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        對美國“拆壩運動”的再認識與再思考

        發布日期:2021-10-20 來源:水利發展研究作者:楊研 李發鵬 常遠 王建平 閱讀量:61次

        前 言

          自20世紀初期以來,美國開啟了長達一個多世紀的“拆壩”之路,并在20世紀末至21世紀初期引起世界各國的廣泛關注,也在國內掀起了一波多方參與的激烈爭論且持續至今。近年來,隨著我國生態文明建設進程的逐步深入,特別是中央生態環境保護督察通報祁連山水電站問題,進一步引起了人們對水壩生態影響的深思?;赝头治雒绹?ldquo;拆壩運動”的歷程、拆壩原因、拆壩評估決策及相關啟示,具有現實的參考借鑒意義。

        1、美國拆壩歷程回顧

          (一)歷程

          自1912年以來,美國拆壩歷史已近110年。根據美國拆壩數據庫統計,截至2019年,美國共拆除1699座壩,分布在46個州和華盛頓哥倫比亞特區,拆除水壩數量占現有水壩數量的1.8%。在1982年以前,每年拆壩數量不超過10座,但自1990年開始,拆壩數量明顯增加,每年拆壩11~49座不等。自2007年以來,年拆壩數量增至50座以上,其中2018年拆壩數量最多,為97座(見圖1)。

          雖然早在1912年美國就出現了拆壩,但直到20世紀80年代初期拆壩數量才開始穩步增加,這與人類環境保護意識的覺醒有直接關系?!都澎o的春天》(1962年)、《只有一個地球》(1972年)等書籍的出版,開啟了環境保護新紀元,美國也相繼出臺了多項環境保護法律法規,如《環境保護法》(1970年)、《清潔水法》(1972年)、《聯邦水污染控制法》修正案(1972年)、《瀕危物種保護法》(1973年)等。特別是《瀕危物種保護法》以法律形式明確要求各方重視并處理水壩對瀕危水生生物的影響,之后,美國環境保護方面的財政支出大幅增加??紤]到法律法規實施的滯后性,這些法律法規在一定程度上推動20世紀80年代水壩拆除進程加快。1990年和2007年是拆壩數量明顯增多的兩個年份,這與當時環境保護政策收緊有直接關系,特別以《清潔水法》(1987年修訂)、《安全飲用水法》(1996年修訂)為標志,水體水質改善越來越受到重視,生態恢復逐漸成為水環境保護的重點,這也成為推動水壩拆除的主要動力。

          (二)特點

          由于拆壩數量類型多、跨越年代長,很多已拆除水壩的特征信息并不完全,本節以目前所能掌握的信息進行統計分析。

          從壩齡來看,有壩齡記錄的709座水壩中,約81%的水壩拆除時壩齡已超過50年,其中12%的水壩壩齡逾150年。

          從壩高來看,有壩高記錄的1268座水壩中96%的水壩壩高不足15米,3%的水壩壩高在15~30米之間,僅有不足1%的水壩壩高在30米以上(見圖2)。

          從壩長來看,有壩長記錄的901座水壩中,60%的水壩壩長不足50米,30%的水壩壩長在50~150米之間,僅有10%的水壩壩長在150米以上。

          從筑壩材料來看,有筑壩材料統計的786座水壩中,以混凝土壩居多,約占49%,其次是土壩,約占27%,石壩約占12%,土石壩約占8%,木壩約占3%。

          從功能來看,有初設功能記錄的753座水壩中,以水力發電功能為主的水壩居多,約占31%,其次是休閑功能的水壩,約占17%,供水水壩約占15%,灌溉水壩約占11%,其余發展漁業、消防及農場蓄水池、防洪、航運、廢物處置等各功能水壩占比均不足10%。

        二、拆壩原因及典型案例分析

          (一)總體分析

          從美國拆壩政策和實踐看,拆壩往往是在綜合考慮各種影響因素基礎上對比分析利弊,并進行成本效益考量所作出的決策,單一要素而導致的拆壩并不多見。根據已有資料及相關文獻,目前僅700座已拆壩明確記錄了拆除原因。其中,306座水壩拆除的主導原因是生態因素,約占總數的44%;82座水壩是出于經濟因素而拆除的,約占12%;79座水壩是因安全因素而拆除的,約占11%;無法區分主導因素,因綜合原因拆除的水壩218座,約占31%;因重建、違規建造等原因拆除的水壩約占2%(見圖3)。

          (二)原因及案例分析

          1、生態因素

          生態因素是美國拆壩的最主要驅動因素,主要是指因建造水壩對周邊生態環境造成負面影響,包括改變河流原有水文情勢(流量、流速、水溫、脈沖水流等)、沖毀或惡化水生生物棲息地、分割自然種群、阻隔魚類洄游路線、降低生物多樣性等。根據世界自然保護聯盟資料,水壩是造成美國40%淡水魚種群滅絕、瀕危的最主要原因。1973年由尼克松總統簽署通過的《瀕危物種保護法》,要求各方重視并處理水壩對瀕危水生生物的影響,對瀕?;蚴苊{物種制定并執行恢復計劃,直到該物種恢復到成功脫離瀕?;蚴苊{狀態為止。據此法案要求,聯邦能源管理委員會可責令業主采取增設魚道、加大下泄流量、放棄發電功能、拆除壩體等生態改善措施,否則不予核發水力發電許可。

          艾爾瓦水壩(1913年修建)和格萊恩斯峽谷水壩(1927年修建)是最為典型的因生態保護修復要求而拆除的典型案例。這兩座水壩分別位于艾爾瓦河中游和下游,地處奧林匹克國家公園腹地,該公園是“世界自然遺產地”和“國際生物圈保護地”。在太平洋海洋性氣候和春季融雪的雙重作用下,冬季和春季是艾爾瓦河的水量豐沛期。修建水壩之前,這種天然的時空分布,不僅使得河水水溫持續保持低溫,也為鮭魚的秋季洄游提供了一個相對平靜、安全的時期,并使得該流域成為10種本土洄游型鮭魚和鱒魚的極佳棲息地。隨著美國西北太平洋地區的經濟發展和城市化進程的能源需求量越來越大,且該區域受煤炭資源匱乏限制,修建水壩開發艾爾瓦河谷豐富的水力資源,成為支撐區域經濟社會發展的首選。然而,這兩座水壩建成以來對周圍生態系統產生了較大的負面影響,尤其是對鮭魚產生了非常嚴重的不利影響,使得鮭魚、虹鱒等洄游魚類喪失了93%以上的洄游通道和棲息地,它們產卵孵化的場地變得越來越少,以致許多魚類都瀕臨滅絕。除了對魚類影響巨大之外,對以鮭魚為主要食物的原住民、黑熊和白頭海雕,其影響更是不言自明。這遭到了受水壩影響最大的原住民卡拉姆部落的持續反對,并逐漸得到很多環境保護組織的大力支持。加之兩座水壩提供電力的主要功能被替代,其重要性下降,而水電許可證續期又要求建設成本高昂的魚道,最終業主選擇了拆除。2011年,這兩座水壩拆除后,上下游河道得以貫通,大大改善了鮭魚及其他水生生物的棲息環境。

          2、經濟因素

          經濟因素是指綜合衡量水壩的成本效益從而確定是否拆壩。根據前述統計,美國已拆壩的服役年限大多超過50年,存在壩體老化、泥沙淤積和庫容縮減、運行效率降低、服務功能減弱等問題。同時,因電力需求降低或其他能源替代,水壩喪失了原先的設計功能,經濟價值急劇下降,甚至可能出現收不抵支、連年虧損現象。為保證水壩正常運行,達到安全和環保要求,業主需要投入一定經費維持水壩正常工況,甚至需要花費巨資對水壩進行升級改造或改變水壩運行方式,形成經濟效益顯著下降與維修養護費用上升的不利局面。閘壩的維修費用通常是拆除費用的3~5倍,如果還修建魚類通道,費用則更加高昂。此外,業主還必須承擔潰壩的潛在經濟責任,繳納水壩保險費,綜合計算成本與效益之后,拆壩通常成為業主現實而理性的選擇。

          2011年拆除的康迪特水壩(1913年修建)是比較有代表性的案例??档咸厮畨挝挥诎柞q魚河與哥倫比亞河交匯處以上5.3千米處,壩高38米,水庫庫容160萬米3,有效庫容82萬米3,最大發電能力14700千瓦。水壩下游是哥倫比亞河峽谷國家級風景名勝區,上游部分河流屬于國家級野生和風景河流系統。1996年,聯邦能源管理委員會開展的環境影響評價認為,康迪特水壩需增設魚梯和過魚顯示屏并增加河道下泄流量,才能頒發新的發電許可。增加河道下泄流量勢必造成發電量降低和效益銳減,而且投入約1億美元建造魚梯,這項費用對業主也是沉重的負擔。綜合分析成本效益之后,業主于1999年決定拆除水壩,并與有關機構和利益團體簽署拆除協議。此后,經過多次拖延甚至與州及聯邦機構發生法律糾紛之后,康迪特壩最終在2011年10月被拆除。

          3、安全因素

          安全因素是指水壩在攔蓄和引流過程中會承受不同程度的壓力,導致壩體損傷、退化或壽命縮短,一旦超過承受能力或結構遭到嚴重破壞,可能造成垮壩,給下游造成重大的生命和財產損失。根據美國陸軍工程師兵團全國水壩名錄提供的統計信息,美國目前共有高危壩14262座,占水壩總數的15.6%,危險程度嚴重的10752座,占水壩總數的11.8%,低危壩54456座,安全狀況待定的4806座。美國《水壩安全法》(1976年)規定,必須定期對水壩進行安全檢查與評估,進而確定其維修、加固、升級改造或拆除退出等措施。在嚴格的水壩評估制度約束下,美國勢必要消除老化壩或廢棄壩的安全隱患以清除其對公眾安全的威脅。某些情況下,相比投入大量經費進行壩體維修和加固,業主選擇拆壩則更為經濟、便捷,比如巴拉布河上系列壩的拆除。

          巴拉布河是威斯康星河的支流,干流的總落差為46米,其中1/3的水頭差(14米)集中在巴拉布河7k米長的急流段。自19世紀中后期開始,干流上陸續建造了11座壩,壩高為2.7~6米,均為低水頭徑流式水壩,主要為磨坊、木材和其他加工企業供電。20世紀90年代對這些水壩開展安全檢查,評估認為,8座水壩的壩體嚴重老化,存在結構安全問題,泄洪能力也不足。從成本分析上來看,拆除水壩的成本比修復措施低近60%,最終8座水壩全部拆除,重新連通了整個巴拉布河干流。

          4、重建違建因素

          除了減小生態影響、減輕經濟負擔、保障人身與財產安全等因素外,還有一些水壩是由于未經批準、構建不當等原因被拆除的。如2008年,新罕布什爾州環保部門在常規檢查中發現,一座無名壩和RexTannery壩沒有辦理審批手續,屬于違規建筑物,而且業主不愿補辦手續,最終選擇將水壩拆除。此外,還有一些水壩在拆舊建新過程中存在拆壩現象,即業主根據實際需求在原有壩址處對水壩進行新建,對原壩進行局部或者整體拆除。

        三、拆壩評估決策

          (一)政策框架

          在法律法規層面,涉及水壩評估決策的相關要求散見于《水壩安全法》(1976年)、《國家環境政策法》(1969年)、《清潔水法》(1972年修正案)、《瀕危物種保護法》(1973年)、《國家文物保護法》(1966年)及《未開發及景觀河流法》(1968年)等法律法規,相關條文對水壩安全、生態保護與修復、文物保護等諸多方面作出了具體規定。在技術要求層面,美國先后制定出臺了《已建大壩的安全評價》(1980年)、《大壩及水電設施退役指南》(1997年)、《大壩退役導則》(2006年)及《退役壩拆除的科學與決策》(2006年)等技術規范,為水壩退役、拆除提供了一套科學、規范的評估決策流程及標準。

          (二)評估決策主體

          執行水壩評估相關政策的主體主要有:美國聯邦應急管理局、聯邦能源管理委員會、美國陸軍工程師兵團、水壩業主、第三方評估機構、社會公眾等。其中,美國聯邦應急管理局承擔水壩改造或拆除的決策職能,并通過其下轄的國家大壩安全計劃推動聯邦與州政府層面的水壩安全合作、落實聯邦水壩安全各項措施、共享知識和技術信息、提供公共教育等。聯邦能源管理委員會是在國家大壩安全計劃框架下監管水壩數量最多的機構,承擔著定期檢查水壩狀況、確定水壩維修養護措施、查證水壩是否按執照進行運行調度、核發水力發電許可等職責。聯邦能源管理委員會一旦發現實際發生或潛在的風險,將要求水壩業主采取相應的處理措施,并提供必要的技術指導。美國陸軍工程師兵團主要負責編制和發布全國水壩名錄,根據水壩評估情況定期更新和發布水壩風險等級,其公布的高危壩和危險程度嚴重水壩名錄是政府相關部門實施監管、業主采取措施、回應公眾關切的主要信息來源,也是決定水壩改造或拆除的重要參考。水壩業主是水壩改造或拆除措施的最終實施者,當然業主也可以在政府政策要求框架下聘請第三方機構開展水壩評估以輔助決策。此外,社會公眾在水壩評估決策中也發揮著重要作用,他們可以通過發起請愿、示威游行、參加聽證會等途徑表達訴求和影響決策。

          (三)評估決策的主要內容

          總的來看,拆壩評估決策的主要環節包括水壩評估、決策、實施決策方案及后續工作。水壩評估涵蓋了物理、化學、生態、經濟、社會等五個方面,根據長期以來的拆壩經驗形成了一個可度量的指標清單(見表1),為拆壩與否的主要決策過程提供了支撐。其中值得一提的是,生態方面,著重考慮水壩的生態影響,將魚類、鳥類、陸地生物等納入考量范疇;社會方面,針對水壩安全和可靠性,主要從水壩安全風險、由于水壩失事而產生的生命和財產損失風險的角度進行評估,針對文化價值,主張水壩建設、改造、拆除等要充分考慮歷史遺產的問題。根據水壩評估結果,決策方案可分為繼續運行、部分退役、全部退役三類。對于部分退役或全部退役水壩,要進一步開展改造或拆除論證與研究,進行方案比選、費用測算、實施監測、資產處置等,其中對生態環境和經濟社會發展的影響以及方案的經濟可行性是論證與研究的重點。在論證與研究的基礎上,實施水壩部分拆除或全部拆除,并監測水壩拆除后的河流恢復狀況,具體包括泥沙輸運、植物更新及再生、河岸濕地響應、水生及相關物種的多樣性和豐度等。

        四、再認識與再思考

          (一)美國“拆壩運動”實質上反映的是水利工程生命周期規律,不宜做過度解讀

          從數據分析來看,美國拆壩總數不少,但放在近110年歷史中,這些拆壩數量并不多,年均拆壩15~16座,拆壩數占現有水壩數量也極少。而且已拆除的水壩絕大多是壩高不足15米的小壩,且壩齡大多已超過50年。不論從拆除數量上還是壩體規模上,將美國拆壩行為稱之為“拆壩運動”實際是名實不符的。

          眾所周知,雖然由于不同水壩的工作條件、設計標準和維修情況不同,不同水壩的生命周期具有一定的波動性,但可以肯定的是,使用年限越長,水壩受水流沖擊而導致的破壞越嚴重,從而使水壩面臨的風險增大,其經濟效益和社會效益也會隨之下降。美國拆除的許多水壩無論是從效益還是從生命周期來講,都已經達到了拆除的條件。換言之,美國拆除的大部分水壩都是壩齡長、壩高壩長不大、安全性能較低的壩,拆壩是水壩生命走向消亡而采取人為終結其生命的一種選擇。我國對一些年限較長、存在隱患的水壩進行除險加固,是另外一種延續水壩生命的舉措。

          從原因分析來看,美國已拆除的水壩有一半以上并未記錄原因,屬于零散的、一事一議的行為,不是國家或州政府意志下的集體行為,從這個角度來講也不能稱之為一項運動。當然,不可否認的是環境保護運動深化了人們對水壩負面影響的認識,促進了水壩生態改造(增加下泄流量、增設過魚設施等),而拆除也屬于水壩生態改造的重要選項之一。同時,經濟與安全因素也很重要,既便是因生態因素拆除的水壩,也要考慮水壩運行的經濟性和安全性,不應將拆壩原因過度歸結于生態因素。

          (二)長期拆壩實踐催生了較為完備的水壩管理政策制度,但仍存在水壩管理薄弱、制度執行不力等問題

          美國在長期拆壩過程中形成了一套較為完整的政策制度體系,如《水壩及水電設施退役指南》(1997年)、《水壩退役導則》(2006年)、《退役壩拆除的科學與決策》(2006年)等,涵蓋了水壩自身安全、河流生態改善、文物保護等諸多領域和監測監控、評價評估、成本效益分析等諸多環節。歸納總結起來,主要體現了如下特點:一是系統全面地規范了水壩退役和拆除需要開展的評價內容,包括生態環境、經濟、社會等諸多方面。二是明確了評價標準及下一階段論證的內容,使評價工作有章可循。三是重視生態影響,要求不僅要給出定量的影響評價,還要視情況采取輔助措施或替代方案以減小對生態環境的不利影響。四是要求在水壩拆除過程中進行監測,并根據監測結果及時調整監測頻率和必要的工程輔助措施。五是明確水壩退役拆除需要解決原有資產的處置問題。

          但是,嚴密的政策制度并不能保證萬無一失,美國也不例外。2020年5月密歇根州伊登維爾(1924年建成)和桑德福(1925年建成)兩座水壩相繼潰決,雖然特大洪水是造成潰壩的直接原因,但也暴露出水壩管理薄弱、制度執行不力的問題。早在1999年發現伊登維爾水壩泄洪能力不足問題起,聯邦能源管理委員會發布了數不清的合規令,不厭其煩地提醒、要求水壩業主限時解決水壩泄洪能力不足問題,并按相關評估規范將伊登維爾水壩判定為高風險等潛在等級。但在近20年的時間內,監管機構“發文管理”,監管形同虛設;水壩業主“診而不治”,缺乏社會責任感,一心只為發電;接管單位“接而不管、接而亂管”,不僅不設法提高水壩泄洪能力,反而要求業主汛前提高水位運行以滿足地方保護游艇和碼頭、維護貽貝生存環境等要求??梢哉f,政策制度長期執行不力,最終才導致兩座水壩潰決的慘劇,警示作用不容忽視。

          (三)生態考量在水壩建設與管理中的地位與作用越來越突出

          隨著經濟社會持續發展,社會公眾的生態環境保護意識越來越強烈,參與程度越來越高,這在美國拆壩歷程中體現較為突出。各種環境保護組織、環境保護運動如雨后春筍般出現,其中在水利領域集中體現于建壩與拆壩之間的論爭。例如,美國艾爾瓦水壩、格萊恩斯峽谷水壩、格倫壩、蛇河四座壩等存廢之爭,引發了社會各界的廣泛討論和辯論,甚至推動政府舉辦了多場聽證會。美國700座已知原因拆壩中,44%的主導因素是生態原因,其他已拆除水壩大多也考慮了生態影響,生態考量在水壩建設與管理中的地位與作用越來越突出。

          理論方面,水科學研究越來越全面深入,特別是對水壩存廢生態影響的認識水平不斷提高,水壩建設、存廢決策越來越客觀、理性、科學。一方面,生態需水研究、生態調查評估、生態調度等一系列研究,使人們深入認識并尊重自然與生態規律,例如某些魚類的生活特性和對水力條件的需求等;另一方面,人們不斷反思人水關系,探索水利發展的新方向,對過去傳統的重工程利益、輕環境保護的觀念進行修正,越來越重視降低或消除水利工程負面影響,進而在水利工程規劃設計、建設施工、運行管理以及工程改造、退役等過程中,開展定量化的研究,制定更有針對性的措施,當水壩不滿足合理的生態環境標準或要求時,可考慮并實施水壩拆除等措施。

          實踐方面,建壩客觀上會改變河流生態系統的棲息地分布、物種構成等,因此,有些情況下拆壩可能成為消除水壩對河流生態系統負面影響的最直接有效的方法。一百多年來,美國因生態保護修復要求而拆除了一批不同材料、類型、功能的水壩,一些國內外學者的研究成果表明,這些水壩拆除后,對河流水文情勢、地形地貌、岸邊帶植物、魚類和底棲動物存在短期和長期影響。雖然短期內拆壩使河流生態系統受到了強烈擾動,但長期而言,拆壩將使河流趨于回到天然狀態,一定程度恢復了河流生態系統,大大改善了水生生物棲息地,對生態環境有積極影響。

          (四)美國大壩安全管理相關經驗可為我國水利工程強監管提供參考借鑒

          截至2018年底,我國建有98822座水壩,是與美國比肩的水壩大國。我國超過70%的水壩是在20世紀70年代之前建造的,距今已有50年以上壩齡,很多已經出現不同程度的工況老化、功能減弱等問題,解決這些問題,美國大壩管理經驗教訓,包括拆壩的做法,可為我們提供參考。

          一是認識美國拆壩本質,堅定中國特色水壩管理之路。美國已拆除的水壩,其原有功能大多已經被替代,變得可有可無或不經濟,所以拆除是較為現實的選擇。但是,我國仍處于社會主義初級階段,現有水壩仍承擔著防洪、供水、灌溉、發電等各種功能,不可能簡單地一拆了之。而且,針對水壩的負面影響,我們也采取了積極的、有針對性的措施,如小水電退出、生態下泄設施改造、病險水庫除險加固等,并建立了一套與之相匹配的政策制度體系,這些都是符合我國國情和水情的措施,我們要堅定地走下去。

          二是建立健全水壩綜合評價評估政策制度,強化水壩監管。我國目前主要側重于水壩安全性評估,下一步可參考借鑒美國經驗,建立覆蓋生態環境、經濟、社會等全方位的評價評估體系。水壩管理制度方面,美國水壩定期評價評估制度、發電許可制度、公眾參與制度等比較有借鑒參考價值,可在完善《水庫降等與報廢管理辦法(試行)》《水利部病險水庫除險加固工作方案》等政策時,參考借鑒美國的有益經驗。要吸取美國潰壩的教訓,強化制度執行。立足我國水利改革發展的現實情況,繼續做好我國水利工程建設與監管等工作。在工程建設方面,持續開展除險加固,保障工程安全。在工程監管方面,加強日常管理和風險管理,充分吸納利益相關方的意見建議,重視輿論引導和宣傳工作,降低工程的負面影響等。在行為監管方面,強化對水壩業主行為的要求與引導,通過行政法規或政策文件等方式,全面規范相關企業的活動,引導企業提高社會責任意識。

          三是加快推進生態水利工程建設管理,不斷消除水利工程的負面影響。在理念上,切實落實系統治理理念,推動山水林田湖草綜合治理。在行動上,繼續推進水生態保護修復,如長江上游水利工程聯合調度改善四大家魚棲息環境、黃河小浪底調水調沙等。在宣傳教育上,主動回應公眾關切,消除公眾對于水利工程破壞生態環境的擔憂。

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