1、水力发电站建设中的生态修复一、水力发电站的环境问题日本有陡峭的地形、丰富的雨量，从明治时代以来就大量筑坝，以图防洪、灌溉、供水和发电之利。其中水力发电作为一种宝贵的国产能源，对于资源贫乏的日本来说，在日本经济的复兴中发挥了重要的基础产业作用。自然能源包括风力发电、太阳能发电、地热发电、波浪发电、生物发电等，以及将来很有希望的燃料电池等都令人关注，但由于成本问题，要想普及还需要时间。在地球温暖化受到普遍关注的今天，作为一种不释放二氧化碳的可再生能源，可以说水力发电在今后也是不可缺少的。另一方面，在自然环境保护运动不断高涨的今天，也有把大坝建设与环境破坏视为一体的动向，使大坝建设越来越难以进行。大
2、坝建设对周边环境的影响中最大的问题是，水库淹没区自然环境的消失，大坝下游水量减少所引起的环境变化。具体来说，作为水环境要素的水量的减少、水温的急剧变动、以及水质恶化等，可能使河流鱼类、水生昆虫、爬虫类的栖息地丧失。而且，森林、河流的消失在引起地下水位变动的同时，可能会影响到植被、哺乳类、鸟类、以及昆虫类等广大土壤动物的栖息地。这里是贵重的动植物的生物宝库，有可能生存着一些濒临灭绝物种，即红名单上登记的物种。特别是水边的环境中生物多样性比较丰富，它们对哪怕是微小的环境变化的承受能力也很弱。在适合建坝蓄水的地方大多是自然环境较好的地方，因此大坝建设有可能使自然景观丧失。但是，如果充分考虑了对自然环
3、境的影响，并采取积极对策来建设中小水电站，以及对已建水电站进行扩建增容，生产出不排放二氧化碳、可再生的绿色能源还是有利的。问题是要建设与环境融合的大坝，就要考虑对环境的修复、再创等生态修复措施，并对其效果进行合理的评价。二、水力发电站的环境影响评价在大坝建设中，有义务进行环境影响评价。在前期调查中，要对预定规划地区的自然环境进行调查，对大坝建设后的环境影响进行评价，并制定相应的对策。在植被调查中，要提出植被表和植被分布图、动物相（发现的物种清单）、土壤调查、有没有红名单登记的珍贵物种等。另一方面，在动物调查中，对哺乳类、鸟类、昆虫类、两栖类、爬虫类和鱼类也同样要调查有没有珍贵物种，有珍贵物种存
4、在时，要有相应的保护对策。作为自然环境保护对策，为了确保生物多样的生育和生息环境，保护技术、移动技术、移植技术是很重要的。伴随环境保护信息网络技术的发展，生态修复技术（补偿措施等）、生物保护技术的信息公开，自然环境保护对策方面经验的积累和技术的提高是指日可待的。在景观调查中，要提出工程完成时的景观预测，进行景观解析和评价。在此基础上，作为环境保护对策，要提出绿化恢复的目标、基本措施，并加以公开。景观保护的图像可以用计算机绘图技术提供高精度的信息。三、水力发电站的生物修复评价技术围绕近年日本制定的新的环境评价法，美国等国家所采用的生态修复技术中的环境定量评价方法，特别是自然环境的修复、恢复、再创
5、技术等受到广泛的关注。作为生物修复的概念，它不仅限于因项目建设对自然环境所产生的破坏影响进行补偿，它包括以保护为主的所有缓解环境影响的措施。根据生物修复定义的五个阶段，与水力发电站有关的生物修复措施包括：“回避”：通过停止发电站的全部建设或一部分建设，回避对生态系统、环境影响的行为。中止建设规划、或变更建设地点，回避所有的影响。“最小化”：通过限制发电站建设的规模，使环境影响的程度最小化。缩小建设规模、在建设场地范围内设置足够面积的保护区域，或大规模地调整规划，使影响最小化。上述两点是发电站建设总体规划的基本问题，如果对此判断失误，不仅会影响到项目建设的经济效果，甚至会否定项目建设的必要性。影
6、响社会对项目的投资判断。在发电站建设中，对自然环境的常规生物修复行动集中在以下三点。“修复”：对因发电站建设而遭受影响的环境进行修正、修复，从而使环境恢复的行为。对规划地区的生物种在施工期间进行转移、收容，并通过人工手段修复和创造其生息环境，或保留一部分生物的生息环境，连续过渡转移，修正对环境的影响。介绍这方面事例的文献以有很多。“减轻”：在建设期间对施工场地进行全面的保护和管理，使生态系统和环境不遭受直接的影响，从总体上减轻或免除影响的行为。对建设的设计做适当变更，增加相应设施，确保建设期间动物的移动通道。以及在生物种的繁殖期等对生物影响较大的期间对施工进行严格管理，减少或消除影响。这方面的
7、文献也有较多。“补偿”：将受到影响的环境或生息域置换到其他地方的生态系统，以此来代替和补偿所受到的影响。在将生物种及其生育环境转移到较远的地方时，是用与施工前不连续的形式来补偿生态环境所受到的影响。关于定量评价方法，在美国主要用于海域的藻类、围垦、以及陆域的广大湿地，试行了很多方法。对此，日本的国土地形条件更富于变化，形成有多样的动植物相，评价方法要比美国难得多。四、发电站建设中的工程分类在水电站大坝建设中，会改变周边地形的建筑物有：大坝主体、水库、泄洪道等。此外，还有电站、开关站、输水管路、送电铁塔等。在施工期间应分别对不同工程采取不同的举措，并分别按施工前、施工中、施工后分别进行讨论。五、
8、环境影响评价书的例 已有抽水蓄能电站的增容规划在 1994 年投入运转的奥多多良木抽水蓄能电站（兵库县、市川水系、关西电力公司所属）的增容规划，其方针是有效地利用已有设备。即利用已有的大坝主体建筑、施工道路、采石场、弃渣场等设备，尽力减少对环境的影响。今后要建设新的水电站大坝是很困难的，利用已建大坝，通过有效利用水量，改进发电机等增加发电容量的增容规划会越来越多。在该电站的增容规划所提出的环境影响评价书中，采取了以下的缓解环境影响的对策。 取水口、引水渠等发电建筑物基本都设在地下，以减少地表的变动面积（可以说是回避、减轻的措施）。 施工道路尽可能利用隧洞，减少地面的变化（可以说是回避、修正的措
9、施）。 对于开凿的坡面、堆土坡面采用造景绿化（可以说是回避、修正的措施）。在 1998 年完成的奥多多良木发电站，在第一期工程后留下了采石场迹地，之后在迹地的平坦部分修建了排水渠、铺填了较厚的客土、引进苗木进行了生态绿化，现在已形成了茂密的森林。而且在没有土壤的岩石坡面上，用直升飞机持续进行种子喷着，实施绿化修复。在增容建设中所开展的环境保护措施包括库区的回水变动区的坡面绿化（水际绿化），以及在恢复生物的生息空间等方面进行试点。 新建的抽水蓄能电站在新建的金居原抽水蓄能电站（滋贺县和岐阜县、淀川水系、属关西电力公司，正进行施工准备）的环境影响评价书中，有如下论述：“场址位置的选定是由于它在河流
10、的上游，建坝时在淹没区内没有居民和耕地，社会影响较小，而且自然环境以人工林为主，对生态系统的影响较小，但是发现有猛禽类栖息。”在制定规划时从保护地域自然环境的观点出发，提出了如下缓和环境影响的对策： 为了减轻对周边自然环境的影响，尽量减少对地表的改变，无法回避时应尽量选择在影响较小的地方（可认为是减轻措施）。 考虑到上下调节池的设置对下游水质的影响，设置了可移动式取水口（可认为是减轻措施）。 采用地下式引水渠和电站（可认为是回避措施）。 下池大坝的料场选择在对自然环境影响较小处（可认为是回避、减轻的措施）。 工程中所产生的渣土，一部分用于地方的经济开发区的场区平整用土。同时，弃渣场最后经平整作
11、为临时设备用地，尽量减少地表的改变（可认为是回避、减轻措施）。 施工道路尽量利用现有道路，把新建的道路控制在最小程度。而且新建的道路有一部分是采用隧洞方式，尽量减少地表的改变（可认为是回避、减轻措施）。 在开凿和填土的坡面上尽快地进行绿化（可认为是修正、补偿措施）。现在已经取得地方的同意，开始进行环境影响调查（以猛禽类为目标）和施工道路建设。六、环境修复技术即使是在没有生态修复概念时代所兴建的水电站大坝，大部分也在自然环境保护方面采取了很多措施。此处对一些包括发电在内的综合利用水库（防洪、灌溉、供水等）中常用的修复技术作一概要介绍。 猛禽类的保护措施现在建设水电站的大坝时首先要考虑的问题是，建
12、坝对于处于生态系统顶点位置、而且数量极少的猛禽类的生息环境的影响。作为生息环境保护的手法，首先是个体的保护，其次是扑食场地的保障，第三是生息地的保护，第四是在繁殖期的措施等四方面的方法。在水电站环境影响评价书中所提到的黑鹫、角鹰等猛禽，采取了以下保护方案。 将来也要确保黑鹫、角鹰的生息环境，与有关部门协商，共同保障在一定地区内维持环境现状。 对临时设备用地进行绿化恢复。 在水库尾水末端形成湿地。 平整弃渣场地，形成溪流。 在黑鹫、角鹰的筑巢地区周边的库区内的树木，原则上不许采伐。 在黑鹫、角鹰的繁殖期内，停止栖息地附近的施工，隧洞内的爆破施工要限制用药量，减少震动。 对骨料场采取严格的隔音措施
13、。 如果万一黑鹫、角鹰出现终止繁殖活动等生息状况有较大变化的情况，要立即停止施工，商议对策。 在施工过程中，以及在工程完成后，为了把握黑鹫、角鹰的生息状况，须实施监测调查。 水库回水变动区的坡面绿化 一般的水库近年来，对于水库的亲水空间、观光资源等发电以外的机能的要求增加，其中，如果裸地化的坡面扩大的话，将使表层土壤的侵蚀和崩坏增加，导致库区的淤积和水质的恶化。因此，从维护水库的机能、和生物的生育空间的观点来看，都需要对水际的坡面裸地进行绿化。一般来说，从春天到秋天要降低水库水位，以防台风季节的洪水，从晚秋到冬季则要在高水位下运行。如果这一水位变动恰与植物的生命周期一致的话，加上水位的变动较缓
14、慢的话，则作为植被基础的表土侵蚀较少，经过一定时间回水变动区的坡面绿化将自然恢复。但是为了确保坡面的绿化，在北海道的丰平峡大坝采用了当地的千屈菜、还有采用外来种的如金山大坝用龙须草、而高知县的鱼梁濑大坝更用洋种草子进行喷着植草，还有，鹿儿岛的贺田坝采用葎草、京都府的大野坝采用榛树、柳树等进行栽植，在枯水季节实现坡面和滩地的绿化。 抽水蓄能电站的调节池抽水蓄能电站的调节池有上池、下池。在用电较少的深夜，利用剩余电力将水从下池提到上池，在用电较多的白天再从上池向下放水，利用落差发电。所以每天的水位变化激烈，水库坡面必须能耐受交替发生的浸水和干燥变化。在抽水蓄能电站这样水位频繁上升和下降的调节池内，
15、为了进行回水变动区范围内坡面的绿化，必须采用一些人工方法，引进一些适合的植物。在进行绿化的时候，有两点是很重要的。一是要注意采取措施防止由于水位的变动和波浪作用使绿化栽种的基土流失，二是要注意引进耐浸水、耐干旱的植物。现在已进行多种绿化方法的实验，但是都还没有找到很实用的方法。在前述的奥多多良木电站下池的大坝进行了一些实验，试行了石笼铺垫法和喷着法两种方式。在石笼铺垫法实验区内，种植了菖蒲、千屈菜、蕺草、问荆、熊笹、芦苇、卯木等苗木，栽插了柳枝。实验区的浸水率每年都在变化，不能一概而论，但是在两年后的调查中发现菖蒲的存活率最高，为 40%，而蕺草、问荆的存活率就较低。而且，在上池的黑川坝区，在
16、滑坡体的下部在网罩的护坡上栽种了菖蒲，在有大砾石的坡面上铺置了土袋，并在土袋上栽插了柳枝，在石笼之间铺有苇塘土，在坡面的上部种有高 2m 的山桐树。又在缓坡面上对所栽种的同样高度的山榛树、山桐、落叶松、柳树等进行了观测，结果发现经两年后前两种多数枯死，而后两种有 7582%存活。在其他场所，还实验了向菖蒲、芦苇、椰子等苗圃里喷着种子，和向椰子林网、向腐植土喷着种子的五种方法实验。此外，在大河内电站（兵库县、市川水系、关西电力所属）的太田上池大坝，今市大坝（枥木县、利根川水系、东京电力公司所属）等处在 1986 年也进行了坡面绿化的实验施工，今后还需要进一步开发。 人工浮岛这是再创水库所淹没的自
17、然环境的人工方法。当在裸地护岸坡面上进行绿化比较困难的时候，用于恢复自然环境的技术之一，而且它可以适应水位变动这也是人工浮岛的优点。在国外已有较多的事例，在日本还采用较少。人工浮岛的特长是它可以形成水边景观的多样性、培育水生植物、物种侵入形成物种多样性、提供水生昆虫的生育场所、鱼卵及幼鱼的生息场所等。而且，尽管数量很少，水中的根部还是可以吸收氮、磷，起到水质净化的作用。但是要得到明显的水质净化作用需要有相当的面积。现以在大阪府的下池进行的浮力实验来介绍人工岛的浮体构造、材料、栽植土盘、栽种植物的大小、密度等的优化条件。引进到水池内的植物必须经过慎重的选择，如采集地、数量、生育条件等，如选择不当
18、可能导致在水池内的异常繁殖。对于管理来说，必须采取措施防止根部窒息和外来种的入侵。我们重视生态系统就要保持自然的状态，但是从景观的角度来说，需要适当的间苗（水体的富营养化程度越高，繁殖也越快）、去除枯死的植物、以及补种等定期作业。人工岛的浮体不可能永久使用，有一定的使用寿命。拴系的方法也必须十分注意，弄不好可能流失变成垃圾。在发电的水库中，在小诸水库（长野县、信浓川水系、东京电力公司所属）中有浮岛应用。 生物生育空间的恢复 林蛙的生息地在奥多多良木电站的下池，其周围建有作为林蛙生息地恢复的水池。这里有被列入兵库县红名单 B 类的林蛙栖息在周边的林内湿地，为保护栖息地进行了环境的恢复整治。林蛙的
19、生活习性是以山地和森林为栖息地，在树上生活，到了繁殖期集聚到水塘、沼泽、水田等水边来产卵。对林蛙的生态行动，采用信号发射机对其活动范围进行追踪调查。为了了解他们的生态行动，在林蛙的身上装设了一种特制的超小型信号发射器和天线，在电源约两周的寿命期限内进行了步行追踪调查，活动范围离池塘最远的距离是 150m。由这些经验来看，为保证成体的移动和生活，在池塘的周围应有连续的树林存在，因而在其周边地区选择了高树种的橡树、柞树等栽种在从水池到自然林之间的地带，使其更便于移动。而且，为适应林蛙的产卵，需要有在水面上方生长枝叶的植物，作为产卵场，为此在水际附近栽种了能够覆盖水面的垂柳，它可以防止池塘的水温上升
20、。但是，由于植物还没有成长到能够形成十分良好的生息环境，要恢复到林蛙的理想环境还需要时间。 蝴蝶的森林宫濑水库（神奈川县、相模水系、建设省所属）是为满足防洪、城市用水、发电的综合利用水库。伴随水库建设，地形有较大改变，对自然环境影响较大。但是这座水库的建设对于当时的国土交通省来说，是在自然环境的保护和再创方面下了较大工夫的代表性的水库之一。对于开山后所形成的裸露坡面的绿化、水质净化等方面，都采取了很多对策以尽量减轻对环境的影响。水库淹没区的植被、河谷周边的河谷性植物、大紫蝶、花蝶等动植物都会受到影响。因此在水库周边地区要采取积极的保护对策，重新创造新的生息环境，形成这类动植物的繁育基地。为了保
21、护极其珍贵的大紫蝶，需要确保数量较少的繁殖场，从淹没区内将作为其食物的朴树移植出来，保管一部分幼虫，在移植朴树的同时还要混合移植小榛树、橡树、以及下层林的水腊树，形成大紫蝶的繁育林。为保护花蝶，也要将作为它们草类食物的寒葵移植出来，确保幼虫的饵料。移植场地分为两、三处，保持 30cm 左右的距离集中种植，可提高幼虫的生存率，并可能保证它们向其它植株转移。其成虫要吸取花蜜，因此还要种植它们所需的紫百合、紫薇等，将附近地区整治为蝴蝶的森林。 在整平的弃渣场上创建溪流在宫濑水库所采取的最有代表性的环境保护措施是在整平的弃渣场上恢复人工溪流，作为生物的生息场。东泽原本是一个溪流的谷地，被填平作了弃渣场
22、。由于地形的变化，已不可能再恢复原来的溪流环境，将其重新整治成为以湿地为中心的自然环境。以往的处理方法是在弃渣场的底部埋设配水管，排除河谷上游来水，现在改为在弃渣场的上游部位修建一个简单的挡水堰来调节流量，在整平的弃渣场上重新开辟小河和池塘。此外，还采取在河床铺石、修建池塘、可供动物睡眠的多洞假山、随意堆积的多空隙抛石等措施，尽量形成动物容易栖息的环境。植物也尽量采用本地物种，尽可能任其自然恢复。根据追踪调查的结果，已开始发现有日本鹿、野猪、狸、狐狸等哺乳类动物；雀、野鸭等鸟类；红蛙、林蛙等两栖类；蜥蜴、红练蛇等爬虫类，还有很多昆虫出现，形成了生物多样性丰富的栖息场地。从生物修复角度来说，获得
23、了较高评价。 前置水库的湿地恢复在水库入口修建副坝，形成前置库，减轻主坝水库的泥沙淤积，具有防止泥沙淤积、减轻浑浊、有效利用蓄水库容、通过沉淀减少入库污染物等功效。通过向主库内的泄流的落差，还可增加曝气促进水质净化，而且由于前置库的水位较稳定，有利于形成亲水空间。汉那坝（冲绳县、汉那福地川、冲绳开发厅所属）是为了解决冲绳县供水不足兴建的以水资源开发为主的综合利用水库，虽然不属于发电水库，但是可以说它是在与自然融合方面采取了很多措施的生态型大坝。在原有的水库上游不受水位影响的河道处，修建了一座固定堰作为二道坝，在上游形成了面积 12公顷、深度 1m 的湿地，创造了适宜在湿地生长的动植物的舒适的生
24、存空间。目前正在进行植物、野鸟类、两栖类、爬虫类、鱼类、甲壳类、水生昆虫类的追踪调查，已经可以看到形成了丰富的水生生物环境，鸟类把这里作为饵料场和休息场大量集聚。创造了毫不逊色于美国生态修复的湿地空间。此外，对工程中形成的裸地坡面，也选择了与周围的植被相配合的苗木进行密植，使其恢复绿化。对小动物的移动及昆虫的生息环境也做了周密的考虑，在下游河流的环境保护方面，由于距大海较近潮汐的影响可直达坝下，在河口地区河流的两岸种植了约 6000 棵雌红树、雄红树、八重红树等组成的红树林，实施了河流的绿化恢复。这些树林经过十年树高已达 1.5m，并已结实，在根部已开始有鱼类、蟹类、贝类栖息，成为生态修复的成
25、功之例。 堆石坝的背水坡面的绿化一般来说，堆石坝的背水坡面都是裸露的，这主要是从土木景观和大坝安全检查的要求所决定。但是，从与周围环境的协调以及生物的生息空间的角度来考虑的话，有必要在坡面进行绿化。绿化所需的土料可采用取料场的渣土，反而减少了对弃渣场的容量要求，减少弃渣对环境的破坏。坡面的铺土厚约1015cm，但是可能是土质与自然土质差别较大植物生长不良。在绿化的土基较薄的地方种植了洋草，在较厚的地方也进行了试种，但是当初所引进的物种都有衰退，与此相反从周围侵入的耐旱物种成长良好成为优势种。说明只要确保一定的铺土厚度，从周边树林中选择合适的树种进行栽种，就可以形成树林。即使是坡面的草地，如果生
26、长良好，也可以成为生物的生息空间，确保猛禽类食物来源。1983 年在大内坝（富岛县、阿贺野川、电源开发公司所属），1978 年在三俣坝（神奈川县、酒匂川、县企业局所属）都先后实施了这样的绿化。据反映施工后还增加了下游居民的安全感。坡面绿化可以列为今后建设堆石坝的环境保护项目之一。 水质净化一般水力发电站的厂址都选在山谷河流的上游部，几乎没有大城市那样的工厂和住宅区。所以进入水库的来水大多是水质清洁，不需要净化。但是也有一部分水库，在降雨时将土壤中的营养盐类带进水库，这些盐类成为营养源使浮游植物（涡鞭毛藻类）在短期内异常增殖，集聚在表面发生淡水赤潮。如果水库设置在中游，从上游流入的污染物，以及从
27、农田流入的化肥等营养盐类，造成蓝藻类异常增殖，集聚在表面形成水华。蓝藻类腐烂带有臭味，还有一部分有毒物质，要采用过滤船回收、紫外线和臭氧杀除等办法处理。但是这些对策都不是对症的办法，从根本来说需要进行水质环境的保护和管理。水质净化技术是去除污水中的有机物和营养盐类，防止赤潮和水华发生，从环境保护的概念来说，作为环境再创的重要环节，希望在大坝下游的河流和湿地内引进有效而成本较低的技术。但是由于上游流入污水，以及水库周围流入的污水都会对水质造成不良影响，从现实角度来说处理库内所存的数百万方数千万方的水量也是极其困难的。一般来说，常采用气压扬水筒来改善水库内的水环境。水库的深度较大，由于温度的作用造成上下层的比重不同，形成分层，上下层的界面（称为跃层）处几乎没有水的交换。下层称为无光层，水温低，不能满足光合成所需光量，所以浮游藻类无法增殖。这时，如果向下层打入空气，创造好气条件，既可防止底泥的营养盐释放，又可以利用气泡的对水的上举力，把下层水强制地送到有光层，促进水库内的扩散和掺混。现在把人工浮岛引入水库，在上边种植植物，最初本来是作为生物的生息空间来开发的，从水质净化的角度来说它对水的净化能力也不是很高。但是，浮岛植物可以从周围水体吸收一般水处理方法难以去除的磷，也不需要动力，它作为一种对环境影响较小的方法正受到广泛的关注。
