。

相對于自然河流，小水電開發(fā)河流大型無脊椎動物和魚類的生物多樣性明顯偏低。王強(qiáng)等（2013）通過長期跟蹤試驗(yàn)分析表明：引水壩修建后，庫區(qū)逐年淤積，河流生境的異質(zhì)性和多樣性喪失，壩下形成減水河段，河流生境面積縮小，淺灘—深潭交替的河流生境結(jié)構(gòu)被破壞，其影響河段魚類多樣性普遍偏低。趙偉華等（2015）的研究表明：梯級水電開發(fā)對云南景谷河底棲動物群落結(jié)構(gòu)影響顯著，從空間來看，庫區(qū)底棲動物所受影響最大，減水段次之，混合段受影響較小。

此外，小型水電站的大規(guī)模建設(shè)也極度加重了河流生境破碎化程度。圖1展示了不同類型水電站對水流改變和生境破碎化影響的程度，小型水電站引起的河流破碎化程度并不低于大型水電站。

圖1 不同河道內(nèi)構(gòu)筑物對河流破碎化和水流節(jié)律改變的影響

2.實(shí)踐層面

根據(jù)2018年生態(tài)環(huán)境部排查結(jié)果，長江流域的2.43萬座水電站中，未建設(shè)生態(tài)流量泄放設(shè)施的約占42%，造成壩下河段脫水的約占9%，預(yù)估造成脫水河段長度超過4000km。部分河流進(jìn)行了高強(qiáng)度、高密度的開發(fā)，致使333條河流出現(xiàn)不同程度斷流，斷流河段總長1 017 km（審計署辦發(fā)〔2018〕3號）。同時，密集的閘壩建設(shè)造成河流生境高度破碎化，尤其是引水式電站引水導(dǎo)致水文過程節(jié)律變異嚴(yán)重、水域面積減少或消失，魚類適宜生境減少，生存空間大幅度壓縮。

2016年以來，歷次中央環(huán)保督察都把小水電及涉小水電河流生態(tài)環(huán)境問題作為重點(diǎn)任務(wù)。2016年，首輪中央環(huán)保督察向廣西反饋督察意見時提到“多個國家級自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)或緩沖區(qū)內(nèi)，存在違規(guī)開發(fā)小水電問題”。2017年，祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題通報，中央環(huán)保督察組向福建、湖南、四川反饋意見時，都點(diǎn)名了小水電。2021年，中央環(huán)保督察云南、河南、廣西、湖北、貴州等5省份時再次指出了小水電違法違規(guī)建設(shè)、壓占各類自然保護(hù)地、影響下游濕地生態(tài)及水生生物生境等問題。同年12月，水利部印發(fā)《關(guān)于復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的指導(dǎo)意見》，水利部辦公廳印發(fā)《“十四五”時期復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境實(shí)施方案》，明確了要強(qiáng)化小水電生態(tài)流量監(jiān)督管理，保障河湖生態(tài)流量。

三、近年小水電河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)的工作成效及存在問題

1.以小水電分類整改為契機(jī)，以生態(tài)流量監(jiān)管為抓手，小水電河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)制度依據(jù)基本建立

2018年以來，為全面貫徹落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想，水利部聯(lián)合發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部、能源局等有關(guān)部門率先在長江經(jīng)濟(jì)帶開展小水電清理整改，并把全面落實(shí)生態(tài)流量要求作為整改的重要內(nèi)容。2019年8月，水利部與生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)長江經(jīng)濟(jì)帶小水電站生態(tài)流量監(jiān)管的通知》，對科學(xué)確定小水電站生態(tài)流量、完善生態(tài)流量泄放設(shè)施、做好生態(tài)流量監(jiān)測監(jiān)控、推動小水電站開展生態(tài)調(diào)度運(yùn)行、建立小水電站生態(tài)用水保障機(jī)制以及強(qiáng)化生態(tài)流量監(jiān)督管理均提出了明確要求。為指導(dǎo)各地做好小水電站生態(tài)流量監(jiān)管平臺建設(shè)工作，2019年12月，水利部出臺《小水電站生態(tài)流量監(jiān)管平臺技術(shù)指導(dǎo)意見》，統(tǒng)一了小水電站生態(tài)流量監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)管平臺等技術(shù)要求。2020年9月，水利部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)通知，將長江經(jīng)濟(jì)帶小水電站生態(tài)流量監(jiān)管文件適用范圍調(diào)整至全國范圍執(zhí)行，為長江經(jīng)濟(jì)帶以外地區(qū)小水電站生態(tài)流量監(jiān)管工作提供依據(jù)。2021年12月，水利部與有關(guān)部門聯(lián)合出臺《關(guān)于進(jìn)一步做好小水電分類整改工作的意見》，把修復(fù)河流生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，從生態(tài)系統(tǒng)整體性和流域系統(tǒng)性出發(fā)，對小水電分類整改提出明確要求。同月，水利部又與生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)小水電站生態(tài)流量監(jiān)督檢查工作的通知》，明確了小水電站生態(tài)流量監(jiān)督檢查的主要內(nèi)容、組織實(shí)施及結(jié)果應(yīng)用，推動小水電站生態(tài)流量全面落實(shí)，促進(jìn)綠色發(fā)展。2021年12月底，水利部聯(lián)合發(fā)展改革委等7部委召開視頻會議，研究部署推進(jìn)黃河流域小水電清理整改工作。

上述文件的出臺，為解決小水電河流的生態(tài)環(huán)境問題找到了路徑和方法，在政策文件落實(shí)過程中，也有效解決了一些小水電河流長期未能解決的生態(tài)環(huán)境問題。

2.近年小水電清理整改成效顯著，但小水電河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)的科技支撐亟待加強(qiáng)

2018年以來，水利部會同有關(guān)部門組織指導(dǎo)長江經(jīng)濟(jì)帶省市完成2.5萬多座小水電清理整改，已有3 500多座電站完成退出，2.1萬座電站完成整改，落實(shí)生態(tài)流量并接入統(tǒng)一監(jiān)管平臺。通過一系列工作，河流生態(tài)環(huán)境得到有效修復(fù)，總體開發(fā)強(qiáng)度下降15%。

相比之下，小水電河流生態(tài)環(huán)境影響相關(guān)的科學(xué)研究已經(jīng)嚴(yán)重滯后。Couto和Olden在2018年對小水電相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然小水電占現(xiàn)有水電站數(shù)量的91%左右，但明確開展小水電相關(guān)研究的還不足5%，大部分國家從2000年以后才開始注重小水電相關(guān)研究。由于小型水電站主要建設(shè)在源頭河流，而源頭河流通過向下游輸送顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)、泥沙和生物，在維持整個流域的水文連通性、生物多樣性以及生態(tài)完整性上發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此小水電大規(guī)模建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響可能會通過累積效應(yīng)體現(xiàn)在整個流域尺度，進(jìn)而對整個流域的生態(tài)保護(hù)產(chǎn)生重大影響。但是累積效應(yīng)是如何發(fā)生的？累積效應(yīng)在哪個空間尺度上表現(xiàn)得更為顯著？需要定量化的研究來闡明小水電建設(shè)數(shù)量或相對距離對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響。

從上述幾個科學(xué)問題過渡到小水電河流修復(fù)實(shí)踐中，主要還存在以下幾方面問題：

一是小水電退出重點(diǎn)解決違法問題，納入退出類的項(xiàng)目基本為位于自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)和緩沖區(qū)的小水電，因?yàn)槿狈π∷娝倪B通性及其生態(tài)效應(yīng)的科學(xué)認(rèn)知支撐，對于如何評估“疊加累積性影響”及過度開發(fā)問題考慮較少，或者難以考慮。

二是分類整改重點(diǎn)集中在“一站一策”，因?yàn)榛救笔∷姾恿魃鷳B(tài)問題科學(xué)診斷及生態(tài)修復(fù)目標(biāo)科學(xué)確定的理論與方法支撐，對單個項(xiàng)目考慮得多，對河流整體保護(hù)修復(fù)考慮得少。

三是措施完善上大多集中在生態(tài)流量方面，而生態(tài)流量泄放基本按照壩址多年平均流量的10%控制，沒有考慮河流天然來水和生態(tài)需水過程，存在“一刀切”現(xiàn)象，基本難以考慮小水電河流的水文特點(diǎn)與生態(tài)保護(hù)對象的水文需求，在體現(xiàn)生態(tài)流量的科學(xué)內(nèi)涵方面尚有較大差距。

四是因?yàn)槿笔∷姾恿魃鷳B(tài)修復(fù)理論與方法的支持，對河流連通性恢復(fù)、重要生境保護(hù)修復(fù)等措施考慮較少，部分實(shí)施方案甚至難以提出相關(guān)要求，更遑論從河流生態(tài)系統(tǒng)整體復(fù)蘇角度提出修復(fù)方案。

五是退出類小水電生態(tài)影響后評估缺乏。因不論是針對小水電拆除工程拆除方案本身，還是拆除后的生態(tài)影響，系統(tǒng)的研究案例極少，該方面標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范仍是空白，水電站拆除工作往往難以做到完全生態(tài)友好，并實(shí)施有效的生態(tài)修復(fù)，生態(tài)影響遺留甚至引發(fā)次生生態(tài)風(fēng)險的問題可能逐步顯現(xiàn)。

四、小水電河流生態(tài)復(fù)蘇保障對策

1.充分認(rèn)識小水電站在河流生態(tài)修復(fù)中的支撐作用和巨大潛力

小水電站多位于山區(qū)源頭河流和中小河流，相比大江大河，小水電所在河流的生態(tài)系統(tǒng)組成更加簡單，生態(tài)系統(tǒng)更加脆弱，生態(tài)功能易受到破壞。作為水利水電工程的一種，小水電站所調(diào)控的水文過程、水沙過程及河湖地貌過程等物理過程，既是影響水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的決定性過程，也是退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的先導(dǎo)過程，水生動物、水生植物及河濱帶濕地植被的生態(tài)過程乃至生態(tài)功能，無不受到上述基礎(chǔ)物理過程的顯著影響。除發(fā)電外，部分小水電站還承擔(dān)防洪、灌溉、供水等綜合利用任務(wù)；大多數(shù)綠色小水電示范電站在保護(hù)和修復(fù)河流生態(tài)、復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境、增進(jìn)民生福祉、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面發(fā)揮了示范引領(lǐng)作用。因此，小水電站不僅是水資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)設(shè)施，同時也是修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)、復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵手段。

2.大力夯實(shí)小水電河流生態(tài)水文過程研究基礎(chǔ)，為復(fù)蘇河流生態(tài)環(huán)境提供堅(jiān)實(shí)科技支撐

（1）揭示小水電（群）河流水文連通過程變異及其生態(tài)效應(yīng)

要以河流為單元，以小水電（群）—水文過程變異—生境質(zhì)量退化—水生生物響應(yīng)為主線，針對小水電（群）不同擾動方式與強(qiáng)度，解析水文連通過程時空變異規(guī)律；定量分析流域水文循環(huán)及河流物質(zhì)通量變異與水文地貌變化特征，形成小水電河流水文連通阻隔影響機(jī)制認(rèn)識；研究不同擾動梯度下物理?xiàng)⒌貤l件變化驅(qū)動下的河流水生生物個體—種群響應(yīng)規(guī)律，揭示小水電河流水生生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)功能的影響機(jī)理及其尺度效應(yīng)，為小流域小水電（群）生態(tài)影響監(jiān)測評估、小水電河流生態(tài)修復(fù)等提供基礎(chǔ)理論支持。

（2）基于生態(tài)閾值理論提出小水電疊加累積性影響評估辦法

要在小水電河流小水電水文—生態(tài)響應(yīng)機(jī)制研究基礎(chǔ)上，針對小水電河流流域水文生態(tài)特征及小水電（群）多時空尺度生態(tài)影響特點(diǎn)，建立綜合河流水文連通性要素、生境理化指標(biāo)和生物學(xué)特性，以及河岸生態(tài)質(zhì)量等的小流域小水電（群）生態(tài)影響監(jiān)測評估指標(biāo)體系；針對小流域小水電（群）生態(tài)影響監(jiān)測評估的關(guān)鍵控制指標(biāo)，從生態(tài)閾值角度科學(xué)評估小水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)的“疊加累積性”影響，為在流域尺度提出小水電綜合布局與開發(fā)利用的“適度”規(guī)模提供機(jī)理支撐。

（3）建立基于生態(tài)水文基線理論的小水電河流生態(tài)修復(fù)理論與方法體系

針對小水電河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)目標(biāo)確定在整條河流考慮方面缺乏科技支撐的難題，在小水電河流小水電水文—生態(tài)響應(yīng)機(jī)制認(rèn)知基礎(chǔ)上，開展小水電河流生態(tài)水力學(xué)模型研究，形成小水電（群）水文連通性變異及生態(tài)效應(yīng)的模擬技術(shù)方法；研究以維持及恢復(fù)小水電河流生態(tài)良好目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)水能資源開發(fā)與生態(tài)保護(hù)雙贏為導(dǎo)向的小水電河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)確定技術(shù)方法；針對小水電（群）生態(tài)影響的主要問題，重點(diǎn)研究以河流水文連通性理論為依據(jù)、面向減脫水段水文過程保護(hù)的引水比例與生態(tài)流量調(diào)控對策方案，小水電拆除河流（段）生態(tài)修復(fù)等，形成小水電河流生態(tài)修復(fù)的理論與方法體系。

3.探索建立小水電河流復(fù)蘇的體制機(jī)制，為鞏固河流生態(tài)復(fù)蘇成果提供制度保障

一是國家層面盡快出臺相關(guān)政策，鼓勵更多具備條件的地區(qū)以縣域或流域?yàn)閱卧_展小水電“智能化改造、集約化管理、物業(yè)化運(yùn)維”試點(diǎn)。通過政府出資、資源入股等形式，建立并依托小水電集中運(yùn)行與信息管理平臺，在現(xiàn)有安全生產(chǎn)、生態(tài)流量下泄監(jiān)管等平臺功能的基礎(chǔ)上，拓展水文、水質(zhì)、底棲動物、魚類及水生植物等生態(tài)系統(tǒng)全要素監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，為小水電河流生態(tài)復(fù)蘇提供系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)支撐。

二是依托綠色小水電示范創(chuàng)建，推動建立健全小水電河流生態(tài)復(fù)蘇的配套激勵機(jī)制。引導(dǎo)地方水利部門積極協(xié)調(diào)發(fā)改、財政等部門，在典型流域探索建立生態(tài)電價補(bǔ)償機(jī)制。同時積極通過綠色信貸、綠色債券、碳排放交易等經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)手段，充分調(diào)動小水電業(yè)主積極性，促使其在按要求泄放生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，開展生態(tài)水文過程綜合調(diào)控、泄放設(shè)施或生態(tài)設(shè)施改造、生態(tài)修復(fù)方案設(shè)計、減脫水河段生態(tài)修復(fù)和生態(tài)調(diào)度相關(guān)技術(shù)方案研究等。

三是加強(qiáng)小水電復(fù)蘇河流生態(tài)環(huán)境的輿論引導(dǎo)與科普宣教。在全面總結(jié)各地小水電清理整改成功案例和生態(tài)修復(fù)成功案例的基礎(chǔ)上，推動社會公眾科學(xué)客觀看待小水電在綠色發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級中的問題，扭轉(zhuǎn)部分區(qū)域小水電“污名化”現(xiàn)象，結(jié)合近年小水電在河道下游濕地越冬候鳥、河道內(nèi)魚類等敏感物種保護(hù)方面的典型案例，講好小水電在生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域的“中國經(jīng)驗(yàn)”“中國故事”，向社會公眾普及小水電在復(fù)蘇河流生態(tài)方面的重要作用和巨大潛力。

五、結(jié) 語

“十四五”期間，水利部提出了小水電“綠色、安全、智慧、惠民”的總體發(fā)展目標(biāo)，針對小水電分類整改與生態(tài)流量監(jiān)管研究形成一系列政策文件，為小水電河流生態(tài)復(fù)蘇創(chuàng)造了良好的制度環(huán)境。

與此同時，小水電生態(tài)流量與下游河道減脫水防治的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則和規(guī)范不斷出臺，小水電河流生態(tài)修復(fù)實(shí)踐隨之逐漸深化。但相比大江大河生態(tài)保護(hù)修復(fù)，小水電河流生態(tài)復(fù)蘇科學(xué)研究的深度廣度、生態(tài)恢復(fù)效果監(jiān)測評估、體制機(jī)制創(chuàng)新等方面仍存在明顯短板。

下一步，應(yīng)首先大力夯實(shí)小水電河流生態(tài)水文過程科學(xué)研究基礎(chǔ)，客觀評估小水電對河流生態(tài)系統(tǒng)的疊加累積性影響，從流域尺度制定可行的生態(tài)修復(fù)及合理的開發(fā)利用方案，實(shí)現(xiàn)開發(fā)與保護(hù)“雙贏”，明確小水電開發(fā)的“適度規(guī)?！?；其次，應(yīng)選擇典型流域，在全流域尺度開展小水電河流生態(tài)復(fù)蘇實(shí)踐，并對復(fù)蘇效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測評價，滾動反饋不斷優(yōu)化復(fù)蘇方案；第三，應(yīng)從反映生態(tài)修復(fù)和治理成本的小水電生態(tài)電價入手，不斷建立完善小水電河流生態(tài)修復(fù)的體制機(jī)制保障，同時做好小水電復(fù)蘇河流生態(tài)環(huán)境的輿論引導(dǎo)與科普宣傳，充分發(fā)揮小水電在維護(hù)河流健康生命、保障河流功能永續(xù)利用等方面的積極作用。 ■