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張貼者: hsm (master)

張貼日期: 2003-10-17

劉樹坤訪日報告(十六):水力發電站建設中的生態修復

一、水力發電站的環境問題
日本有陡峭的地形、豐富的雨量，從明治時代以來就大量築壩，以圖防洪、灌溉、供水和發電之利。其中水力發電作爲一種寶貴的國產能源，對于資源貧乏的日本來說，在日本經濟的復興中發揮了重要的基礎産業作用。
自然能源包括風力發電、太陽能發電、地熱發電、波浪發電、生物發電等，以及將來很有希望的燃料電池等都令人關注，但由于成本問題，要想普及還需要時間。在地球溫暖化受到普遍關注的今天，作爲一種不釋放二氧化碳的可再生能源，可以說水力發電在今後也是不可缺少的。
另一方面，在自然環境保護運動不斷高漲的今天，也有把大壩建設與環境破壞視爲一體的動向，使大壩建設越來越難以進行。大壩建設對周邊環境的影響中最大的問題是，水庫淹沒區自然環境的消失，大壩下游水量减少所引起的環境變化。具體來說，作爲水環境要素的水量的减少、水溫的急劇變動、以及水質惡化等，可能使河流魚類、水生昆蟲、爬蟲類的栖息地喪失。而且，森林、河流的消失在引起地下水位變動的同時，可能會影響到植被、哺乳類、鳥類、以及昆蟲類等廣大土壤動物的栖息地。這裏是貴重的動植物的生物寶庫，有可能生存著一些瀕臨滅絕物種，即紅名單上登記的物種。特別是水邊的環境中生物多樣性比較豐富，它們對哪怕是微小的環境變化的承受能力也很弱。在適合建壩蓄水的地方大多是自然環境較好的地方，因此大壩建設有可能使自然景觀喪失。
但是，如果充分考慮了對自然環境的影響，幷采取積極對策來建設中小水電站，以及對已建水電站進行擴建增容，生産出不排放二氧化碳、可再生的綠色能源還是有利的。
問題是要建設與環境融合的大壩，就要考慮對環境的修復、再創等生態修復措施，幷對其效果進行合理的評價。
二、水力發電站的環境影響評價
在大壩建設中，有義務進行環境影響評價。在前期調查中，要對預定規劃地區的自然環境進行調查，對大壩建設後的環境影響進行評價，幷制定相應的對策。在植被調查中，要提出植被表和植被分布圖、動物相（發現的物種清單）、土壤調查、有沒有紅名單登記的珍貴物種等。
另一方面，在動物調查中，對哺乳類、鳥類、昆蟲類、兩栖類、爬蟲類和魚類也同樣要調查有沒有珍貴物種，有珍貴物種存在時，要有相應的保護對策。
作爲自然環境保護對策，爲了確保生物多樣的生育和生息環境，保護技術、移動技術、移植技術是很重要的。伴隨環境保護資訊網路技術的發展，生態修復技術（補償措施等）、生物保護技術的資訊公開，自然環境保護對策方面經驗的積累和技術的提高是指日可待的。
在景觀調查中，要提出工程完成時的景觀預測，進行景觀解析和評價。在此基礎上，作爲環境保護對策，要提出綠化恢復的目標、基本措施，幷加以公開。景觀保護的圖像可以用電腦繪圖技術提供高精度的資訊。
三、水力發電站的生物修復評價技術
圍繞近年日本制定的新的環境評價法，美國等國家所采用的生態修復技術中的環境定量評價方法，特別是自然環境的修復、恢復、再創技術等受到廣泛的關注。
作爲生物修復的概念，它不僅限于因專案建設對自然環境所産生的破壞影響進行補償，它包括以保護爲主的所有緩解環境影響的措施。根據生物修復定義的五個階段，與水力發電站有關的生物修復措施包括：
“回避”：通過停止發電站的全部建設或一部分建設，回避對生態系統、環境影響的行爲。中止建設規劃、或變更建設地點，回避所有的影響。
“最小化”：通過限制發電站建設的規模，使環境影響的程度最小化。縮小建設規模、在建設場地範圍內設置足够面積的保護區域，或大規模地調整規劃，使影響最小化。
上述兩點是發電站建設總體規劃的基本問題，如果對此判斷失誤，不僅會影響到專案建設的經濟效果，甚至會否定專案建設的必要性。影響社會對專案的投資判斷。
在發電站建設中，對自然環境的常規生物修復行動集中在以下三點。
“修復”：對因發電站建設而遭受影響的環境進行修正、修復，從而使環境恢復的行爲。對規劃地區的生物種在施工期間進行轉移、收容，幷通過人工手段修復和創造其生息環境，或保留一部分生物的生息環境，連續過渡轉移，修正對環境的影響。介紹這方面事例的文獻以有很多。
“减輕”：在建設期間對施工場地進行全面的保護和管理，使生態系統和環境不遭受直接的影響，從總體上减輕或免除影響的行爲。對建設的設計做適當變更，增加相應設施，確保建設期間動物的移動通道。以及在生物種的繁殖期等對生物影響較大的期間對施工進行嚴格管理，减少或消除影響。這方面的文獻也有較多。
“補償”：將受到影響的環境或生息域置換到其他地方的生態系統，以此來代替和補償所受到的影響。在將生物種及其生育環境轉移到較遠的地方時，是用與施工前不連續的形式來補償生態環境所受到的影響。
關于定量評價方法，在美國主要用于海域的藻類、圍墾、以及陸域的廣大濕地，試行了很多方法。對此，日本的國土地形條件更富于變化，形成有多樣的動植物相，評價方法要比美國難得多。
四、發電站建設中的工程分類
在水電站大壩建設中，會改變周邊地形的建築物有：大壩主體、水庫、泄洪道等。此外，還有電站、開關站、輸水管路、送電鐵塔等。
在施工期間應分別對不同工程采取不同的舉措，幷分別按施工前、施工中、施工後分別進行討論。

五、環境影響評價書的例
⑴ 已有抽水蓄能電站的增容規劃
在1994年投入運轉的奧多多良木抽水蓄能電站（兵庫縣、市川水系、關西電力公司所屬）的增容規劃，其方針是有效地利用已有設備。即利用已有的大壩主體建築、施工道路、采石場、弃渣場等設備，盡力减少對環境的影響。
今後要建設新的水電站大壩是很困難的，利用已建大壩，通過有效利用水量，改進發電機等增加發電容量的增容規劃會越來越多。
在該電站的增容規劃所提出的環境影響評價書中，采取了以下的緩解環境影響的對策。
① 取水口、引水渠等發電建築物基本都設在地下，以减少地表的變動面積（可以說是回避、减輕的措施）。
② 施工道路盡可能利用隧洞，减少地面的變化（可以說是回避、修正的措施）。
③ 對于開鑿的坡面、堆土坡面采用造景綠化（可以說是回避、修正的措施）。
在1998年完成的奧多多良木發電站，在第一期工程後留下了采石場迹地，之後在迹地的平坦部分修建了排水渠、鋪填了較厚的客土、引進苗木進行了生態綠化，現在已形成了茂密的森林。而且在沒有土壤的岩石坡面上，用直升飛機持續進行種子噴著，實施綠化修復。在增容建設中所開展的環境保護措施包括庫區的回水變動區的坡面綠化（水際綠化），以及在恢復生物的生息空間等方面進行試點。
⑵ 新建的抽水蓄能電站
在新建的金居原抽水蓄能電站（滋賀縣和岐阜縣、澱川水系、屬關西電力公司，正進行施工準備）的環境影響評價書中，有如下論述：
“場址位置的選定是由于它在河流的上游，建壩時在淹沒區內沒有居民和耕地，社會影響較小，而且自然環境以人工林爲主，對生態系統的影響較小，但是發現有猛禽類栖息。”
在制定規劃時從保護地域自然環境的觀點出發，提出了如下緩和環境影響的對策：
① 爲了减輕對周邊自然環境的影響，儘量减少對地表的改變，無法回避時應儘量選擇在影響較小的地方（可認爲是减輕措施）。
② 考慮到上下調節池的設置對下游水質的影響，設置了可移動式取水口（可認爲是减輕措施）。
③ 采用地下式引水渠和電站（可認爲是回避措施）。
④ 下池大壩的料場選擇在對自然環境影響較小處（可認爲是回避、减輕的措施）。
⑤ 工程中所産生的渣土，一部分用于地方的經濟開發區的場區平整用土。同時，弃渣場最後經平整作爲臨時設備用地，儘量减少地表的改變（可認爲是回避、减輕措施）。
⑥ 施工道路儘量利用現有道路，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，儘量减少地表的改變（可認爲是回避、减輕措施）。
⑦ 在開鑿和填土的坡面上儘快地進行綠化（可認爲是修正、補償措施）。
現在已經取得地方的同意，開始進行環境影響調查（以猛禽類爲目標）和施工道路建設。
六、環境修復技術
即使是在沒有生態修復概念時代所興建的水電站大壩，大部分也在自然環境保護方面采取了很多措施。此處對一些包括發電在內的綜合利用水庫（防洪、灌溉、供水等）中常用的修復技術作一概要介紹。
⑴ 猛禽類的保護措施
現在建設水電站的大壩時首先要考慮的問題是，建壩對于處于生態系統頂點位置、而且數量極少的猛禽類的生息環境的影響。作爲生息環境保護的手法，首先是個體的保護，其次是撲食場地的保障，第三是生息地的保護，第四是在繁殖期的措施等四方面的方法。
在水電站環境影響評價書中所提到的黑鷲、角鷹等猛禽，采取了以下保護方案。
① 將來也要確保黑鷲、角鷹的生息環境，與有關部門協商，共同保障在一定地區內維持環境現狀。
② 對臨時設備用地進行綠化恢復。
③ 在水庫尾水末端形成濕地。
④ 平整弃渣場地，形成溪流。
⑤ 在黑鷲、角鷹的築巢地區周邊的庫區內的樹木，原則上不許采伐。
⑥ 在黑鷲、角鷹的繁殖期內，停止栖息地附近的施工，隧洞內的爆破施工要限制用藥量，减少震動。
⑦ 對骨料場采取嚴格的隔音措施。
⑧ 如果萬一黑鷲、角鷹出現終止繁殖活動等生息狀况有較大變化的情况，要立即停止施工，商議對策。
⑨ 在施工過程中，以及在工程完成後，爲了把握黑鷲、角鷹的生息狀况，須實施監測調查。
⑵ 水庫回水變動區的坡面綠化
① 一般的水庫
近年來，對于水庫的親水空間、觀光資源等發電以外的機能的要求增加，其中，如果裸地化的坡面擴大的話，將使表層土壤的侵蝕和崩壞增加，導致庫區的淤積和水質的惡化。因此，從維護水庫的機能、和生物的生育空間的觀點來看，都需要對水際的坡面裸地進行綠化。
一般來說，從春天到秋天要降低水庫水位，以防颱風季節的洪水，從晚秋到冬季則要在高水位下運行。如果這一水位變動恰與植物的生命周期一致的話，加上水位的變動較緩慢的話，則作爲植被基礎的表土侵蝕較少，經過一定時間回水變動區的坡面綠化將自然恢復。但是爲了確保坡面的綠化，在北海道的豐平峽大壩采用了當地的千屈菜、還有采用外來種的如金山大壩用龍須草、而高知縣的魚梁瀨大壩更用洋種草子進行噴著植草，還有，鹿兒島的賀田壩采用葎草、京都府的大野壩采用榛樹、柳樹等進行栽植，在枯水季節實現坡面和灘地的綠化。
② 抽水蓄能電站的調節池
抽水蓄能電站的調節池有上池、下池。在用電較少的深夜，利用剩餘電力將水從下池提到上池，在用電較多的白天再從上池向下放水，利用落差發電。所以每天的水位變化激烈，水庫坡面必須能耐受交替發生的浸水和乾燥變化。
在抽水蓄能電站這樣水位頻繁上升和下降的調節池內，爲了進行回水變動區範圍內坡面的綠化，必須采用一些人工方法，引進一些適合的植物。
在進行綠化的時候，有兩點是很重要的。一是要注意采取措施防止由于水位的變動和波浪作用使綠化栽種的基土流失，二是要注意引進耐浸水、耐乾旱的植物。現在已進行多種綠化方法的實驗，但是都還沒有找到很實用的方法。
在前述的奧多多良木電站下池的大壩進行了一些實驗，試行了石籠鋪墊法和噴著法兩種方式。在石籠鋪墊法實驗區內，種植了菖蒲、千屈菜、蕺草、問荊、熊笹、蘆葦、卯木等苗木，栽插了柳枝。實驗區的浸水率每年都在變化，不能一概而論，但是在兩年後的調查中發現菖蒲的存活率最高，爲40%，而蕺草、問荊的存活率就較低。
而且，在上池的黑川壩區，在滑坡體的下部在網罩的護坡上栽種了菖蒲，在有大礫石的坡面上鋪置了土袋，幷在土袋上栽插了柳枝，在石籠之間鋪有葦塘土，在坡面的上部種有高2m的山桐樹。又在緩坡面上對所栽種的同樣高度的山榛樹、山桐、落葉松、柳樹等進行了觀測，結果發現經兩年後前兩種多數枯死，而後兩種有75~82%存活。
在其他場所，還實驗了向菖蒲、蘆葦、椰子等苗圃裏噴著種子，和向椰子林網、向腐植土噴著種子的五種方法實驗。
此外，在大河內電站（兵庫縣、市川水系、關西電力所屬）的太田上池大壩，今市大壩（櫪木縣、利根川水系、東京電力公司所屬）等處在1986年也進行了坡面綠化的實驗施工，今後還需要進一步開發。
⑶ 人工浮島
這是再創水庫所淹沒的自然環境的人工方法。當在裸地護岸坡面上進行綠化比較困難的時候，用于恢復自然環境的技術之一，而且它可以適應水位變動這也是人工浮島的優點。在國外已有較多的事例，在日本還采用較少。
人工浮島的特長是它可以形成水邊景觀的多樣性、培育水生植物、物種侵入形成物種多樣性、提供水生昆蟲的生育場所、魚卵及幼魚的生息場所等。而且，儘管數量很少，水中的根部還是可以吸收氮、磷，起到水質淨化的作用。但是要得到明顯的水質淨化作用需要有相當的面積。
現以在大阪府的下池進行的浮力實驗來介紹人工島的浮體構造、材料、栽植土盤、栽種植物的大小、密度等的優化條件。引進到水池內的植物必須經過慎重的選擇，如采集地、數量、生育條件等，如選擇不當可能導致在水池內的异常繁殖。對于管理來說，必須采取措施防止根部窒息和外來種的入侵。我們重視生態系統就要保持自然的狀態，但是從景觀的角度來說，需要適當的間苗（水體的富營養化程度越高，繁殖也越快）、去除枯死的植物、以及補種等定期作業。人工島的浮體不可能永久使用，有一定的使用壽命。拴系的方法也必須十分注意，弄不好可能流失變成垃圾。
在發電的水庫中，在小諸水庫（長野縣、信濃川水系、東京電力公司所屬）中有浮島應用。
⑷ 生物生育空間的恢復
① 林蛙的生息地
在奧多多良木電站的下池，其周圍建有作爲林蛙生息地恢復的水池。這裏有被列入兵庫縣紅名單B類的林蛙栖息在周邊的林內濕地，爲保護栖息地進行了環境的恢復整治。
林蛙的生活習性是以山地和森林爲栖息地，在樹上生活，到了繁殖期集聚到水塘、沼澤、水田等水邊來産卵。
對林蛙的生態行動，采用信號發射機對其活動範圍進行追踪調查。爲了瞭解他們的生態行動，在林蛙的身上裝設了一種特製的超小型信號發射器和天綫，在電源約兩周的壽命期限內進行了步行追踪調查，活動範圍離池塘最遠的距離是150m。由這些經驗來看，爲保證成體的移動和生活，在池塘的周圍應有連續的樹林存在，因而在其周邊地區選擇了高樹種的橡樹、柞樹等栽種在從水池到自然林之間的地帶，使其更便于移動。而且，爲適應林蛙的産卵，需要有在水面上方生長枝葉的植物，作爲産卵場，爲此在水際附近栽種了能够覆蓋水面的垂柳，它可以防止池塘的水溫上升。
但是，由于植物還沒有成長到能够形成十分良好的生息環境，要恢復到林蛙的理想環境還需要時間。
② 蝴蝶的森林
宮瀨水庫（神奈川縣、相模水系、建設省所屬）是爲滿足防洪、城市用水、發電的綜合利用水庫。伴隨水庫建設，地形有較大改變，對自然環境影響較大。但是這座水庫的建設對于當時的國土交通省來說，是在自然環境的保護和再創方面下了較大工夫的代表性的水庫之一。對于開山後所形成的裸露坡面的綠化、水質淨化等方面，都采取了很多對策以儘量减輕對環境的影響。
水庫淹沒區的植被、河谷周邊的河谷性植物、大紫蝶、花蝶等動植物都會受到影響。因此在水庫周邊地區要采取積極的保護對策，重新創造新的生息環境，形成這類動植物的繁育基地。
爲了保護極其珍貴的大紫蝶，需要確保數量較少的繁殖場，從淹沒區內將作爲其食物的樸樹移植出來，保管一部分幼蟲，在移植樸樹的同時還要混合移植小榛樹、橡樹、以及下層林的水臘樹，形成大紫蝶的繁育林。爲保護花蝶，也要將作爲它們草類食物的寒葵移植出來，確保幼蟲的餌料。移植場地分爲兩、三處，保持30cm左右的距離集中種植，可提高幼蟲的生存率，幷可能保證它們向其他植株轉移。其成蟲要吸取花蜜，因此還要種植它們所需的紫百合、紫薇等，將附近地區整治爲蝴蝶的森林。
⑸ 在整平的弃渣場上創建溪流
在宮瀨水庫所采取的最有代表性的環境保護措施是在整平的弃渣場上恢復人工溪流，作爲生物的生息場。東澤原本是一個溪流的谷地，被填平作了弃渣場。由于地形的變化，已不可能再恢復原來的溪流環境，將其重新整治成爲以濕地爲中心的自然環境。以往的處理方法是在弃渣場的底部埋設配水管，排除河谷上游來水，現在改爲在弃渣場的上游部位修建一個簡單的擋水堰來調節流量，在整平的弃渣場上重新開闢小河和池塘。此外，還采取在河床鋪石、修建池塘、可供動物睡眠的多洞假山、隨意堆積的多空隙抛石等措施，儘量形成動物容易栖息的環境。植物也儘量采用本地物種，盡可能任其自然恢復。根據追踪調查的結果，已開始發現有日本鹿、野猪、狸、狐狸等哺乳類動物；雀、野鴨等鳥類；紅蛙、林蛙等兩栖類；蜥蜴、紅練蛇等爬蟲類，還有很多昆蟲出現，形成了生物多樣性豐富的栖息場地。從生物修復角度來說，獲得了較高評價。
⑹ 前置水庫的濕地恢復
在水庫入口修建副壩，形成前置庫，减輕主壩水庫的泥沙淤積，具有防止泥沙淤積、减輕渾濁、有效利用蓄水庫容、通過沈澱减少入庫污染物等功效。通過向主庫內的泄流的落差，還可增加曝氣促進水質淨化，而且由于前置庫的水位較穩定，有利于形成親水空間。
漢那壩（沖繩縣、漢那福地川、沖繩開發廳所屬）是爲了解决沖繩縣供水不足興建的以水資源開發爲主的綜合利用水庫，雖然不屬于發電水庫，但是可以說它是在與自然融合方面采取了很多措施的生態型大壩。在原有的水庫上游不受水位影響的河道處，修建了一座固定堰作爲二道壩，在上游形成了面積12公頃、深度1m的濕地，創造了適宜在濕地生長的動植物的舒適的生存空間。目前正在進行植物、野鳥類、兩栖類、爬蟲類、魚類、甲殼類、水生昆蟲類的追踪調查，已經可以看到形成了豐富的水生生物環境，鳥類把這裏作爲餌料場和休息場大量集聚。創造了毫不遜色于美國生態修復的濕地空間。
此外，對工程中形成的裸地坡面，也選擇了與周圍的植被相配合的苗木進行密植，使其恢復綠化。對小動物的移動及昆蟲的生息環境也做了周密的考慮，在下游河流的環境保護方面，由于距大海較近潮汐的影響可直達壩下，在河口地區河流的兩岸種植了約6000棵雌紅樹、雄紅樹、八重紅樹等組成的紅樹林，實施了河流的綠化恢復。這些樹林經過十年樹高已達1.5m，幷已結實，在根部已開始有魚類、蟹類、貝類栖息，成爲生態修復的成功之例。
⑺ 堆石壩的背水坡面的綠化
一般來說，堆石壩的背水坡面都是裸露的，這主要是從土木景觀和大壩安全檢查的要求所决定。但是，從與周圍環境的協調以及生物的生息空間的角度來考慮的話，有必要在坡面進行綠化。綠化所需的土料可采用取料場的渣土，反而减少了對弃渣場的容量要求，减少弃渣對環境的破壞。坡面的鋪土厚約10~15cm，但是可能是土質與自然土質差別較大植物生長不良。在綠化的土基較薄的地方種植了洋草，在較厚的地方也進行了試種，但是當初所引進的物種都有衰退，與此相反從周圍侵入的耐旱物種成長良好成爲優勢種。說明只要確保一定的鋪土厚度，從周邊樹林中選擇合適的樹種進行栽種，就可以形成樹林。即使是坡面的草地，如果生長良好，也可以成爲生物的生息空間，確保猛禽類食物來源。
1983年在大內壩（富島縣、阿賀野川、電源開發公司所屬），1978年在三俁壩（神奈川縣、酒匂川、縣企業局所屬）都先後實施了這樣的綠化。據反映施工後還增加了下游居民的安全感。坡面綠化可以列爲今後建設堆石壩的環境保護專案之一。
⑻ 水質淨化
一般水力發電站的廠址都選在山谷河流的上游部，幾乎沒有大城市那樣的工廠和住宅區。所以進入水庫的來水大多是水質清潔，不需要淨化。但是也有一部分水庫，在降雨時將土壤中的營養鹽類帶進水庫，這些鹽類成爲營養源使浮游植物（渦鞭毛藻類）在短期內异常增殖，集聚在表面發生淡水赤潮。如果水庫設置在中游，從上游流入的污染物，以及從農田流入的化肥等營養鹽類，造成藍藻類异常增殖，集聚在表面形成水華。藍藻類腐爛帶有臭味，還有一部分有毒物質，要采用過濾船回收、紫外綫和臭氧殺除等辦法處理。但是這些對策都不是對症的辦法，從根本來說需要進行水質環境的保護和管理。
水質淨化技術是去除污水中的有機物和營養鹽類，防止赤潮和水華發生，從環境保護的概念來說，作爲環境再創的重要環節，希望在大壩下游的河流和濕地內引進有效而成本較低的技術。但是由于上游流入污水，以及水庫周圍流入的污水都會對水質造成不良影響，從現實角度來說處理庫內所存的數百萬方~數千萬方的水量也是極其困難的。
一般來說，常采用氣壓揚水筒來改善水庫內的水環境。水庫的深度較大，由于溫度的作用造成上下層的比重不同，形成分層，上下層的介面（稱爲躍層）處幾乎沒有水的交換。下層稱爲無光層，水溫低，不能滿足光合成所需光量，所以浮游藻類無法增殖。這時，如果向下層打入空氣，創造好氣條件，既可防止底泥的營養鹽釋放，又可以利用氣泡的對水的上舉力，把下層水强制地送到有光層，促進水庫內的擴散和摻混。
現在把人工浮島引入水庫，在上邊種植植物，最初本來是作爲生物的生息空間來開發的，從水質淨化的角度來說它對水的淨化能力也不是很高。但是，浮島植物可以從周圍水體吸收一般水處理方法難以去除的磷，也不需要動力，它作爲一種對環境影響較小的方法正受到廣泛的關注。

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