筑坝河流的生态补偿

摘要：本文从河流的连续性特征出发分析了大坝对于河流生态系统的胁迫问题。指出要在自然－社会－经济复合生态系统中全面权衡筑坝的利弊得失。采用生态工程的方法对于筑坝河流进行生态补偿是可行的。开展河流生态系统功能价值评估，建立生态补偿的合理机制。

关键词：大坝 河流 生态补偿生态工程学 生态水利工程学 补偿机制

Ecological Compensation for Rivers in which Dams Build

Abstract
Abstract: The paper presents the stresses on rivers in which dams build base on
the river continuum concept. It is pointed out that analysis of advantages and disadvantages of dams construction should be in the nature-society-economy compound ecosystem. It is possible that ecological compensation applying ecological engineering for rivers in which dams build. It is very important to evaluate value of the river’s ecosystem services and natural capital， which the cost of ecological compensation should be confirmed according as.

Key words: dam; river; ecological compensation; Ecological engineering; Eco-Hydraulic Engineering; compensation mechanism

　　近来，国内有专家对于我国西南河流的水电开发计划提出了质疑，主张“保留一条生态河流”。还有专家认为西方国家都在拆除大坝，我国为什么还要建设大坝？看来，20世纪70年代在西方国家出现的大坝建设的利弊之争，经过30年后终于波及到中国。
　　据统计，截至2003年，全世界坝高超过15m或水库库容超过100万m3立方米的大坝有49697座。建坝最多的国家依次为中国、美国、前苏联、日本和印度[1]。我国是一个大坝建设大国，随着生态意识的提高，社会各界关注大坝对生态的影响问题是很自然的。
　　本文讨论的问题是：大坝对于河流生态系统是否存在负面影响？如何权衡人类社会发展经济与维护自然生态系统健康之间的利弊得失？对于筑坝的河流进行补偿是否可行？如何形成补偿机制？

1.大坝对于河流生态系统的胁迫
　　大坝工程对于满足人类社会的防洪、发电、灌溉、供水、航运等需求的作用巨大，为社会安全和经济发展提供了保障。大坝对于生态系统的作用是双重的，一方面水库 为生物生长提供了丰富的水源，也缓解大洪水对于生态系统的冲击等，这些因素对河流生态系统是有利的。另一方面，大坝对于河流生态系统产生干扰。自然界或人 类对于生态系统的干扰，在生态学中称为“胁迫”（stress）。水利水电工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化。二是自然河流的非连续化[3]。大坝工程属于第二类问题，即顺水流方向的非连续化问题。这里提出河流的“连续性概念”( continuum concept)，用以说明河流生态系统是一种开放的、流动的生态系统，其连续性不仅指一条河流的水文学意义上的连续性，同时也是对于生物群落至关重要的营养物质输移的连续性[4]。 营养物质以河流为载体，随着自然水文周期的丰枯变化以及洪水漫溢，进行交换、扩散、转化、积累和释放。沿河的水生与陆生生物随之生存繁衍，相应形成了上中 下游多样而有序的生物群落，包括连续的水陆交错带的植被，自河口至上游洄游的鱼类以及沿河连续分布的水禽和两栖动物等，这些生物群落与生境共同组成了具有 较为完善结构与功能的河流生态系统。研究成果还表明，洪水周期变化对于聚集在河流周围的生物是一种特殊的信号，这些生物依据这种信号进行繁殖、产卵和迁 徙，也就是说河流还肩负着传递生命信息的任务。概括地讲，河流是生态系统物质流、能量流和信息流的载体。河流的连续性，不仅包括水流的水文连续性，还包括 营养物质输移的连续性、生物群落的连续性和信息流的连续性。大坝将河流拦腰斩断，形成了河流的非连续性特征，改变了连续性河流的规律。
　　从现象上看，大坝对于河流生态系统的影响包括两个方面：一是大坝与水库本身带来的负面影响，二是在大坝运行过程中对生态系统的胁迫。前者的影响主要是造成大坝上下游河流地貌学特征的变化。后者的影响主要是造成自然水文周期的人工化。
　　首先是河谷变成了水库，原有陆地及丘陵生境被破碎化、片断化，陆生动物被迫迁徙。流动的河流变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生 了变化，水库中出现明显温度分层现象。由于水库泥沙淤积，也截留了河流的营养物质，促使藻类在水体表层大量繁殖，可能产生水华现象。在热带和亚热带地区的 森林被水库淹没后，还会产生大量的二氧化碳、甲烷等温室气体。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，与河流相比其生物生产量低。另 外，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。在大坝下游，因为水流携沙能力增强，加剧了水流对于河岸的冲刷，可能引起河势变化。由于水库泥沙淤积及营养 物质被截流，大坝下游河流廊道的营养物质输移扩散规律也发生改变。这些因素都会使生物栖息地特征发生改变。另一方面，自然河流的水文周期年内有明显的洪－ 枯变化，河流生物同样随之呈现脉冲式的周期变化。而大坝运行期间，水库的调度服从于发电和防洪等需求，使年内径流调节趋于均一化，这些都会对河流廊道产生 压力。另外，如果从水库中超量引水用于供水、灌溉等目的，使大坝下游水量锐减，引起河流干涸与断流，也会导致生态系统的退化。最后，兴建水库造成移民搬 迁，淹没文物古迹或改变自然景观，这不仅涉及社会和文化问题，从宏观上看是造成一种社会－经济－自然复合生态系统的综合问题。
　　从机理分析看，河流、湖泊和水库都是生物地球化学循环过程中物质迁移转化和能量传递的“交换库”。而在湖泊与水库中往往滞留时间长，一些物质的输入量大于输出量，其滞留量超出生态系统自我调节能力，由此导致污染、富营养化等，这种现象称为“生态阻滞”。
　　总之，大坝对于河流生态系统的胁迫是客观存在的事实，不容回避。但是，在我国水利水电建设中，不仅需要正视这种负面影响，更重要的是主动研究对于河流生态系统的补偿的政策、技术和管理措施问题，探索与环境友好的大坝建设的新模式。 2. 在自然－社会－经济复合生态系统中选择优化策略
　　在国际资源与环境研究领域有两种对立的理论，一种称之为资源主义（Resourcism），主张最大限度持续地开发可再生资源。另一种称之为自然保护主义（Preservationism）， 其主要观点是对于自然界中的尚未开发区域，反对人类居住和进行经济开发。资源主义强调了满足人类经济发展的重要性，却忽视了维护健康生态系统对于人类利益 的长远影响。而保护主义虽然高度重视维护生态系统健康问题，但是反对一切对自然资源的合理开发利用，其结果往往会脱离社会经济发展的实际而成为空洞的观 点。可以说，这两种理论都带有相当的片面性。比较现实的思维方法是放大研究问题的尺度，把问题放到自然－社会－经济复合生态系统中去考察，分析如何在既满 足人类社会经济需求又不损害或较少损害生态系统健康中寻找平衡点，实现可持续发展的目标。讨论问题的方法也要结合各国的国情，不同的自然、社会与经济状 况，需要采取不同的对策，不存在各国统一的准则。
　　如果简单地反对一切大坝建设，主张大范围地拆坝，肯定脱离了社会经济发展实际，是一种因噎废食的观点。相反，回避大坝给生态系统带来的胁迫问题，忽视对于生 态系统的补偿，无疑会给人类长远利益带来损害。世界上不存在百利而无一害的工程技术，权衡利弊，趋利避害是辩证的思维方法。实践表明，大坝对于河流生态系 统的负面影响，可以通过工程措施、生物措施和管理措施在一定程度上避免、减轻或补偿。寻找相对优化的技术路线是解决问题的合理思维方式。
　　我国筑坝的目的是防洪、发电、灌溉、供水及航运等，多数大坝工程具有综合效益。我国水资源的特点之一是时间年内分布不均匀，降雨集中在夏季，而冬季是枯水季节，我国大部分水库的建设目的就是调节水量丰枯，满足社会需求。
　　我国建设的高坝多数以水力发电为主要效益，而高坝对于河流生态系统的影响相对要大。发展水电会造成生态环境问题，那么有什么可以替代的能源形式对于生态环境影响相对要小呢？分析我国的能源结构，2002年我国一次能源产量为1.387×109t标准煤。其中煤炭产量1.38×109t，居世界第一位。发电装机容量3.57×105MW，发电量1.654×109 MW.h，居世界第2位，其中水电发电量2.28×108 MW.h，居世界第四位。我国已成为世界第二大能源消费国。
　　我国在能源发展上面临着环境污染的严重挑战。其中尤以大气污染严重。我国二氧化硫排放量居世界第一位，二氧化碳排放量仅次于美国居世界第二位。造成大气质量严重污染的主要原因是我国以煤为主的能源结构，烟尘和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%来自于燃煤。有专家对于2020年我国对于能源的需要预测指出：2020年我国一次能源的需求在25-33×108t标准煤之间，至少是2000年的两倍。据专家预测，到2020年，即使按照污染物产生量最少的情景，如不采取脱硫脱氮措施，二氧化硫、氮氧化物预计分别达到4×107t和3.5×107t。到2030年前后，在全球气候变化问题上我国会面临更大的国际压力。
　　至于选择其它能源技术的可能性，发展核电会遇到安全性、经济性和核废料处理问题。发展风力发电和太阳能光电的困难是单位千瓦造价高难于形成规模。至于利用氢能技术，目前还处于探索阶段。从我国的能源资源结构看，水能资源居世界第1位，煤居第3位，石油第12位，天然气第22位。我国水电开发的程度相对发达国家较低，目前为23％。发达国家的水电开发程度已经很高，平均在60％以上。其中美国为82％，加拿大为65%，德国为73％。我国具有如此丰富的水电资源，开发水电资源自然成为能源战略的必然选择。我国水能的技术可开发量约4×105MW，如果开发其50％，相当于减少年烧煤约6×108t，接近于2002年我国实际燃煤总量的1/2。这对于大幅度减少温室气体排放意义重大，这不仅仅是对中国，也将是对全球环境保护的重大贡献。
　　可见，观察和研究筑坝环境影响问题，既要研究自然问题，还要考察相关的社会经济问题；既要研究一条河流、一个流域的问题，更要宏观地研究全球尺度的生态环境 保护问题。也就是在全球自然－社会－经济复合生态系统中考量我国水电发展和筑坝问题。在各种比选的技术路线中，“两利相权取其重，两害相权取其轻”，寻找 相对优化的方案。水力发电不污染大气，不产生废料，只要太阳不熄，水能资源不断。毫无疑问，水电是一种可再生的清洁能源。可是，近年来由于国际反对建坝的 声浪高涨，在国内外一些有关能源政策报告中，水电在清洁能源的名单中消失了，这明显是片面的也是不科学的。 3. 对筑坝河流进行生态补偿的可行性
　　不建设大坝或者拆除大坝，并非是保护河流生态健康的唯一选择。理论与实践表明，通过工程措施、生物措施和管理措施，对于筑坝河流进行生态补偿，可以在一定程度上避免或减轻大坝对于河流生态系统的胁迫，建设与生态友好的大坝工程是完全可能的。
3.1大坝工程项目的环境评估
　　我国高度重视环境影响评价工作，2003年9月 开始实施《中华人民共和国环境影响评价法》（以下简称《环评法》）。《环评法》指出：“环境影响评价必须客观、公开、公正、综合考虑规划或者建设项目实施 后对各种环境因素及其所构成的生态系统可能造成的影响，为决策提供科学依据。”《环评法》的颁布实施对于建设与生态环境友好的大坝工程具有重要促进作用。 目前我国对于大坝工程的环境评价工作尚有若干问题需要完善和改进。
　　按照《环评法》规定，环境评价分为两类，一类是区域、流域、海域的建设、开发规划以及包括水利、能源等有关专项规划的环境评价。另一类是建设项目的环境评 价。对于大坝工程来说，无论是在河流建设的单座大坝还是梯级开发，建成后对于生态系统的影响范围是全流域的。所以，要按照《环评法》的要求，应重视流域规 划中河流建坝后环境影响的分析预测和评估，对于全流域各种生境因子和生物因子间的相互关系进行综合、整体研究。
　　环境评价的时间尺度也很重要。大坝引起河流生态系统的演进是一个动态过程。一些工程案例表明，经过十几到几十年的时间，大坝对于河流生态系统的影响才逐步显 现出来。因此，进行长期的生物、水文监测，掌握长时间尺度的河流生态演变信息，并在此基础上进行动态评估是十分必要的。
　　大坝环境评价的重点应是筑坝对于河流生态系统的健康和可持续性的影响，内容是对于河流生态系统的结构和功能影响的分析、预测和评估。大坝项目的环境评价应更多关注生物群落多样性的变化。
　　目前大坝环境影响评价往往是从个别学科或局部功能的需要出发，孤立地研究水库淹没区的濒危或特殊动植物的保护问题，或者孤立地研究对于水质的影响问题等，缺乏对于生态系统各个组分之间的相互作用，相互联系，相互依存，相互转化的系统评估分析。
　　《环评法》规定：“国家鼓励有关单位，专家和公众以适当的方式参与环境影响评价。”大坝的环境影响评价是一种涉及多专业、多学科和多部门复杂问题，应该提倡多 学科的合作，开展相关的科学研究，摸索规律，提高评估工作的科学性。另外，通过论证会、听证会等多种形式广泛吸收社会公众的积极参与，这将有助于推动重大 工程项目决策的科学化民主化进程。
3.2探索与发展生态水利工程学
　　从20世纪70年代开始，面对世界范围内的生态环境恶化问题，各国学者探索系统解决问题的途径，在现代生态学发展的带动下，为促进生态学与工程学相结合，一门新兴的交叉学科－生态工程学（Ecological engineering）应运而生。1993年美国科学院所主办的生态工程研讨会对“生态工程学”定义为：“将人类社会与其自然环境相结合，以达到双方受益的可持续生态系统的设计方法。”生态工程学的范围很广，包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等的生态建设问题。
　　河流生态恢复是生态工程学的一个分支。美国土木工程师协会对于“河流恢复”有以下定义：“河流恢复是这样一种环境保护行动，其目的是促使河流系统恢复到较为自然的状态，在这种状态下，河流系统具有可持续特征，并可提高生态系统价值和生物多样性。”[6][7] 在“河流恢复”的总概念下，各国学者提出了以下不同的恢复目标[8]： “完全复原” (Full restoration)， “修复”（Rehabilitation）， “增强”（Enhancement），“创造”，（Creation）， 和“自然化”（Naturalization）。
　　其中主张“完全复原”的学者，坚持一种极端的观点。他们把河流生态恢复的目标确定为恢复到人类活动以前的原貌，这包括反对建设大坝，主张一律拆除大坝等[5]。许多学者对此持不同意见，他们认为由于河流的自然演变及人类活动影响，已经形成了新的河流生态系统，使其逆转到原始状态是不可能的。实际上，出于现实的原因，西方国家拆除的水坝数量是很小的，比如美国在上世纪90年代共拆除了180座小型水坝，而且其中多数是应该退役的水坝。
现实的方法是承认人类合理利用自然资源的必要性，在当前河流生态系统现状的基础上，采取多种措施促进河流生态系统向健康方向发展。上述河流恢复目标中，修复、增强和自然化大体属于这一类。
　　在河流治理方面，西方国家实施生态工程的重点是受人类活动干扰的河流生态恢复。我国情况与此不同，可以预计在未来10年 左右将是我国水利水电建设的高峰期。因此我国一方面要重视已经筑坝的河流生态恢复问题。另一方面，更要重视新建大坝工程的生态补偿问题，避免重蹈发达国家 在建坝方面的覆辙。在进行水电工程方案比选时，应优先选用对河流生态系统负面影响较小的工程方案，比如高坝大库方案与低坝引水式水电站方案比较，尽管前者 经济效益明显，但是如果兼顾生态影响，全面权衡利弊就有可能选择后者，因为低坝方案对于河流生态系统的压力相对要小。进而言之，传统的水利工程是以建设工 程设施、改造河流和控制水流为手段，达到开发利用水资源的目的。学科的基础是水文学和工程力学等。传统的水利工程忽略了河流处于一个完整的生态系统之中这 一基本事实，孤立地处理水资源中的水量、水质、水能等水文系统中的问题，忽略了河流生态系统中的动物、植物、微生物组成的生命系统。其结果是在给人类带来 巨大经济社会利益的同时造成对于河流生态系统的不同程度的胁迫。因此需要改进和完善水利水电工程的规划设计方法，吸收生态学的理论与技术，探索和发展生态 水利工程学（Eco-Hydraulic Engineering）。所谓“生态水利工程学”作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学[9]。
　　河流生态修复的任务有三类，一是水文条件的改善，二是河流地貌学特征的改善，三是濒危或特殊物种恢复。总的目的是改善河流生态系统的结构与功能，标志是生物群落多样性的提高。[10]
　　水文条件的改善指水量、水质的改善；自然水文周期的模拟等。包括：通过水资源的合理配置维持最小生态需水量；通过污水处理，控制污水排放以及提倡清洁生产改 善河流水质；水库的调度除了满足社会经济需求外，尽可能接近自然河流的脉冲式的水文周期等。河流地貌学特征的改善包括：尽可能恢复河流的纵向连续性和横向 联通性，保持河流纵向和横向形态的多样性，防止河床材料的硬质化。加强河流生物栖息地建设，注重水库库区的生态重建。 4. 河流生态服务效益价值评估与生态补偿机制
　　河流生态系统提供的服务功能维持着人类赖以生存的条件，同时还为人类社会提供了各种福利。这包括：维持生物多样性；提供食品、药品和材料；淡水的净化；水分 的涵养与旱涝的缓解；局部气候的稳定；废弃物的解毒和分解；种子的传播和养分的循环；人类审美需求的满足等。这些服务功能一部分是实物型的生态产品，比如 食品、药品和材料，其经济价值可以在市场流通中得到体现。另一部分是非实物型的生态服务，包括生物群落多样性、环境、气候、水质、人文等功能。这些功能往 往是间接的、却又对人类社会经济产生深远、重要的影响。
　　长期以来，人们认为河流生态系统的服务功能是大自然的无偿恩赐，是可以免费得到的。人类自认为是地球的宠儿，更是受之无愧。特别是在商品社会中，有形的生态 产品还能为人们所计及，而大量的非实物型的生态服务价值往往被忽视。当大规模的治河工程给人们带来巨大的、直接的经济利益时，却发现河流丧失了若干服务功 能，这对于人类社会经济的影响可能是间接的，但其后果严重。这部分功能的价值如何计算评估，成为当前可持续发展领域的热点课题[11][12]。国际社会认识到需要深入研究生态系统服务功能的效益，量化其经济价值，同时将其纳入国民经济核算体系，才能显示生态系统为人类提供的巨大贡献。1992年联合国环发大会（UNCED）通过的《21世纪议程》明确提出，要开展生态价值和自然资本的评估研究。1994年我国颁布的《中国21世纪议程》提出：“将可持续能力纳入经济决策，首先要比较明确地衡量环境作为自然资本的来源以及作为人类活动所产生的副产物的承载体的重大作用。传统的国民经济衡量指标－国内生产总值（GDP）或国民生产总值（GNP）既不反映经济增长所导致的生态破坏，环境恶化和资源代价，也未计及非商品劳务的贡献，……需要建立一个综合的资源环境与经济核算体系来监控整个国民经济的运行。”
　　如果对于河流生态服务功能的价值开展评估并进行量化，以法律的形式纳入国民经济核算体系，其作用巨大。首先，在大型水利水电工程立项决策时，可以全面权衡工 程的直接社会经济效益与生态系统服务功能损失之间的利弊得失，以避免为获得直接经济效益的短期行为。其次，也可以促使工程项目业主采取更多的生态补偿措 施，缓解对于河流生态系统的胁迫，减少服务功能损失的总价值。最后，这种评估也可以定量地提出工程项目业主应该提供的生态补偿资金数额。
　　在环境保护管理领域，“誰污染，誰付费”的原则，已经得到了国际社会的普遍赞同。参照这个原则，在大坝建设政策方面，建议明确“誰损害，誰补偿”的原则，明 确大坝工程业主是负责生态补偿的主体。补偿的标准不仅仅局限在保护濒危、珍稀动植物或者库区植被恢复等资金需要，似应以河流生态系统服务功能损失总价值作 为补偿标准的依据。补偿的范围不应仅仅局限于水库和大坝下游局部，应该是针对全流域的。补偿的时间应与大坝寿命一致，也就是说，大坝边运行边补偿。补偿的 方式除采取生态工程措施外，还应制定法规，明确规定水库调度方式要有利于河流生物生长繁衍，由此造成的发电量减少的经济损失，也确定为一种补偿方式。
　　长期以来，在强势的人类活动面前，河流系统的生物群落承受了越来越大的压力。但是生物无言，无力申诉。在这种形势下，政府部门和流域管理部门就应该肩负起河流保护者的责任，成为河流生态系统的代言人。在河流开发利用与生态环境保护工作中建立起一种制约与协调机制。

参考文献
[1] 贾金生等，2003年中国及世界大坝情况[J]，中国水利，2004年第13期，P25－32
[2] 潘家铮，千秋功罪话水坝[M]，清华大学出版社，2000年，P10-48
[3] 董哲仁，河流形态多样性与生物群落多样性[J]， 水利学报，2003年第11期，P1-7
[4] Vannote， R. L. et al， The river continuum concept[J]， Can. J. Fish. Aqua. Sci.， 37:130-137， 1980.
[5] Hart， D. D. and N. L. Poff， eds. 2002. Dam removal and river restoration: special section[J]. BioScience 52:653-747
[6]ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration，Urban stream Restoration[J]，Journal of Hydraulic Engineering ASCE ， July 2003， pp 491-493
[7]Brookes，A.， Shields JR，F.D.， River Channel Restoration[M]， John Wiley && Sons， UK， 2001
[8]董哲仁，河流生态恢复的目标[J]，中国水利，2004年第10期，P
[9]董哲仁，生态水工学的理论框架[J]，水利学报，2003年第1期， P1-6
[10]董哲仁，试论生态水利工程的设计原则[J]，水利学报，2004年第10期，P1-5
[11]Costanza R， d’Arge R， Rudolf de Groot， et al. The value of the world’s ecosystem services and natural capital[J]. Nature，1997，387:P253-260
[12]徐中民，张志强，程国栋，生态经济学－理论方法与应用[M]，P110-117， 黄河出版社，2003年。