陸 波，顧洪賓，姜 昊

(水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

0 引 言

我國小水電資源豐富，技術(shù)可開發(fā)量達(dá)1.28億kW，且點(diǎn)多面廣，覆蓋了全國大部分區(qū)域。自20世紀(jì)80年代以來，小水電站以其投資少，建設(shè)快，效益顯著等特點(diǎn)，得到了迅猛發(fā)展，截至2017年末，全國已建成小水電站約47 500座，總裝機(jī)容量已達(dá)7 929萬kW[1]。小水電在解決農(nóng)村區(qū)域供電方面，特別是在我國電力短缺，基建設(shè)施薄弱時(shí)期起著關(guān)鍵作用，同時(shí)部分小水電站也兼具防洪，供水和灌溉等綜合功能，對農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有著重要貢獻(xiàn)。但是，隨著國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平的提升和生態(tài)文明理念的深入，一些小水電站的退出拆除也被提上了議程：一方面，近20年我國大型水電開發(fā)也取得了高速發(fā)展，并且基本形成了“干流開發(fā)，支流保護(hù)”的開發(fā)思路和格局[2]，河流干流水電開發(fā)的同時(shí)，均會(huì)提出對相關(guān)支流進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)的要求，而支流上的小水電站，特別是已經(jīng)廢棄、效益不佳或是對生態(tài)破壞嚴(yán)重的，一般順勢退出或拆除。如黑水河上的老木河水電站、基獨(dú)河上的第4級電站等，以實(shí)現(xiàn)支流生態(tài)功能的恢復(fù)。另一方面，由于對中小河流小水電開發(fā)缺乏系統(tǒng)規(guī)劃和有效監(jiān)管，且開發(fā)者對生態(tài)環(huán)境保護(hù)認(rèn)識不足，一些小水電站建設(shè)運(yùn)行引起的河流減水、斷流及相應(yīng)生態(tài)功能退化問題日益嚴(yán)重。2018年9月，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《長江經(jīng)濟(jì)帶小水電無序開發(fā)環(huán)境影響評價(jià)管理專項(xiàng)清理整頓工作方案》，明確提出了對未依法履行環(huán)評手續(xù)且對生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的小水電站進(jìn)行拆除的要求。然而，小水電站拆除特別是拆壩是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，拆壩過程及后續(xù)對生態(tài)環(huán)境的影響及對策措施需要深入論證與分析。

國外對拆壩的生態(tài)環(huán)境影響早有研究，國內(nèi)近兩年也有了一定程度的探討。Bednarek[3]總結(jié)分析了拆壩后水文、水溫、泥沙和連通性變化而引起的長期生態(tài)響應(yīng)，以及泥沙下泄過程、被污染泥沙和過飽和氣體等造成的短期生態(tài)影響。Hart等[4]則從時(shí)空尺度上分析了拆壩的生態(tài)響應(yīng)。盛金保等[5]剖析了拆壩對水文、泥沙、地形地貌、水質(zhì)、魚類、水生植物等生態(tài)環(huán)境的影響，同時(shí)針對庫區(qū)植被、瀕水植被、水生生物等提出了生態(tài)修復(fù)的對策措施。高玉琴等[6]論述了拆壩對河流形態(tài)、泥沙運(yùn)輸、水生環(huán)境和生物多樣性等生態(tài)環(huán)境的影響。林育青[7]則從水文情勢、地形地貌、岸邊帶植物、魚類和底棲動(dòng)物等方面重點(diǎn)分析了其對拆壩的響應(yīng)，并提出了相應(yīng)的評估方法。總體而言，拆壩打破了原有的河庫系統(tǒng)生態(tài)格局，水文情勢變化和泥沙重分布勢必會(huì)引起水生生物、瀕水植物等短期或長期的鏈條式反應(yīng)，而庫內(nèi)可能存在的底質(zhì)污染物富集也會(huì)引起水質(zhì)問題。因此，從環(huán)境角度出發(fā)，無論是拆壩決策的制定、拆壩方案的選擇以及拆壩后續(xù)保障措施的實(shí)施，均需要以拆壩工程的環(huán)境評估為前提。本文通過對美國拆壩現(xiàn)狀及工程案例調(diào)研，分析了其拆壩原因、環(huán)境評估履行程序和工作要求，并結(jié)合我國水電環(huán)境管理特點(diǎn)，研究提出了小水電站拆壩工程的環(huán)境評估流程和評估要點(diǎn)，以為后續(xù)相關(guān)工作及標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

1 美國拆壩工程環(huán)境評估

1.1 拆壩現(xiàn)狀

美國拆壩始于1912年，據(jù)美國河流協(xié)會(huì)(American Rivers)統(tǒng)計(jì)，截至2018年美國共約拆除水壩1 590座，其中85%以上為近30年所拆除[8]，拆壩數(shù)量基本呈逐年遞增趨勢(見圖1)，2018年拆壩即達(dá)135座。拆除的水壩多為低壩，在有壩高數(shù)據(jù)的1 187座水壩中，壩高低于5m的約875座，占73.7%，壩高大于15m的約40座，占3.37%，逐年代拆除水壩壩高統(tǒng)計(jì)如圖2所示。其中，位于華盛頓州埃爾瓦河的格林斯峽谷大壩(Glines Canyon Dam)為目前所拆除的最高水壩，壩高達(dá)64 m，始建于1927年，于2014年拆除完畢。

圖1 美國逐年代拆壩數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖(不完全統(tǒng)計(jì))

圖2 美國逐年代拆壩壩高統(tǒng)計(jì)(不完全統(tǒng)計(jì))

美國拆壩決策的制定主要取決于水壩權(quán)屬、服務(wù)功能、負(fù)面影響范圍與程度。盡管部分拆壩是自愿形式，但更多是一些法律程序的執(zhí)行結(jié)果[9]：一方面，美國各州大壩安全法要求一定規(guī)模的水壩定期進(jìn)行安全評估，當(dāng)存在安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)予以排除，而當(dāng)維修費(fèi)用遠(yuǎn)大于拆除費(fèi)用時(shí)，拆壩成為水壩所有者的唯一選擇。另一方面，美國聯(lián)邦能源委員會(huì)(Federal Energy Regulatory Commission，F(xiàn)ERC)在行使其重新頒發(fā)水電工程許可證、大壩安全檢查以及取消大壩運(yùn)行許可的職能時(shí)，具有強(qiáng)制要求拆壩的權(quán)利。比如，1997年要求拆除緬因州的愛德華茲水壩(Edwards Dam)。此外，美國《瀕危物種法》(Endangered Species Act，ESA)雖然從未被用于強(qiáng)制拆壩，但在許多情況下也成為自愿拆壩的推動(dòng)力。無論是自愿還是行政要求，美國拆壩原因主要有：①生態(tài)修復(fù)。通過拆壩恢復(fù)河道自然功能，保護(hù)洄游魚類及水生生物，改善水質(zhì)及水環(huán)境，重建河流生態(tài)系統(tǒng)。②安全保障。針對已廢棄或已無法正常發(fā)揮作用的病壩、險(xiǎn)壩，拆壩可以保障下游居民及財(cái)產(chǎn)安全。③經(jīng)濟(jì)考量。針對運(yùn)行多年的水電工程，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用已高于其實(shí)際產(chǎn)出效益，或是被要求補(bǔ)建魚道或開展其他生態(tài)修復(fù)的工程，其投入遠(yuǎn)高于產(chǎn)出，拆壩也成為更為經(jīng)濟(jì)的手段[10]。此外還包括促進(jìn)水上娛樂、潰決水壩拆除、未批違建水壩拆除等[11]。

1.2 法律依據(jù)及技術(shù)指南

美國拆壩工程主要涉及的聯(lián)邦法包括清潔水法(Clean Water Act，CWA)、河流和港口法(Rivers and Harbors Act)、國家環(huán)境政策法(National Environmental Policy Act)、瀕危物種法、Magnuson-Stevens法、魚類與野生動(dòng)物協(xié)調(diào)法(Fishand Wildlife Coordination Act)和國家歷史保護(hù)法(National Historic Preservation Act)等，并遵循相關(guān)州府、地方制定的法規(guī)，工程實(shí)施需獲得相關(guān)行政機(jī)關(guān)的許可。其中，根據(jù)美國環(huán)境政策法(National Environmental Policy Act)要求，拆壩工程申請?jiān)S可證時(shí)應(yīng)評估不同方案的環(huán)境影響，報(bào)批環(huán)境評估報(bào)告(Environmental Assessment，EA)或環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告(Environmental Impact Statement，EIS)。EA一般涵蓋工程必要性、備選方案、環(huán)境影響范圍和程度、咨詢機(jī)構(gòu)及人員等相關(guān)內(nèi)容，如EA結(jié)論為無顯著影響，則發(fā)布“發(fā)現(xiàn)無重大影響”報(bào)告，闡明作出該結(jié)論的原因，但對于更為復(fù)雜或爭議較大的工程，則需深入開展環(huán)境影響評價(jià)并提出減緩措施，形成EIS報(bào)告。

為指導(dǎo)水壩退役或拆除項(xiàng)目的決策與實(shí)施，美國有關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布了一些導(dǎo)則或技術(shù)指南。1997年，美國土木工程師協(xié)會(huì)發(fā)布了《大壩及水電設(shè)施退役導(dǎo)則》，涵蓋大壩退役評估需收集的數(shù)據(jù)、工程、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法、投資與效益分析等方面內(nèi)容[12]。2002年，亨氏中心和阿斯彭研究所分別出版了關(guān)于拆壩科學(xué)決策的相關(guān)著作，明確拆壩決策及規(guī)劃實(shí)施需探討的問題及建議[13-14]。2015年，美國大壩協(xié)會(huì)發(fā)布了《大壩退役工程指南》，從水壩拆除決策的制定到拆壩工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和效果監(jiān)測等系統(tǒng)提出了指導(dǎo)方案[15]。2017年，美國墾務(wù)局發(fā)布了《大壩退役泥沙分析導(dǎo)則》，針對拆壩重點(diǎn)關(guān)注的泥沙管理，提出了評估泥沙相關(guān)影響的程序與方法[16]。

1.3 拆壩工程環(huán)境評估案例

1.3.1布朗橋(Brown Bridge)水電站拆除工程環(huán)境評估

布朗橋水電站位于美國密歇根州的博德曼(Boardman)河，壩高約14 m，壩長約503 m，水庫總庫容約231萬m3。電站建于1921年，持續(xù)發(fā)電運(yùn)行至2006年因經(jīng)濟(jì)性差而退役，其后業(yè)主計(jì)劃拆除以修復(fù)博德曼河及鄰近河灘，為此編制了布朗橋拆壩工程環(huán)境評估報(bào)告[17]。

通過需求分析、資料收集與分析、現(xiàn)場踏勘以及征求利益相關(guān)者意見，對拆壩和生態(tài)修復(fù)的多種方案進(jìn)行了篩選，確定對不拆壩、拆壩并采取混合方式的生態(tài)修復(fù)兩種方案進(jìn)行了深入的環(huán)境影響評價(jià)。拆壩包括了對水壩、廠房、水庫、護(hù)坡、廢棄魚道等的拆除，混合方式的生態(tài)修復(fù)主要為恢復(fù)主河道的三角洲開挖、河岸整治與撒種植草等。

針對上述兩個(gè)方案，環(huán)境評估中采用定量與定性相結(jié)合的方法，比較論證了其對地質(zhì)與土壤、水資源(水文、水質(zhì)、泥沙、地下水)、生態(tài)(水生生態(tài)、陸生生態(tài)、敏感物種、濕地、有害或入侵物種)、土地利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境(人口、社區(qū)基建與服務(wù)、娛樂、經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)所有權(quán)、少數(shù)民族及貧困人群)、文化和歷史資源、視覺質(zhì)量與美學(xué)、交通、空氣質(zhì)量、噪聲、人群健康與安全等方面的影響，并考慮影響范圍內(nèi)其他活動(dòng)對水質(zhì)、濕地和水生態(tài)的累積影響?？傊饓畏桨甘墙鉀Q水壩穩(wěn)定和安全性、生境破碎化和退化、水溫干擾、入侵物種干擾等問題及恢復(fù)當(dāng)?shù)刈匀缓恿飨到y(tǒng)等的優(yōu)選方案。

1.3.2埃爾瓦(Elwha)河生態(tài)修復(fù)工程環(huán)境影響評價(jià)

埃爾瓦河位于華盛頓州奧林匹克半島。為修復(fù)該河流生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)本地洄游魚類及其他野生生物，美國內(nèi)政部自1992年“埃爾瓦河生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)修復(fù)法案”通過以來，致力于探討該河流修復(fù)方案，其重點(diǎn)是埃爾瓦和格林斯峽谷水電站的拆除。1995年和1996年，由國家公園管理局(National Park Service)組織編制了埃爾瓦河生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)EIS報(bào)告[18]和實(shí)施EIS報(bào)告[19]，隨后因出現(xiàn)了一些未預(yù)料的變化并掌握了更多環(huán)境基礎(chǔ)資料，之前提出的減緩措施需要變更；因而，美國國家公園管理局于2005年又提出了補(bǔ)充環(huán)境影響評價(jià)(SEIS)報(bào)告[20]。

EIS主要針對不采取行動(dòng)、不拆壩但增設(shè)過魚設(shè)施、拆除格林斯峽谷大壩、拆除埃爾瓦大壩和兩壩全部拆除等5個(gè)方案，比選論證了其對河床演變、水質(zhì)、魚類和漁業(yè)、海洋生物資源、野生動(dòng)植物、土地利用、美學(xué)及娛樂、文化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、安全和洪水、生態(tài)系統(tǒng)等的影響和累積影響；并據(jù)此確定采用全部拆除方案，以達(dá)到河流修復(fù)目的。實(shí)施EIS重點(diǎn)從環(huán)境保護(hù)角度比選論證了3種泥沙管理方案，即原地保留、拆壩前挖掘排漿和河流侵蝕法，確定采用河流侵蝕法。SEIS則主要針對供水和水質(zhì)、防洪、地下水、土著魚類等評估了一系列新增或變更的環(huán)保措施。如，移除原有并新建市政供水取水口、修建水處理設(shè)施、防洪措施、加高加長堤防等，明確各項(xiàng)措施的環(huán)境合理性?？傮w而言，3項(xiàng)不同階段的環(huán)境影響評價(jià)都為埃爾瓦河的生態(tài)修復(fù)提供了指導(dǎo)依據(jù)。

2 小水電站工程拆壩環(huán)境評估的思考

2.1 評估必要性

作為美國和我國目前拆壩的主導(dǎo)因素，河流生態(tài)環(huán)境修復(fù)是拆壩決策和方案制定的主要依據(jù)之一。但拆壩也可能會(huì)破壞既成的河庫生態(tài)系統(tǒng)，從而帶來新的生態(tài)問題和社會(huì)問題。比如：拆壩時(shí)可能因下游河道行洪能力和護(hù)岸防洪能力不足而造成人為的洪水泛濫問題，也可能因水庫魚類群落結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢種與下游河道的差異，拆壩后擠占下游河道魚類生存空間。因此，需要根據(jù)水壩的年齡、規(guī)模和狀態(tài)，開展不同深度的環(huán)境影響評估工作，明確水壩及水庫對生態(tài)環(huán)境的影響和拆壩后河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的可能性，針對拆壩過程中可能引起的環(huán)境問題及拆壩后的河流生態(tài)恢復(fù)提出相應(yīng)的對策措施。

圖3 小水電站工程退出拆壩的環(huán)境評估流程

2.2 評估流程

根據(jù)拆壩工程特點(diǎn)，參考美國拆壩工程EA或EIS案例，小水電站工程退出拆壩的環(huán)境評估程序和主要內(nèi)容包括：①資料收集和現(xiàn)場調(diào)查，明確環(huán)境現(xiàn)狀及存在的問題。②針對不拆除、部分拆除和全部拆除等方案，定性分析其環(huán)境影響，篩選拆除方案。③針對工程拆除，初擬排水、排沙方案，采用數(shù)值模型與物理模型相結(jié)合的方式，定量分析不同方案對水環(huán)境、水生生態(tài)、陸生生態(tài)的影響等；同時(shí)進(jìn)一步分析施工期及拆除后對生態(tài)環(huán)境的影響。④研究提出施工期環(huán)境影響減緩措施和后續(xù)河流生態(tài)修復(fù)措施。⑤研究提出后續(xù)環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境管理方案。基本程序與工作內(nèi)容如圖3所示。

2.3 評估要點(diǎn)

(1)從河流生態(tài)修復(fù)角度而言，小水電站退出有4種選擇：一是采取全部拆除和主動(dòng)式生態(tài)修復(fù)，以恢復(fù)至建設(shè)前的河流狀態(tài)為最終目標(biāo)；二是采取有限拆除和地形地貌重塑，重點(diǎn)恢復(fù)河流水文和河漫灘功能；三是采取部分保留，降低水庫規(guī)模，恢復(fù)部分被淹沒的河流；四是采取全部保留，補(bǔ)充或加強(qiáng)相關(guān)環(huán)保措施，保護(hù)魚類和其他水生生物資源。但是，小水電站退出拆壩方案的制定需綜合考慮環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素，需要針對4個(gè)方案開展不同深度的環(huán)境影響分析，結(jié)合經(jīng)濟(jì)比選，提出方案優(yōu)先排序。

(2)泥沙管理是拆壩工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，目前普遍采取管理方案有：①通過挖掘?qū)靺^(qū)所有淤積泥沙轉(zhuǎn)移至選定地點(diǎn)或再利用；②全部向下游排沙，自然沖刷或沉積；③移除擬作為河槽部分的泥沙，其余泥沙保留在原庫區(qū)。在環(huán)境評估中，需要根據(jù)水庫底泥是否含有有毒物質(zhì)或營養(yǎng)物質(zhì)富集情況、水庫滯留泥沙規(guī)模、下游河槽深切和河岸穩(wěn)定狀況、魚類生境特別是“三場”分布情況、水生及河岸植物分布情況等，定量分析不同排沙方案對環(huán)境的影響，提出方案優(yōu)選排序。

(3)拆壩后的河流修復(fù)方式有主動(dòng)修復(fù)、被動(dòng)修復(fù)和混合式修復(fù)。主動(dòng)修復(fù)是采取河道疏浚、河漫灘重塑以及水生、河岸植物群落重建等措施，促進(jìn)河道恢復(fù)天然狀態(tài)。被動(dòng)修復(fù)則主要依賴河流自身的修復(fù)作用，僅采取有限的河道修復(fù)和植物措施等?；旌鲜叫迯?fù)則介于兩者之間。環(huán)境評估時(shí)需根據(jù)水庫排水排沙對下游的影響程度、原庫區(qū)和壩下河流狀況、河漫灘和河岸帶發(fā)展態(tài)勢以及魚類及其他水生生物的生境條件等，有針對性地制訂河流修復(fù)方案。

(4)小水電站退出拆除涉及多方利益相關(guān)者，包括能源、水利、交通、農(nóng)業(yè)等各級政府管理部門、電站所有人或經(jīng)營者、受影響工礦企業(yè)、受影響群眾等；因此在環(huán)境評估過程中，需要得到相關(guān)部門的許可，征詢各方意見，履行公眾參與程序。

3 結(jié) 語

小水電站工程退出拆壩是一項(xiàng)涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、工程、環(huán)境、安全等多專業(yè)的系統(tǒng)性工程，盡管人們普遍認(rèn)為拆壩可為河流自然功能的恢復(fù)、河流生態(tài)系統(tǒng)的重建提供良好的契機(jī)；但拆壩仍需綜合多方因素審慎決策。從環(huán)境保護(hù)角度而言，深入而全面地開展拆壩對生態(tài)環(huán)境的影響分析，科學(xué)制定并充分落實(shí)環(huán)境影響減緩措施和河流生態(tài)修復(fù)措施，才能有效避免拆壩對生態(tài)環(huán)境的二次負(fù)面干擾，維系河流的健康發(fā)展。