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用科学的态度对待水库的低温水问题

已有 4921 次阅读 2011-5-25 10:14 |系统分类:科普集锦| office, style

/水博

 

按:本文是几年前发表的旧文,为了chg网友的要求重贴。其作用就是告诉网友,我反对某些极端环保的做法,不时由于不了解他们,而恰恰是因为太了解他们了。

 

最近,关于水坝的争论过程中,有一些水坝对生态环境带来负面影响的说法,似乎还没有经过充分的研究探讨,就已经被当成为社会一致公认的共识,而被加以大肆的宣传。例如,水库的低温水问题。通说认为;建设高坝大库,将改变天然河流水温,坝前纵向水温将呈现出明显分层现象,水温分层将使水库下层的水体水温常年维持在较稳定的低温状态。水库的低温水下泄对农作物、鱼类和珍惜濒危水生生物将会造成不利影响,有时会严重影响水坝下游水生动物的产卵、繁殖和生长特别是连续的高坝大库梯级开发,将使河道的水温更难以恢复。针对这一问题,已有专家建议;可根据水库水温垂直分布结构,结合取水用途和下游河段水生生物的生物学特性,利用分层取水设施解决取水温度。或者通过下泄方式的调整,如增加表孔泄流等措施,以提高下泄水的水温,满足坝下游水生动植物的需求。

 

应该承认人们提出的这些问题和建议,都是有一定根据和理由的。国际上早就有报道表明,高坝水库的低温水下泄,确实会对一些地区的河流引起不利的生态变化。因此,在经过充分研究之后,对低温水采取某些生态修复措施,也的确是十分必要的。目前,这一问题也已经引起了我国有关部门的高度重视。根据国家环保总局2005121314日在北京召开的水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会的精神。2006110国家环境保护总局办公厅专门发函1。要求按照“水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会会议纪要”的精神,开展我国水电站的环境评价工作。

 

国家环保总局组织有关单位、专家,研讨水坝的生态环境问题,说明国家对这一生态问题的高度重视。然而,也许是因为时间仓促,会议对这一问题的探讨似乎还不够深入,特别是会议对水库低温水这一问题的结论还是不够全面的。会议纪要所给出的两条结论意见,也只有水库低温水的建议计算方法和解决低温水下泄的工程措施。而对于最重要的低温水下泄将产生什么样的生态效果,则缺乏科学的判别方法。甚至连对国际上对类似问题的认识,以及普遍的处理情况,似乎考虑得都还不够全面。

 

据了解国际上对高坝水库的低温水下泄问题,所采取的实际措施非常有限。只有极个别国家搞过一些(如日本),大多数国家对这方面的要求都还很少。尤其是国土面积和纬度与我国相似的发达国家---美国的做法,似乎更有参考价值。据我们参观过的美国一些水坝工程,虽然极个别的水坝已经建设了分层取水装置,但是由于作用不大,几乎都很少应用。世界环保运动的发源地,而且已经有了上百年水电开发经验的美国,为什么会这样做呢?他们认为低温水下泄引发的生态问题,并不是像有些宣传说的那么绝对,分层取水装置也并不总是产生完美的生态修复效果。因此,需要我们辩证的看待水库低温水及分层取水装置的作用。结合我国的一些工程的具体情况分析,我们归纳起来,至少有如下三方面辩证关系需要加以注意:

 

1、低温水下泄的生态环境效果不一定就是负面的

 

有关低温水下泄一定会对水生动植物产生负面影响的评价是不够全面的。首先会议纪要中叙述的关于低温水下泄的事实就不够准确。由于高坝大库的深水对地表温度的阻隔造成的(近似)恒温作用,所谓水库的低温水实际上应该说是一种近似恒温水。由于我国的大多数地区的季候变化很大,很多水库在夏季下泄的所谓低温水,在冬季就可能会变成相对的高温水。在这种情况下,纪要中所叙述的低温水带来的所有不利的问题,都会向相反的方向转化。使得水库的泄水将会有利于各种水生动植物的生长。特别是由于一些北方地区水库的存在,大大减少了一些河流冬季的封冻时间和范围,对增加冬季河水中的含氧量和促进动植物的生长非常有利。即便是夏季的低温水下泄,纪要中所强调的一些负面说法,也不能一概而论。

 

例如;上个世纪60年代,我国新安江水电站建成之后,由于水库的大量低温水下泄,水库中大量的水体的恒定温度调节了周围的自然气候,会在库区造成冬暖夏凉,以至于无霜期加长的有利环境。即便就是夏季水库放出的水的温度与外界温度明显的不同,也未必一定是什么坏事。根据我国的水力发电年鉴记载2,新安江水库建成后,由于当地采用了水库的(15度左右)低温水灌溉,可以有效的防止以往由于用高温的溪塘水灌溉造成的早稻的高温催熟和晚稻的青枯死苗现象,因此大大提高了当地的粮食产量(根据年鉴的记载,每亩提高50—100斤)。

 

此外低温水对水生动物的影响也不会总是负面的。大多数生物体本身都具有根据环境变化的适应能力,而且变化后的结果也未必就是负面的。例如,我国哈尔滨引进美国的金鳟鱼,原本是生长在亚热带的鱼种,经过当地科技人员对其鱼卵的低温水孵化培养,已经大大提高了其抗寒能力,不仅成功地在哈尔滨安家落户,而且其肉质更为鲜美,经济价值大幅度提高。这充分说明如果金鳟鱼的原产地水温变低,金鳟鱼不仅完全能够适应这种变化,而且还能够提高其原有品质。类似这种生态环境的改变,有利于鱼类物种进化的情况,完全可能会发生在自然状态下。所以,河水的水温变低也不一定就必然对鱼类的生长不利。

 

因此,高坝造成生态环境的改变后产生的低温水对动植物的影响到底如何,非常需要用科学的态度进行具体的分析。对于具体的河流以及该河流中不同的生物物种,低温水下泄的影响可能会是完全不同的。不应该主观的断定水库低温水下泄就一定会产生负面影响,更不应该在未加充分研究的基础上,就要求所有的高坝都要采用分层取水装置。

 

2、分层取水设施也会造成一定的负面效果

 

也有人认为,低温水的下泄毕竟是改变了原有的自然生态,所以,不管其作用是利大于弊、还是弊大于利,我们的环境部门和开发商多花一些钱,减少甚至杜绝这种自然生态环境的变化似乎总是没错的。实际上这种办法是一种极其消极的环保概念炒作,任何人类活动都会对自然生态产生影响,幻想完全消除某种影响是很难办到的。分层取水结构也不可能例外,虽然它能解决低温水下泄的矛盾,但是,也会引起或者产生其它方面的问题。

 

首先,分层取水的结构比较复杂,改变了原来最简单的直接取水流态,增加水的扰动可能会引起的结构的振动、水能损失、降低发电效率。由于分层取水装置通常都是应用在高坝大库,在高压、高速(不规则)水流的情况下,水体流态的复杂化甚至会导致某些结构产生空化、空蚀的现象,闸门的启闭、调度、操作也会增加水电站运行的负担,影响水电站结构的安全性和寿命。此外,分层取水一般都是表面取水,由于取水部位抬高,不利于水库泥沙的正常排泄,必然会对水库的泥沙淤积产生不利影响。特别是我国的江河普遍存在泥沙含量过高,很多水电站的设计都需要通过蓄清排浑的水库运行方式以减少水库泥沙的淤积。然而,一旦采用的分层取水装置,几乎就已经丧失了在发电的同时实现排沙的可能性。这种情况对于发电效益极高的高坝大库,所造成的损失绝对是不应该忽视的。这也许就是国外的大型水电站往往都不建设分层取水装置,以及个别电站建了之后也不敢经常应用的原因之一。

 

因此,盲目采用分层取水装置决不是仅仅增加一点建设投资问题,不能简单的认为,只要建设了分层取水装置就一定会有利于生态环境。不应该在未能对具体项目进行深入地调查研究之前,就不加区别的要求所有的高坝水电站都必须采用分层取水方式。

 

3低温水下泄的情况只是改变自然生态,不能看成是对自然生态的破坏;

 

有关人类活动对生态环境影响问题,曾有专门文章对其进行过分类,对于改变生态环境的属于第一类环境问题,对于破坏生态环境的属于第二类环境问题。人们对于这两种生态问题的态度和处理方法绝对不应该是一样的。3

 

水库低温水的下泄,不仅属于人们可以在某种程度上接受的第一类环境问题,而且,低温水的下泄也并非只有人为活动才能够产生的人为现象。在自然的状态下,由于天然溶洞中的地下暗河的存在,也会在一些天然河道内产生大量的低温水现象。总之,水库蓄水产生低温水并非是什么超自然现象,不会破坏自然生态的平衡,其对周围环境的影响,决不应该是不可接受的。

 

说到这里,我们倒是应该强调,我们必须纠正那些“自然生态环境绝对不可改变”的极端的环保观念。不能把生态保守的一些愚蠢做法,当成生态保护行为而大加推崇。我们不应该盲目地认为人类活动完全不能改变自然环境。不能盲目的要求所有的工程都要力图保持原有的自然状态。特别是在我们对很多自然状态的生态改变后的实际效果,还并不是十分确切的了解的情况下,有时候这种苛刻的要求显得十分可笑。

 

例如;与水库低温水下泄相对应的还有一个火电厂的温排水问题。即有些火电厂利用河水进行冷却以提高发电效率。与水库的低温水下泄正好相反,根据火电厂的环境评价不成文的要求,冷却水不能让河段的相对温度上升超过摄氏一度。其理由同样是不能改变原有的自然生态。而火电厂的温排水同样存在着这样一些特点;1、它是对河流生态环境的改变,而不是破坏,而且是一种自然状态下也可能会出现的情况(例如,由于某一河段出现温泉);2、温度变化的幅度和范围都不会很大,水生动植物应该具有一定的适应和躲避能力;3、这种温度升高变化的结果,按照环评部门对水电站低温水的否定评价,完全应该是利大于弊的。

 

实际当中,一些火电厂由于不能满足这些(生态保守的)要求,不得不放弃利用河水进行冷却的方案,建设专门的冷却塔。与利用河流的水体的给火电厂的温排水降温的方式比较,冷却塔冷却不仅造价高,运行成本大,而且大量增加耗能、耗水,噪音等环境污染也变得十分严重。这种毫无科学根据的要求河流水温绝对不能改变的做法,实际上就是在变相的增加污染和浪费。

 

特别有意思的例子是;某一地区的河流上建有水电站,按照要求为了防止水坝的低温水下泄,该水坝必须采用分层取水设施,以便提高河水温度;而该水坝下游的几公里处同时正在修建一座火电厂,原计划准备采用在河道中温排水进行冷却,但是,同样按照生态保守的环境评价概念,因为不能达到在河道内的温升控制在一定成度以下的要求,因此,又为了要降低这条河流的温度,不得不更改设计,改为用冷却塔进行冷却。对同一条河流的几乎同一地点所采用的完全相反的工程措施,不仅耗费了大量的工程投资,而且增加了运行的能耗和环境污染,而最终的综合实际环境效果却相互抵消等于零。类似这种根本就不知道河水温度变化后的生态环境效果的好坏,而非要为炒作某种(生态不能改变)环保概念,而增加大量投资、能耗和污染的做法,是不是有些让人难以理解?

 

总之,尽管对于重要的河流和濒危水生动植物(特别是在各种生态保护区内)经过具体的调查研究之后,为了消除水温度变化带来的不利影响,采取一定的工程措施是十分必要的。但是,在生态保护区之外,我们是否有必要,在没能搞清河道水温的高低到底会对水生动植物产生什么影响的前提下,就盲目要求一律采取生态修复措施呢?(我国的各种生态保护区范围已经相当的大,总数超过国土面积的10%)。

 

不管是环保部门还是开发商,我们都不能为了某种环保概念的炒作或者追求某种时髦的环保政绩,而不负责任的增加不必要的建设投资。特别是我国目前的大型电站开发商基本上都是国有独资企业(本质上都是采用市场运行机制的国家投资),炒作环保概念所增加的全部投资最终都要通过“还本付息”的电价政策,由全国老百姓来实际负担。难道我们真的要为了让所有的河流的水温,都既不能高一点也不能低一点的生态保守观念,就要求大量的增加投资,增加群众的负担,而且还不惜加剧能耗和污染吗?特别是像水库低温水下泄、火电厂温排水,这种连很多环境标准非常高的发达国家,都还不至于过分挑剔的问题,我们有必要去追求那个生态环境丝毫不能改变的时髦吗?

 

在我国目前的情况下,如果我们的管理部门和开发商能把这些满足我们模糊的生态保守概念的不必要的费用省下来,用在我国急需的水污染治理和火电厂的脱硫处理上,加大解决我国急需解决的环境污染问题的力度,是不是能对我国的生态环境的改善更为有利一些呢?况且,谁又能够否认我国目前严峻的环境污染状况,没有我们把一些环保的资金和精力用在了不必要的概念炒作上的原因呢?总而言之,本文对水库低温水进行辩证分析的目的,并不是要否定必要的生态修复措施,而只是想提醒大家,在生态环境保护的问题上,我们是不是应该少一些盲目追求时髦的概念炒作,多做一点脚踏实地的调查研究,以科学务实的态度和辩证的思维,客观的评价、对待工程建设中的生态环境问题,把我们保护生态环境的目标落在实处。

 

参考资料:

 

(1)         《关于印发水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会会议纪要的函》------国家环境保护总局办公厅(环办函〔200611号)

(2)         栗运华, 新安江水电站运行22年获得巨大经济效益  (水力发电年鉴49-83221页)

(3)         水博  谁说开发水电就要破坏生态环境?     (人民网科技频道 水博专栏)



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1 翟远征

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