水电开发的生态负外部性问题研究

内容提要：现在世界上的主要江河流域均被箍上了大坝，差不多都变成了水库搭起来的台阶，引起了很多生态环境问题。本文从纵向、横向、垂向和时间上四个视角对河流生态系统的结构进行了介绍，详细分析了水电开发的生态负外部性问题，提出了建立生态补偿机制、人工培育生态系统等控制对策。

关键词：水库河；生态负外部性；河流生态系统；生态补偿；

中图分类号：TV213文献标识码：A文章编号：1003-4161(2008)03-0049-06

所谓“外部性”是指那些生产或消费对其他团体强征了不可补偿的成本或给予了无需补偿的收益的情形。前者产生的外部性是负的，称为负外部性；后者产生的外部性是正的，称为正外部性［1］ 。水电开发对河流生态系统的破坏就是典型的生态负外部性。水电开发的生态负外部性主要有两种，一种是大坝施工所固有的，另一种是由于不同大坝的特殊运作模式所造成的。在这许许多多错综复杂的生态负外部性中，最严重的就是水电开发隔离了生活在大坝上游与下游的物种，阻止它们的迁徙和其他的物种运动；以及减少了河流正常的泛滥，阻止河流形成洪泛平原，使“漫滩河”转变成了“水库河”，破坏了河流自然泛滥产生的“漫滩河”生态系统。

1.河流生态系统的构成

1.1 河流生态系统

河流生态系统是指在河流内生物群落和河流环境相互作用的统一体；包括河源、河源至大海之间的河道、河岸地区、河道、河岸和洪泛区中有关的地下水、湿地、河口以及其他依赖于淡水流入的近岸环境；是由陆地河岸生态系统、水生生态系统、湿地及沼泽生态系统等在内的一系列子系统组合而成的复合系统；河流生态系统组成包括生物和非生物环境两大部分，非生物环境由能源、气候、基质和介质、物质代谢原料等因素组成，生物部分由生产者——主要包括陆地河岸生态系统和湿地及沼泽生态系统中的绿色植物，水生生态系统中的藻类、水草；消费者——主要包括陆地河岸生态系统和湿地及沼泽生态系统中的食草动物、两栖动物等，水生生态系统中的浮游动物、大量的鱼类（如鲢鱼、草鱼等）及一些两栖动物，和分解者——陆地河岸生态系统、水生生态系统、湿地及沼泽生态系统中的微生物等组成［2］ 。

1.2 河流生态系统的结构

河流生态系统具有开放性、流动性、连续性等特点，其结构特征可用纵向、横向、垂向和时间等思维框架模型来描述。

从纵向分析，河流生态系统包括上游、中游、下游，从河源到河口均发生物理的、化学的和生物的变化，其典型特征是河流形态多样性。①上、中、下游生境的异质性。河流大多发源于高山，流经丘陵，穿过冲积平原而到达河口。上、中、下游所流经地区的气象、水文、地貌和地质条件等有很大差异，从而形成不同主流、支流、河湾、湿地、沼泽、冲积平原、洪泛平原等，其流态、流速、流量、水质以及水文周期等呈现不同的变化，从而造就了丰富多样的生境。②河流生态系统纵向的蜿蜒性。自然界的河流都是蜿蜒曲折的，使得河流生态系统的水生生态系统子系统内形成急流、瀑布、跌水、缓流，同时陆地河岸子系统和湿地及沼泽子系统也随着蜿蜒曲折的河流产生多样性，这样为生物提供了丰富多样的生境。③河流生态系统横断面形状的多样性。表现为水中浅滩、深潭交替出现，浅滩增加水流的紊流，促进河水充氧，是很多水生动物的主要栖息地和觅食的场所［3］；深潭是鱼类的保护区和缓慢释放到河流中的有机物储存区；同时，岸边湿地、沼泽、森林、草原等交替，为两栖动物、鸟类、哺乳动物等提供了生存环境。

从横向看，河流生态系统由河道、洪泛区、河岸地带、河流附近的湿地及沼泽地带等组成。河道是水生生态系统的主体，也是河流生态系统的主体，是连接陆地生态系统与水生生态系统、淡水生态系统与海洋生态系统的纽带和通道。洪泛区是河道两侧受洪水周期性影响的高度变化的区域，包括浅滩、浅水湖和湿地等，洪泛区可以吸纳滞后洪水、保持土壤等，是生物重要的栖息地。河流沿岸的森林、草原、湿地及沼泽等可以保持土壤，防止泥沙冲入河流；截流降水、涵养水源，可以减缓降水的地表径流，在枯水季节又可以补充河水等等。

在垂向上，河流生态系统的水生生态子系统可分为表层、中层、底层和基底。在表层，由于河水流动，与大气接触面大，水气交换良好，特别是急流、跌水和瀑布河段，河水含有较丰富的氧气，这有利于喜氧性水生生物的生存和好气性微生物的分解作用；光照充足有利于植物进行光合作用，表层是水生生态子系统初级生产最主要的水层。在中、下层，随着氧气、阳光等的减弱，浮游生物等随之减少；而鱼类等有在营表层生活的、有在营底层生活的，还有大量生活在水体中下层的。大部分河流的基底由卵石、砾石、沙土、黏土等组成，是许多生物的栖息地。同时，水生生态子系统又不断地与陆地河岸子系统、湿地及沼泽子系统进行着物质、能量等交换，构成了完整的河流生态系统。

在时间上，河流生态系统随着时间的推移，伴随着气候变化、降雨量增减、人为干扰、温度升降等，发生着深刻的变化。河流是有生命的，河道形态的变化可能需要很长时间，但是，人为的干扰对河流的影响有的不需要太长时间，如水质污染、过量取水等等。

2.水电开发对河流生态系统的影响

河流是陆地生态系统和水生态系统间物质循环的主要通道，河流生态系统是鱼类、两栖动物、水生植物、无脊椎动物和微生物的栖息地。在分析水坝对生态环境产生的影响时，不应孤立地看待在江河上建坝蓄水产生的单方面影响，应该从整个河流生态系统(包括近海区域)的角度加以考虑［4］。

在河流筑坝蓄水后，河流将产生一系列复杂的连锁反应改变河流的物理、生物、化学因素。水坝对河流生态系统的影响主要体现在非生物要素和生物要素两个方面，同时根据影响程度可以划分为三个等级。筑坝最先引起流域中诸如流域水文、水质、泥沙等非生物要素的变化；进而产生对流域生态系统中初级生物要素（初级生物、浮游生物等）和流域地形地貌的变化（河道变形、三角洲萎缩等）；第一、二级共同综合作用引起了第三级较高级（无脊椎动物、鱼等）和高级（哺乳动物、鸟类等）生物要素的变化。

2.1 第一级非生物要素变化对生态系统的影响

2.1.1 河流形态变化对生态系统的影响

2.1.1.1 “饥饿的”河水。

江河流经地区的土壤和岩石被剥蚀，流水带走了这些沉积物。所有的大坝和水库则存留了其中一些沉积物，特别是大的鹅卵石和砾石，这样，河流下游就缺乏应有的沉积物。没有低位出口的大水库和大坝一般都会截留流入的90%的沉积物，有时甚至是100%。大坝以下的清水是“饥饿的”：通过剥蚀河床和河岸，它会努力夺回它的沉积物。被饥饿的河流所截留的沉积物可能会在更下游的地方进一步沉积下来，而且大坝以下的河床被剥蚀（冲刷）慢慢会被更下游的河床逐渐升高（沉积）所取代。

随着时间的流逝，大坝以下河床的易剥蚀的物质最终将被冲走，而且，河床将变成以岩石为“盔甲”。带盔甲的大坝以下的河床不会有鲑鱼等产卵所需的砂石，也不会有作为深海底的（河床底部）无脊椎动物如昆虫、软体动物和贝壳类动物等生存环境的砾石。深水处的动物是鱼类和水禽类的重要食物来源，同时，由于河道会被淤泥等覆盖，河道沉积物还可能减少砂石的面积。

通常，在关闭大坝的头十年内，河床会被剥蚀好几米。河床加深将降低河流地下水的水位，引起洪泛平原的井水水位的下降，威胁到当地植被干枯。长期来说，下游河道所受的主要影响通常是河道变深变窄，使得有沙洲、河滩和多重河道交织在一起的蜿蜒河流变成了只有相对笔直的单一河道。例如，在内布拉斯加的大坝对普拉特河的调节已经将一段河道缩减了3/4，宽度也从19世纪末的1 000米减少到20世纪60年代的265米［5］。没有建大坝的支流将它们的沉积物冲入那些受大坝调节的河流，这些河流因不再有正常的洪流而无法将冲入的沉积物冲走，因此，其河道容量的减少尤其可能发生。一条有交织河道的河流减少到只有单一河道，将极大地减少它能养育的动植物的多样性。

2.1.1.2 “饥饿”的平原。

三角洲是成百上千年的河流沉积物积累而成的，部分是由于它们的沉淀物和压实的相互作用以及海洋的侵蚀作用而成。河流携带的沉积物对三角洲尤其重要，如果除去流入的沉淀物，那么三角洲就会衰退，最终被侵蚀掉。在阿斯旺高坝建造之前，尼罗河每年平均将约1.24亿吨的沉积物带入到大海中，另外在狭窄的洪泛平原和三角洲地区沉积950万吨沉积物，对几乎所有的埃及人民来说，洪泛平原和三角洲就是他们的家。建坝后，淤泥的失去被许多人认为对埃及农业已经造成了严重影响，以至需要大量的人工费，土壤中的微量元素水平也长期下降。我国的小浪底大坝和三峡大坝必然减少黄河和长江搬运到入海口的泥沙量，富饶的黄河三角洲和长江三角洲也将面临侵蚀的威胁，三角洲上的生态系统也必将受到影响。

2.1.1.3 “饥饿”的海滨地区。

河流沉积物被剥夺所造成的影响一直从河口延伸到很长的海岸线，由于没有来自陆地的沉积物，现在海岸线也不得不面临被海浪剥蚀的危险。大坝引起的海岸被侵蚀的最突出的例子之一就是加纳沃尔特河口东部的贝宁拜特（Bight）。阿科松博水坝几乎隔断了对沃尔特河口的沉积物的供应，并因此隔断了沉积物随朝东的海流而去的道路。邻近的多哥和贝宁海岸线现在正以每年10～15米的速度被吞噬掉。在1984年仅一次暴风雨过后，海洋的位置就前进了20米。

2.1.2 水质变化对生态系统的影响

2.1.2.1 水温及氧气。

流水在静止时所经历的化学、热力和物理变化会严重污染一个水库及下游的河流。一般来说，水质退化的程度与水库保持的时间相关——它的储水能力除以流入的水量。在水质较差的河流中，大坝以下靠前的水池里的水质退化比较小或没有退化，但是在主坝后面的储存了多个月甚至几年的水，对于水库和大坝以下几十千米以远的河流里的生物来说就是致命的。因为从主坝后面的水库释放出来的水在夏天通常比河水更冷，在冬天又比河水更温，而从水库顶部附近的出口放出来的水一年到头都比河水温暖。给天然的河水加温或冷却都会影响水中所含的被溶解的氧气及悬浮固体的数量，而且会影响发生在水中的化学反应。季节温度的改变还会破坏水生物的生命周期——例如，幼虫的繁殖、孵化和蜕变经常取决于温度的变化。

水库不仅会截留河流的沉积物，同时还截留河流带来的营养成分。在天气温暖的时候，藻类可能在营养极丰富的或富营养的水库表面附近大量繁殖。通过光合作用，藻类消耗水库的营养成分，产生大量的氧气。因此，夏天水库表层温度较高、营养成分耗尽、被溶解的氧气含量高，从而藻类生长繁茂。藻类的繁茂生长可以为鱼类提供食物，但是也使得水散发出一种难闻的气味，阻止水流入水库，覆盖砂石河床，而且限制风景娱乐。当水库里的藻类死去时，它们就沉入水库底层，在那里腐烂，这时它们要消耗底层本来就有限的氧气。这种耗尽氧气的水的酸度经常导致这种水能够溶解湖床中的矿物质，如铁和锰。这样，在温暖的气候下有低位出口的大坝放出来的水就将是寒冷的、氧气含量低的、富含营养的并且含有酸性物质，而且可能矿物浓度很高。一条河流被溶解的氧气水平足够高就是河流水质好的一个主要标志。很少含被溶解的氧气的水会使水生物“窒息而亡”，而且会使这种水不适于饮用。更重要的是，对于微生物来说，被溶解的氧气是非常重要的，它使得微生物能够分解有机的岩屑和污染物。

2.1.2.2 淹没。

在水库被装满水以后的第一年间，被淹没的植被和土壤的分解会大量地消耗水中的氧气。正在腐烂的有机物质也会导致温室沼气和二氧化碳大量释放。在阿根廷和巴拉圭交界处的亚西莱塔水坝的水轮机1994年8月第一次检测以后，在大坝后面的刚注满水的水库中正在分解的植被对氧气的消耗被认为是导致下游12万多条鱼死亡的凶手［6］。

只是在最近，科学家才知道现在普遍出现的水库污染问题，在鱼体内水银的含量积累过高。水银以无害有机的形式在许多土壤中都存在。以新水库底层的分解物质为食物的微生物能将这种无机的水银变成甲基水银，这是一种中枢神经系统毒素。甲基水银可以被水中食物链末端的浮游生物及其他生物所吸收。当甲基水银沿着食物链向上传递时，它就会逐渐集中在食肉的动物体内。通过这种生物积累的过程，在处于水库食物链顶端的以鱼为食物的大鱼的体内组织中，其甲基水银的含量可能要高于食物链低端的小有机物好几倍。

2.1.2.3 甜水变盐水。由于大坝极大地增加了暴晒在太阳底下的水面面积，所以，在炎热的气候条件下的大坝会导致大量的水被蒸发掉。每年全世界水库蒸发掉170立方千米左右的水，相当于所有人类活动消耗的淡水总量的7%强［7］。库水的大量蒸发，导致河流盐度上升。如科罗拉多流域上胡佛大坝后的水库蒸发的水量是河流流量的1/3，库水的大量蒸发导致河流的盐度上升，位于墨西哥北部边界的因皮里尔坝上的科罗拉多河的盐度，在1941～1969年间平均为785ppm，到1990年增加到900ppm，2000年后超过1 200ppm［8］。同时，不断地灌溉使地下水位上升，把深层土壤内的盐分带到地表，导致了土壤盐碱化，由排出的灌溉水带入河流，同样会引起河流盐度上升。此外，坝址上游土地盐渍化会影响地下水的盐度，通过地下水与河流的水力交换，又会影响河流水体的盐度［9］。同时，上游修坝也会影响下游的盐化，如印度于1975年在恒河上建造了法拉卡大坝以后，枯季河流流量减少，造成孟加拉国土地盐化程度不断加重，在上世纪90年代中期，受盐化影响的土地已从建坝前的近35万hm2增加到89万hm2［10］。高盐度对水生有机物是有害的，而且它们会腐蚀管道和机器。

2.1.3 水文变化对生态系统的影响。

大坝之所以对水文造成重要影响就是因为人们强加给河流一种人工的流量变化模式，正如斯特格纳指出的，“一条修建了大坝的河流不仅像一个浴缸一样被塞子塞上，而且像一个水龙头一样被拧开和关上”［11］。在魁北克，耗电高峰出现在冬天，但那时，因为水被雪和冰阻挡，河流流量自然处于最低水平。为了满足人们在严寒气候下对电的需求，大坝和河流改道使拉格兰德河在冬天的流量增加了8倍，而且为了储存第二年冬天的用水，强制性地消除了春天的洪水泛滥。盆地之间的河流改道加重了大坝工程对河流的影响：为了增加发电量而把伊斯特梅恩河平均每年流入詹姆斯海湾的总量翻了一番。然而，流入伊斯特梅恩河河口的流量却减少了90%。

下游建坝后季节流动模式受到的另一种影响就是短期的每天甚至每小时河水水位的变动，为了满足对电的高峰消耗而释放的水有时候会使得河流水位变动达到好几米之多。水的释放量与电力需求之间的关联意味着格伦峡谷下游河流水位现在不是根据科罗拉多河盆地的降水量而变化，而是根据类似电力需求量在周末或公共假日下降等因素而变化的。河流水位按这种规模变动会造成许多不良生态后果。河流水位的迅速波动会加速对下游的剥蚀，而且会冲掉河岸的树木、灌木和草。如果没有河边植被将其固定住，那么河岸就会被侵蚀得更快。河滨的植被为河边的生物提供食物的保护，有些还为小鸟如翠鸟提供树枝，让它们停在树枝上等待它们的食物从身边游过。它还能在夏天提供树阴，使得河水不至于变得太热。更重要的是，掉入水中的树叶和树枝还是昆虫和其他水生动物的重要食物来源。

水库水位的迅速变动会交替地暴露和淹没鱼群在潜水中有利的休息场所，这将会妨碍鱼群产卵。水禽筑巢也会受到同样的影响。水位变动还会影响水库岸边植被和沼泽地植被的生长，从而使得近岸的浅水区毫无生气——浅水区通常是自然湖和水塘生物最丰富的地区［12］。

河流和洪泛平原的生态系统都非常适应河流每年泛滥和干枯的循环。许多物种都依靠季节性干旱和营养物的波动或变动所给出的信号来决定是否开始繁殖、孵卵、迁徙或其他重要的生命周期阶段。每年的洪水泛滥为沼泽地不仅补充水分而且补充营养，而被洪水冲走的洪泛平原上的家养和野生动物的粪肥又使河流富有营养。洪水会将鱼卵和鱼苗冲入洪泛平原的回水区或湖泊中，在那里它们可以孵卵、长大，直到下一次洪水到来以后再回到河流中去。成年鱼和其他水生动物如乌龟也会跟随着洪水，在被淹的灌木和树木丛中，享用洪水带来的新食物。生态学家贝利（P.Bayley）称“洪水波动的好处”就是河流和洪泛平原有如此令人吃惊的生物多样性和产量的主要原因——河流中每单位盆地面积的动物多样性比海洋要高65倍。估计热带河流年泛滥的鱼产量比没有洪泛平原的河流的鱼产量要高100倍，而在每亩盆地面积中要比热带湖泊和水库中的鱼产量高4倍。多数淡水鱼种都在河流和洪泛平原中发现，很少鱼种只适应湖泊中的生活环境。生物学家一般都认为，大坝和其他控制洪水的计划是许多弊端中最具破坏性的，它正在引起河流和河滨物种的迅速灭亡。世界上9 000种淡水鱼至少有20%在最近濒临灭绝或受到威胁［13］。

当平原不再泛滥时，河岸及洪泛平原上的植物和动物也要倒霉——或者当河流在不当的时候发大水时。例如，乔治亚大草原上的大坝的水不合理地释放出来，几乎杀死了河流沿岸所有无遮挡的柏树种子。对密苏里河和南非的蓬格拉河的泛洪平原的研究表明，在河流上游建了大坝以后，森林物种的多样性有所减少。在肯尼亚的塔纳河的洪泛平原上，因为上游的一系列大坝而导致洪水减少使得那儿的森林失去了再生的能力，因此似乎就要慢慢地枯死了［14］。

2.2 第一、二级非生物要素综合变化对生态系统的影响

大坝改变了河流生态系统内生物的生活环境，使两栖动物、软体动物、昆虫、鱼类、水禽以及其他滨河的和湿地的生命形式受到了威胁。世界上9 000种淡水鱼至少有20%在最近濒临灭绝或受到威胁，这与修建水坝水库有直接的关系；对于那些筑坝多的国家，这个比例还要高，如美国近2/5，而在德国则有3/4；哥伦比亚河流经的大盆地内建有约130个大坝，坚固的水坝阻挡了溯河产卵的鲑鱼和鳟鱼，1960～1980年间鲑鱼业的损失就达65亿美元；印度西北部的河豚群现在被大坝和防洪堤分隔成数个孤立的群体，分别只剩下150～300只和145只左右，且已经明显分为数个相互隔离的种群，其生存发展环境已非常脆弱。

2.2.1 对无脊椎动物的影响。

河流生态系统第一级非生物要素水文、水质、泥沙等的变化，影响了无脊椎动物的生存和繁衍。使微型无脊椎动物的分布特征和数量(通常是种类减少)显著改变；大量鹅卵石和砂石被水坝拦截，使河床底部的软体、贝壳类等无脊椎动物失去了生存环境；同时，由于幼虫的繁殖、孵化和蜕变经常取决于温度的变化，河水水温的改变会改变水生生物的生存环境及生命周期，这会干扰无脊椎动物种类和生长发育过程。

河流生态系统第二级非生物要素河道变化、水坝分隔等，也同样影响了无脊椎动物的生存和繁衍。修建水坝后，水域面积扩大，对昆虫等无脊椎动物的繁衍十分有利。但是，原有的沙洲、河滩和蜿蜒河道等交织在一起的河流系统变成相对笔直的单一河道，减少了原有河道所能养育的无脊椎动物的种类，降低了生物多样性；同时，水坝的分割作用改变了河流的水力学特性，形成了高位水头，影响了河道内无脊椎动物的栖息和迁移。

2.2.2 对鱼类的影响

2.2.2.1 第一级非生物要素变化对鱼类的影响。

水库水体温度分层和水质退化，会对鱼类产生很大影响。水库深孔下泄的水温比河水温度低，这会影响下游鱼类的生长和繁殖；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，能致使鱼类产生气泡病；一些深水水库，水体温度较低，放水过程会造成一些土著鱼类等水生生物难以适应。D.M.Rosenberg.等人研究表明，在水坝修建前后，从所收集的被调查水库资料显示，鱼体内的水银浓度都已经增加，水质的恶化会通过食物链逐级传递，进而影响人类的健康。

河水流速、水位的变化也会对鱼类产生影响。由河流环境变为水库环境后，流水性适应的鱼类就无法生存，取而代之的是以静水生活的种类。修建水坝，改变了山溪性河流的一些水文特征，库区水面变宽，流速变缓，水质透明度提高，有利淤积缓流型水生生物的生长及鱼类繁殖；但是，河流水位的急剧变化，交替地暴露和淹没鱼群在浅水中有利的休息场所，又妨碍了鱼群产卵。

泥沙被大量拦截在水坝前的水库内，影响了下游鱼类、底栖生物等的生存栖息环境。同时也阻隔了输送到下游和河口的大量盐分、有机物和浮游生物，这影响了下游鱼类的产量。如尼罗河阿斯旺自1970年投入使用以来，上游来水和来沙量减少，致使尼罗河上渔业资源大幅度减少，流域中原有的47种商业鱼种，只剩下了17种。同时由于尼罗河河口供沙不足，不仅河口三角洲平原向内陆收缩，而且由于缺乏来自陆地的盐分和有机物，致使沙丁鱼的年获量减少1.8万吨。

2.2.2.2 第二级非生物要素变化对鱼类的影响。

水坝建设为发展水产养殖提供了良好的条件，使得许多水库已成为水产供应基地。但是，水坝也对鱼类产生了许多不利影响。根据水产环保部门的研究结果，对河流天然渔业资源破坏性最大的是建水坝、修水库。水坝不仅对某些溯流而上的鱼类的迁徙造成阻隔，同样会减缓或阻挡鱼类向下游迁徙，水库中激流的消失，常会导致某些鱼类（如幼鲑鱼）迷失向下游迁徙的方向感，进而被其他动物猎食。同时，在相对单一的水库生存环境中繁衍的鱼的种类，只占丰富的河流生存环境鱼的种类的极小一部分。如长江中的珍贵鱼类——鲥鱼，过去的年平均产量为500t左右，最高产量曾达1 500t，但近几年已经捕不到了，其中最重要的原因是修建于鄱阳湖上游峡江的万安大坝于1990年正式蓄水发电，切断了鲥鱼的洄游路线，使之无法上溯至峡江上游产卵繁衍；20世纪80年代初长江葛洲坝大坝建成后，由于阻断了中华鲟上溯产卵的通道，集中于坝下的中华鲟亲鱼成群跃起，在坝体上撞得头破血流，长江葛洲坝与三峡大坝的建造，影响了30多种经济鱼类的洄游路线，使自然繁殖的鲟资源量较建坝前减少了97%［15］；岩滩水库1992年开始蓄水，1997年6月水库建成5年间鱼类种类减少38.6%，底栖动物减少77%，水生维管束植物减少100%；广西恭城河虎豹电站大坝截流第一年，有数万斤拟到上游产卵的银鳔鱼死亡，当年俯拾即是的银鳔鱼迄今在恭城绝迹了；郁江西津电站建成后大花鳊鱼及许多美味河鲜鱼类也都绝迹了，因西津大坝阻隔，仅10年不到，郁江野生鱼苗数量锐减90%以上［16］。

世界各国在建坝时解决鱼类洄游问题通常采取两种办法：一种是采取工程措施，建鱼梯、鱼道等；另一种是对洄游鱼类进行人工繁殖。但是，目前在国内外高坝过鱼苦无良策且过鱼道投资过高的情况下，所有水利工程设渔业增殖保护站是可行的。

2.2.3 对鸟类、哺乳类动物的影响。

修建水坝后，水域面积扩大，对水禽等的繁衍十分有利，良好的生境会促进其数量和种类的增加。但是，水坝也对鸟类和哺乳类动物产生了许多不利的影响。

水库淹没，使原来以这些陆生植物为栖息地的野生动物被迫迁徙，影响到物种的生存和繁衍。大规模工程建设对地表植被的破坏，对野生动物栖息地的分割与侵占，会造成原始生态系统的改变，威胁了生物的生存，加剧了物种的灭绝。如贡嘎山南坡水坝的修建，将造成牛羚、马鹿等珍稀动物的高山湖滨栖息活动地的丧失。水库切断了沿河及穿过河谷的迁移路线，分割了河流生态系统，这会导致生物在一个更小的基因范围内近亲繁殖，对物种的进化产生极为不利的影响。

洪泛平原、湿地往往是鸟类和哺乳类动物的重要栖息地。但是，水坝的修建，使它们缩小或消失了，致使越来越多的哺乳类动物等物种因其生存和生活空间的丧失而面临濒危或灭绝，繁殖能力下降，种群数量和质量减少和退化。如赞比亚的喀辅埃河6 000km2的洪泛平原曾是世界上野生动物最丰富的生物生活环境之一，当在上游修建了伊特兹茨水坝后，消除了这个平原主要部分的季节性洪水泛滥，除了平原最低部分被戈吉水库覆盖着外，而剩余的地方是干的，湿地消失了，几乎没有了鸟，羚羊也相对少多了，没有一匹斑马和角马。

3. 水利水电开发生态负外部性的控制对策

面对水电开发带来的巨大经济效益和种种生态负外部性问题，在国际上有两种对立的观点：一种是主张最大限度地开发水电这种可再生资源，另一种则反对一切对水电资源的开发利用，这两种观点都有片面性：简单地反对一切水电建设，主张拆坝，将脱离社会经济发展实际；相反，回避水电开发给生态系统带来的问题，忽视对生态系统的补偿，无疑会给人类的长远利益带来损害。因此，比较现实和合理的做法是：在既满足人类社会经济需求又不损害或少损害生态系统功能中寻找平衡点，最终实现可持续发展的目标。对损害生态系统功能的水坝要采取相应的控制对策，尽量减少危害。

3.1 建立生态补偿机制

根据河流生态系统服务功能价值的变化，可以有针对性地采取生态补偿措施。依据生态补偿中“谁污染、谁治理，谁破坏、谁恢复，谁受益、谁补偿”的基本原则，水电开发的补偿支持者应是从中获得增加的生态服务功能的受益者。一般情况下，水电开发增加的生态系统服务功能包括发电、供水、灌溉等［17］，不仅水电开发的业主是主要受益者，河流流经地区的城市和农村也从中获得显著的灌溉和供水效益。因此，水电开发业主的河流流经地区的受益者应按受益比例支付生态补偿金额。在补偿强度，即补偿多少的问题上，若要将水电开发造成的外部不经济性完全内部化，生态系统服务功能受到的损失就应是补偿的基本数额。在具体的水电开发项目中，分析开发方案对河流生态服务功能的影响并据此进行生态补偿时，应先开展河流生态服务功能的价值评估，明确开发项目对河流生态系统服务功能价值的影响，定量评估河流生态系统各项服务功能增加和减少的价值，也就是生态功能价值变化的正效益和负效益。

3.2 尽量减少淹没影响

在修建大坝时不能一味地追求库容，而应当考虑水库淹没对生态系统的影响，在经济效益和生态保护之间寻求一种最优组合。如果无法避免大面积的淹没，那应当在水库装满水之前，对被淹没地区的植被进行彻底的清除。并对淹没区的野生动物进行营救和转移，因为那些被搁浅在小岛上或在局部受淹的树梢上的动物大多数都被淹死或饿死。在对野生动物进行营救的时候，应当考虑到那些被抓住的动物一旦放生，它们经常太紧张，通常受到伤害而且经常没有可以居住的生活环境——那些被认为合适的环境总是被其他竞争者所占据了。

3.3 建立有利于生态的大坝

如果大坝的修建只是为了扩大电力或储水时，最通常采用的补救措施就是从水库中释放更多的水。这种做法通常有利于下游的鱼，但有时是为了造成较大的“洪流”来冲走聚积下来的有害的巨石和砂石。在美国，能源管理委员会要求许多私有大坝的经营者释放一定量的水，作为更换他们的联邦大坝经营执照的条件。重新得到许可的大坝因为不得不保证一定量的河流流量而造成的发电量的减少而造成的收入下降迫使一些大坝经营者关闭水力发电厂，放弃建设新项目的计划。放掉多余的水的好处之一就是，它将增加下游被溶解的氧气量。人们还可以采取其他的措施增加氧气量，如人工为经过涡轮的水注入空气。另外一种减轻大坝对下游水质影响的方法是给大坝安装进水口，进水口可以从不同水位的水库中抽水，从而调整释放出来的水的水温。选择性抽水虽然无法再现河流温度的原始季节变化，但能够改善大坝以下水的温度条件，有利于下游的野生动物，特别是像鲑鱼等怕高温的动物。

3.4 人工培育生态系统

大坝对河流最直接的影响是破坏了河流的连续性。长江上游是许多洄游鱼类的重要栖息地，洄游鱼类需要三场一道（繁殖场、约肥场、产卵场、洄游通道），梯级水库的建设造成洄游鱼类等水生生物的生命通道阻隔，相当多的洄游鱼类可能灭绝［18］。由于修建鱼道不仅增加工程成本和技术难度，而且较难评价其效果，所以目前已建和在建大坝基本上没有考虑修建鱼道。径流式电站虽然河流水文过程影响较小，但水流利用率一般很高，河道水流基本上通过引水管道和水轮机流过，也会对鱼类等水生生物带来毁灭性打击。对那些自然生存环境被大坝破坏了的鱼类的补救措施可以采用孵卵器进行人工培养。并在水轮机入口前安装屏蔽及支流系统，以阻止鱼类被吸进水轮机入口。对有洄游习性的鱼类可以人工诱捕，然后倒入驳船，用驳船运输它们通过水库和大坝。用驳船运输的鱼比那些自己通过水库的鱼的存活率高很多。在大坝上增设鱼道或鱼梯，让有能力通过鱼道的鱼类可以完成迁徙活动。

4.结论

水电开发在经过了资金约束时期和市场约束时期后，进入了生态环境约束时期。忽视水电开发对河流生态系统的负面影响，只看到其带来的巨大经济利益，会使人类的生存和文明难以延续。当然，不建大坝或者拆除大坝，也并非保护河流生态系统健康的唯一选择。因为，在不同的河流、不同的河段、不同的坝址上建坝，带来的生态问题是不同的，要认真做好生态环境评估报告，具体问题具体分析，不要一概否定建坝。因此，在对每一条河、每一个大坝进行规划设计时，都要十分慎重地对待生态问题，认真做好生态环境评估报告。过去的水利资源规划，按照流域梯级开发模式，往往追求100%的开发率，产生了很多生态环境问题和移民问题。在生态环境越来越受到人们关注的今天，为响应十七大报告中建设生态文明社会的号召，在水电开发规划时应因地制宜、选择适当的开发目标。对于移民和淹没耕地少，生态环境问题少的河流，可以100%的开发；对于移民和淹没耕地多，生态环境问题大的河流，可以放弃部分河段的开发；参照多数发达国家的情况，水电资源平均开发70%～80%是可行的。

另外，水电工程的不同设计与运行方式，对生态环境的影响差别很大。在设计时应尽可能减少淹地移民、减轻水电工程对生态环境的影响，设计鱼道，低位出水口等设施，以保证鱼类的迁徙以及在机组全停时也能下泄最低生态流量。在运行阶段，不能总是调峰运行，应兼顾河流生态系统的季节性，让大坝下游的生态系统能感受到季节引起的河流水文、水质等的变化，从而恢复它们原始的生活习性和生命周期。

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