崔 磊，顧洪賓，高 繁

(水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

0 引 言

河流是指由一定區(qū)域內(nèi)地表水和地下水補(bǔ)給，經(jīng)?；蜷g歇地沿著狹長(zhǎng)凹地流動(dòng)的水流，是地球上水文循環(huán)的重要路徑[1]。水電開(kāi)發(fā)會(huì)對(duì)水電工程所在河段的天然河流形態(tài)產(chǎn)生影響，水電工程的壩上部分區(qū)域?qū)⒆匀缓佣沃苯友蜎](méi)成湖泊水庫(kù)型環(huán)境，使水流、泥沙被截留，包括水庫(kù)上端回水變動(dòng)區(qū)的河流形態(tài)也發(fā)生改變；壩下區(qū)域，水電站的建成運(yùn)行一定程度改變了下游河段的水文情勢(shì)和水沙條件，引水式電站的壩下至機(jī)組尾水之間還會(huì)出現(xiàn)減脫水河段?，F(xiàn)階段各河流在開(kāi)發(fā)水電的同時(shí)，均在研究通過(guò)采取下泄生態(tài)流量、設(shè)置水溫減緩設(shè)施等生態(tài)保護(hù)措施減少對(duì)自然河段的影響，部分河流還通過(guò)梯級(jí)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度使得水電工程壩下保留的自然河段水文節(jié)律趨同于天然河流。水電建設(shè)對(duì)天然河流的壩上河段、壩下河段均有影響，主要方面還是壩上區(qū)域形成人工水庫(kù)造成的河流湖庫(kù)化影響。

我國(guó)河流水電開(kāi)發(fā)自21世紀(jì)進(jìn)入快速發(fā)展期，全國(guó)13大水電基地的大中型水電工程與眾多小水電項(xiàng)目展開(kāi)了集中開(kāi)發(fā)建設(shè)。長(zhǎng)江流域擁有金沙江、長(zhǎng)江上游、雅礱江、大渡河和烏江等5個(gè)水電基地，技術(shù)可開(kāi)發(fā)總量超過(guò)1.6億kW，占十三大水電基地的55%，其中金沙江是我國(guó)最重要的水電基地，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量超過(guò)1億kW；伴隨著水電事業(yè)的發(fā)展，長(zhǎng)江流域水電環(huán)境保護(hù)工作也在同步全面、快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)技術(shù)體系逐漸完善[2-3]。

近20年，水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系已由建設(shè)過(guò)程中考慮環(huán)保措施轉(zhuǎn)變?yōu)閳?jiān)持“生態(tài)優(yōu)先”，規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中同步考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，主動(dòng)避讓自然保護(hù)區(qū)為主的自然保護(hù)地[4]。黨的十八大提出“生態(tài)文明建設(shè)”理念后，我國(guó)水電開(kāi)發(fā)愈加重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，尤其在全面落實(shí)總書(shū)記對(duì)長(zhǎng)江大保護(hù)的要求和“6.29烏東德首批機(jī)組發(fā)電”對(duì)金沙江“堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，科學(xué)有序推進(jìn)金沙江水能資源開(kāi)發(fā)”的有關(guān)指示精神后，生態(tài)環(huán)境保護(hù)已成為金沙江水電開(kāi)發(fā)的先決條件。環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作現(xiàn)已全面系統(tǒng)介入金沙江水電規(guī)劃工作，金沙江上游規(guī)劃環(huán)境影響報(bào)告書(shū)的審查意見(jiàn)正式提出了暫不實(shí)施部分水能資源規(guī)劃項(xiàng)目、保留自然河段的概念后，國(guó)內(nèi)后續(xù)河流水電規(guī)劃均延續(xù)了保留自然河段的要求。2021年3月《長(zhǎng)江保護(hù)法》正式實(shí)施，金沙江自然河段的保留、保護(hù)和修復(fù)工作更是提上了日程。

1 金沙江及水電規(guī)劃開(kāi)發(fā)概況

1.1 金沙江概況

金沙江為長(zhǎng)江上游河段，發(fā)源于青藏高原唐古拉山脈主峰各拉丹東雪山西南側(cè)，流經(jīng)青、藏、川、滇四省(區(qū))至四川宜賓與岷江匯合后始稱(chēng)長(zhǎng)江。金沙江上游河段為巴塘河口 (玉樹(shù))至石鼓段，河段長(zhǎng)772 km，河道平均比降0.176%；金沙江中游河段為石鼓至雅礱江口段，河段長(zhǎng)786 km，平均比降0.14%；金沙江下游河段為攀枝花至宜賓段，河段長(zhǎng)768 km，平均比降0.094%。從巴塘河口至宜賓，金沙江全長(zhǎng)2 326 km。

1.2 水電規(guī)劃概況

金沙江流域自然條件優(yōu)越，蘊(yùn)藏著極為豐富的水能資源。金沙江上游水電規(guī)劃西絨、曬拉、果通、崗?fù)?、巖比、波羅、葉巴灘、拉哇、巴塘、蘇洼龍、昌波、旭龍、奔子欄13級(jí)水電站。金沙江中游水電規(guī)劃龍盤(pán)、兩家人、梨園、阿海、金安橋、龍開(kāi)口、魯?shù)乩?、觀音巖、金沙、銀江10級(jí)水電站。金沙江下游水電規(guī)劃烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4級(jí)水電站。

1.3 已蓄水電站簡(jiǎn)況

金沙江上游13級(jí)水電梯級(jí)中，蘇洼龍水電站已蓄水；金沙江中游10級(jí)水電梯級(jí)中，梨園、阿海、金安橋、龍開(kāi)口、魯?shù)乩⒂^音巖、金沙7個(gè)水電站均已蓄水；金沙江下游4級(jí)水電梯級(jí)均已蓄水。金沙江已經(jīng)蓄水的水電站工程基本參數(shù)及利用自然河段長(zhǎng)度分析見(jiàn)表1。

表1 金沙江已蓄水電站工程基本參數(shù)及利用自然河段長(zhǎng)度分析

2 金沙江已蓄水電站利用自然河段分析

金沙江已蓄水電站12級(jí)，其中有上游蘇洼龍水電站，中游梨園、觀音巖等7級(jí)水電站，下游4烏東德、白鶴灘等4級(jí)水電站。以下對(duì)金沙江上、中、下游和全河段已蓄水電站利用自然河段的情況進(jìn)行分析。

2.1 金沙江各河段已蓄水電站利用自然河段分析

金沙江上游已經(jīng)蓄水的蘇洼龍電站利用自然河段長(zhǎng)度52.6 km，占上游河段長(zhǎng)度比例為6.8%；現(xiàn)階段保留自然河段長(zhǎng)度719.4 km，占上游河段長(zhǎng)度比例為93.2%。

金沙江中游已經(jīng)蓄水的七個(gè)電站利用自然河段長(zhǎng)度498.3 km，占中游河段長(zhǎng)度比例為63.4%；現(xiàn)階段保留自然河段長(zhǎng)度287.7 km，占中游河段長(zhǎng)度比例為36.6%。

金沙江下游已經(jīng)蓄水的4個(gè)電站利用自然河段長(zhǎng)度744.3 km，占下游河段長(zhǎng)度比例為96.9%；現(xiàn)階段保留自然河段長(zhǎng)度23.7 km，占下游河段長(zhǎng)度比例為3.1%。

金沙江各段已蓄水電站利用自然河段長(zhǎng)度與比例分析具體見(jiàn)圖1。

圖1 金沙江各段已蓄水電站利用自然河段長(zhǎng)度

由圖1可知，自金沙江上游、中游至下游，水電開(kāi)發(fā)程度逐段增強(qiáng)，已蓄水電站利用的自然河段長(zhǎng)度比例上游最少、中游居中、下游最大，保留的自然河段長(zhǎng)度依次減少?，F(xiàn)階段金沙江上游超過(guò)九成仍為自然河段，中游接近四成為自然河段，而下游九成以上自然河段已經(jīng)被利用。

2.2 總體分析

金沙江已蓄水電站利用自然河段總長(zhǎng)度1 295.2 km，占金沙江規(guī)劃河段長(zhǎng)度比例為56%，這與長(zhǎng)江流域雅礱江、大渡河和烏江水電基地已形成的梯級(jí)開(kāi)發(fā)首尾相連、較少保留自然河段相比，金沙江現(xiàn)階段保留自然河段超過(guò)1 000 km，總體利用自然河段的比例適中。已蓄水電站主要集中在金沙江中下游段，即從金沙江中游第三個(gè)規(guī)劃梯級(jí)梨園水電站到金沙江下游最后一級(jí)向家壩水電站區(qū)間，11級(jí)規(guī)劃水電站中僅銀江水電站處于建設(shè)過(guò)程中，其他全部蓄水發(fā)電，且多數(shù)電站首尾相連，保留的自然河段較少。

金沙江已蓄水電站總體利用自然河段長(zhǎng)度與比例，具體見(jiàn)圖2。

圖2 金沙江已蓄水電站總體利用自然河段長(zhǎng)度(km)與比例(%)

3 金沙江規(guī)劃水電站利用自然河段分析

金沙江上游規(guī)劃中布置規(guī)劃資源方案13級(jí)。其中，規(guī)劃實(shí)施方案8級(jí)，西絨、曬拉、果通、巖比、奔子欄5級(jí)水電站暫不列入本輪規(guī)劃的實(shí)施方案；因此，本文僅對(duì)列入本輪規(guī)劃實(shí)施方案的8級(jí)電站利用自然河段進(jìn)行分析；規(guī)劃實(shí)施方案中蘇洼龍電站已經(jīng)蓄水，葉巴灘、拉哇、巴塘三級(jí)水電站正在建設(shè)，崗?fù)?、波羅、昌波、旭龍四級(jí)水電站正開(kāi)展前期工作。金沙江中游共10級(jí)規(guī)劃方案，其中7級(jí)已經(jīng)蓄水，銀江正在建設(shè)，龍盤(pán)、兩家人兩級(jí)水電站正開(kāi)展前期工作。金沙江下游四級(jí)水電站已經(jīng)全部蓄水。

綜上所述，金沙江河段第12級(jí)水電站已蓄水，第4級(jí)水電站在建，第6級(jí)水電站正開(kāi)展前期工作，以下對(duì)金沙江22級(jí)規(guī)劃電站(不包括金沙江上游不列入本輪規(guī)劃的5個(gè)梯級(jí))全部蓄水后，上、中、下游和全河段水電開(kāi)發(fā)利用自然河段的情況進(jìn)行全面分析。

3.1 金沙江各河段規(guī)劃水電站利用自然河段分析

金沙江上游8級(jí)規(guī)劃實(shí)施電站全部蓄水后，共利用自然河段長(zhǎng)度465.6 km，占金沙江上游河段長(zhǎng)度比例為60.3%；保留自然河段長(zhǎng)度306.4 km，占金沙江上游河段長(zhǎng)度比例為39.7%。

金沙江中游10級(jí)規(guī)劃電站全部蓄水后，共利用自然河段長(zhǎng)度786 km，占金沙江中游河道長(zhǎng)度比例100%，不再保留自然河段。

金沙江下游四個(gè)電站利用自然河段長(zhǎng)度、保留自然河段長(zhǎng)度分別為744.3、23.7 km。

金沙江各河段規(guī)劃水電利用自然河段長(zhǎng)度與比例分析具體見(jiàn)圖3。

圖3 金沙江各河段規(guī)劃水電站利用自然河段長(zhǎng)度

由圖3分析可知，自金沙江上游、中游至下游，規(guī)劃水電全部蓄水后，電站利用的自然河段長(zhǎng)度比例上游最少、中游最大、下游居中，金沙江中游水電開(kāi)發(fā)程度超過(guò)下游，中下游自然河段基本全部利用，金沙江上游仍保留約四成的自然河段。

3.2 總體分析

金沙江規(guī)劃水電全部蓄水后利用自然河段總長(zhǎng)度1 996.6 km，占金沙江河段長(zhǎng)度比例為85.8%；保留自然河段總長(zhǎng)度329.4 km，占金沙江河段長(zhǎng)度比例為14.2%。這一數(shù)據(jù)表明，金沙江規(guī)劃水電全部實(shí)施后，總體利用自然河段的比例將與國(guó)內(nèi)其他已總體完成水電開(kāi)發(fā)的水電基地所在河流情況類(lèi)似。

金沙江規(guī)劃水電站總體利用自然河段長(zhǎng)度與比例分析，具體見(jiàn)圖4。

圖4 金沙江規(guī)劃水電站總體利用自然河段長(zhǎng)度(km)與比例(%)

4 金沙江水電開(kāi)發(fā)利用自然河段演變發(fā)展及趨勢(shì)分析

20世紀(jì)末隨著長(zhǎng)江干流三峽、葛洲壩等工程的開(kāi)工建設(shè)，金沙江的規(guī)劃開(kāi)發(fā)也被提上日程，20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，國(guó)家先后批復(fù)了《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃》《金沙江中游水電規(guī)劃》和《金沙江上游水電規(guī)劃》，金沙江水電開(kāi)發(fā)依法依規(guī)展開(kāi)。

2001年，金沙江上尚無(wú)水電工程建設(shè)、蓄水；10年后的2011年僅金安橋水電站蓄水，利用自然河段100.1 km；2021年已經(jīng)有12級(jí)水電站建成蓄水，利用自然河段長(zhǎng)度達(dá)到1 295.2 km；下階段隨著國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略的實(shí)施，金沙江本輪水電規(guī)劃全部按計(jì)劃建成蓄水后，利用自然河段長(zhǎng)度將達(dá)到1 996.6 km，金沙江中游和下游自然河段將基本全部利用。

金沙江水電開(kāi)發(fā)利用自然河段演變發(fā)展及趨勢(shì)，具體見(jiàn)圖5。

5 減緩措施分析

5.1 規(guī)劃階段減少利用自然河段

我國(guó)河流水電規(guī)劃過(guò)程中一貫重視水電開(kāi)發(fā)對(duì)天然河流的影響，規(guī)劃過(guò)程中考慮避讓河流重要敏感對(duì)象，如主動(dòng)避讓魚(yú)類(lèi)自然保護(hù)區(qū)、水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、重要魚(yú)類(lèi)棲息地等敏感河段。尤其我國(guó)規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度正式推行后，將規(guī)劃環(huán)境影響報(bào)告書(shū)審查意見(jiàn)作為水電規(guī)劃審批的重要組成部分，水電規(guī)劃階段開(kāi)始從環(huán)境保護(hù)角度優(yōu)化水電方案。金沙江上游水電規(guī)劃環(huán)評(píng)審查將規(guī)劃擬定的13級(jí)資源規(guī)劃方案，分類(lèi)提出實(shí)施方案和不列入本輪實(shí)施規(guī)劃的資源方案，使得水電開(kāi)發(fā)河段長(zhǎng)度占規(guī)劃河段長(zhǎng)度的比例由89.8%下降為62.6%，自然河段的保留率由10.2%提高到了37.4%，這是國(guó)內(nèi)首次在水電規(guī)劃中引入了保留自然河段的概念。這與金沙江中游不再保留自然河段、金沙江下游保留3%的自然河段的河段水電規(guī)劃相比，充分體現(xiàn)了新時(shí)代背景下“生態(tài)優(yōu)先”理念落到了實(shí)處。

5.2 項(xiàng)目階段繼續(xù)增加自然河段保留長(zhǎng)度

金沙江上游水電規(guī)劃實(shí)施過(guò)程中，不再以發(fā)電指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益作為第一衡量要素[5]，而是對(duì)水電項(xiàng)目所在河流進(jìn)行詳盡的現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境調(diào)查，從生態(tài)環(huán)境角度優(yōu)化主體工程開(kāi)發(fā)布局，繼續(xù)減少水電開(kāi)發(fā)對(duì)自然河段的利用和影響。較金沙江上游水電規(guī)劃，項(xiàng)目核準(zhǔn)論證階段利用的自然河段長(zhǎng)度進(jìn)一步縮減，8個(gè)規(guī)劃實(shí)施方案全部開(kāi)發(fā)后，自然河段的保留率由37.4%提高到了39.7%。這一優(yōu)化過(guò)程，充分體現(xiàn)了金沙江上游水電開(kāi)發(fā)堅(jiān)決貫徹落實(shí)總書(shū)記對(duì)金沙江“堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，科學(xué)有序推進(jìn)金沙江水能資源開(kāi)發(fā)”的指示精神，在流域水電開(kāi)發(fā)層面，首次做到了水電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)階段繼續(xù)優(yōu)化主體工程設(shè)計(jì)，按照生態(tài)環(huán)境要求增加自然河段的保留長(zhǎng)度。

5.3 運(yùn)行階段開(kāi)展梯級(jí)生態(tài)調(diào)度

金沙江中、下游梯級(jí)水電多數(shù)項(xiàng)目已經(jīng)蓄水發(fā)電，為盡可能保持金沙江保留下來(lái)的自然河段生態(tài)功能和特性，現(xiàn)已經(jīng)采取了生態(tài)調(diào)度措施。尤其金沙江下游水電的梯級(jí)生態(tài)調(diào)度，對(duì)梯級(jí)水電站的運(yùn)行方式進(jìn)行了一定調(diào)整，在充分考慮梯級(jí)電站緊密水力聯(lián)系和電力聯(lián)系的前提下，對(duì)梯級(jí)各水電站進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行，合理分配個(gè)梯級(jí)電站的發(fā)電負(fù)荷，通過(guò)各水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能綜合利用，使得電站在滿(mǎn)足發(fā)電、灌溉、防洪、供水、航運(yùn)等綜合利用要求的同時(shí)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，盡可能保護(hù)了河流特有、珍稀、瀕危物種不受破壞，維持了河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效保護(hù)了河流的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水電開(kāi)發(fā)、綜合利用效益、保留自然河段功能等多方面效益的最優(yōu)化。金沙江采取的生態(tài)調(diào)度按照時(shí)間尺度劃分為長(zhǎng)期生態(tài)調(diào)度和短期生態(tài)調(diào)度，長(zhǎng)期生態(tài)調(diào)度是指為維持河流的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能而必須長(zhǎng)期滿(mǎn)足要求的調(diào)度，短期生態(tài)調(diào)度指在短期內(nèi)為了滿(mǎn)足某一生態(tài)目標(biāo)而采取的調(diào)度方案[6]。

6 思考與建議

6.1 保留自然河段應(yīng)作為后續(xù)水電開(kāi)發(fā)的重要考慮因素

金沙江后續(xù)水電項(xiàng)目核準(zhǔn)開(kāi)發(fā)前，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)剩余自然河段的影響分析，尤其重點(diǎn)關(guān)注水生棲息地、重要濕地、河口匯流區(qū)域等生態(tài)功能區(qū)。要確保在做好生態(tài)保護(hù)的前提下，有序開(kāi)發(fā)金沙江后續(xù)水電項(xiàng)目，做到金沙江水電開(kāi)發(fā)高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí)盡可能系統(tǒng)保留、保護(hù)自然河段，發(fā)揮金沙江保留自然河段的生態(tài)功能和生態(tài)效益。

6.2 水庫(kù)回水變動(dòng)區(qū)的合理利用應(yīng)提上研究日程

水庫(kù)回水變動(dòng)區(qū)指的是水電水庫(kù)死水位至正常蓄水位之間的河段。金沙江多數(shù)水電梯級(jí)，每年的大部分時(shí)間水庫(kù)水位均在死水位與正常蓄水位之間波動(dòng)，可考慮研究通過(guò)水庫(kù)水位部分時(shí)段的合理降低，使得回水變動(dòng)區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)天然河段功能，發(fā)揮更大的生態(tài)效益。

6.3 支流自然河段保護(hù)應(yīng)與干流保護(hù)同步加強(qiáng)

金沙江中、下游水電規(guī)劃實(shí)施已20余年，干流河段基本完成了水電開(kāi)發(fā)，自梨園水電站到向家壩水電站總體上梯級(jí)首尾相連，干流自然河段的保護(hù)空間不大，這時(shí)有必要重點(diǎn)梳理水生生境相似的支流開(kāi)發(fā)狀況，盡可能保護(hù)支流的自然河段，必要時(shí)可采取生態(tài)修復(fù)等手段，恢復(fù)部分支流的生態(tài)系統(tǒng)功能[7]。金沙江上游水電正在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有必要吸取中下游水電開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，在做好干流開(kāi)發(fā)與保護(hù)的同時(shí)，將主動(dòng)保留、保護(hù)金沙江上游支流的自然河段與干流水電開(kāi)發(fā)一并統(tǒng)籌安排。

6.4 梯級(jí)生態(tài)調(diào)度和試驗(yàn)應(yīng)在金沙江上、中、下游統(tǒng)籌安排

從金沙江流域角度分析，有必要在已有的金沙江下游生態(tài)調(diào)度研究基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌開(kāi)展金沙江上、中、下游全部水電梯級(jí)的生態(tài)調(diào)度研究，系統(tǒng)分析金沙江全流域的生態(tài)需求，提出更加科學(xué)、合理的梯級(jí)生態(tài)調(diào)度方案。同時(shí)，在金沙江上、中、下游全部梯級(jí)生態(tài)調(diào)度研究的基礎(chǔ)上，需盡快開(kāi)展流域尺度的生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，通過(guò)跟蹤監(jiān)測(cè)，分析評(píng)價(jià)梯級(jí)調(diào)度帶來(lái)的變化和影響，為今后科學(xué)制訂金沙江流域梯級(jí)生態(tài)調(diào)度計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。