三峡工程环境可持续性简评*注9
一、水电工程的环境可持续性与可持续发展战略
我国基于自身的社会经济基本特征和资源环境瓶颈状况，明确提出要实施可持续发展战略，实现经济社会相互协调的可持续发展，将可持续发展提高到了国民经济和社会发展战略的高度。但可持续发展最初和最本质的含义还是指环境的可持续发展，社会经济可持续发展的基础是环境可持续性(environmental sustainability)。
水电工程与环境可持续性有着密切的关系。目前，世界上在建的大坝有150余座，还不到20世纪80年代中期的一半，主要原因便是对水电工程的环境与移民要求越来越严格。为此，水电界人士提出了水电工程环境可持续性，必须尽快发展环境可持续能源，大力发展水电恰恰符合此原则。另外，他们也强调水电工程本身应力争具有优良的环境可持续性。水电工程的环境可持续性这一概念，主要包括以下要点：
(1)水电工程是环境可持续能源，水电生产为无废工艺，符合清洁生产原则，在能源发展中具有重要战略地位。随着环境与能源问题的日益突出，人类越来越注重从化石能源转向对环境影响小的可再生和可持续能源，如太阳能、风能等。目前，只有天然气和水能这两种能源可担任完全过渡到可持续能源的任务，但天然气为一次能源，储量有限，不像水能那样可再生。因此，水电在能源转型过程中具有不可替代的作用，应优先开发水力这种既清洁又安全的可持续能源。
(2)一般来讲，水电工程不是功能单一的电力工程，而是多功能的工程综合体，除发电外，兼具防洪、供水、灌溉、航运、渔业、旅游及改善局域气候和流域生态环境的效益。由此可见，相对于水电、核电等电力工程来讲，选址恰当、规划合适、工程措施得力的水电工程，在实现环境可持续性、促进社会经济可持续发展方面有着更大的优越性。按照恢复生态学(restoration ecology)的观点，人与自然的关系已经从“畏天”、“斗天”阶段发展到了“和谐共处，持续发展”阶段，生态恢复的目标主要是重建一个不同于过去且与周围环境“相洽”的生态系统，要实现这个目标，需要创造性地采取生态措施与工程措施。换言之，人类不应是消极地维系已遭破坏的受迫生态系统，而应该用工程措施重建具有可持续性的生态环境。兴建水电工程，便是重建可持续生态环境的有效途径。
(3)实现水电工程的环境可持续性，关键是要选定环境可持续性优良的坝址，做好面向重建可持续生态环境的工程规划设计。工程的建设要重视自然生态环境和社会环境的保护与改善，采取有效的环保移民措施，使工程对环境的有利影响最大化、不利影响最小化，即对社会和环境的损害得到防止或补偿，各种残余影响都很小。此外，要求环境和社会付出的代价要低，且代价不会随时间增加。
二、三峡坝址为环境可持续性优良的坝址
从生态环境的观点看，最好的大坝应以最小的环境代价换取最大的社会、经济效益，并尽可能地改善流域生态环境。对大坝坝址环境可持续性优良与否的评价，可通过三类指数得到一个总体判断。
1.直接经济效益指数
水电工程的借贷资金偿还能力，主要取决于水库所能提供电力的多少，它也表明了工程对国家能源贡献的大小。这种投入产出效益可以用以下两个简单的比值表示。
(1)N/A值。装机容量(MW)与水库淹没宜农土地面积(hm2)的比值。
(2)N/P值。装机容量(MW)与非自愿迁移人口(人数)的比值。
三峡工程的装机容量为18 200MW，水库淹没宜农土地面积为23 960hm2，N/A值为0.76；规划迁移人口为100万，假定非自愿移民以50万计，N/P值为0.0364。虽然上述两个参数值偏低，但三峡电站年发电可高达847亿kW·h，绝对经济效益巨大，工程的借贷资金偿还能力强。
2.社会环境效益指数
对三峡工程来说，防洪是主要的社会环境效益，可用指数A下/A上与P下/P上简单表征，这两个值越大，表明社会经济效益越大。A下/A上即下游受护土地面积与上游土地淹没面积的比值。P下/P上指下游防洪受益人口与上游库区迁移人口的比值。三峡库区的防洪库容为221.5亿m3，可大大削减长江中游地区的洪峰流量，提高这一地区的防洪能力，使荆江大堤的防洪能力由十年提高到百年，能有力保障大坝下游江汉平原和洞庭湖区诸多人口、耕地及城镇的安全。三峡上游淹没47万亩注10良田，保护下游2 300万亩平原耕地。水库移民130万，保护中下游至少1 500万人口。其A下/A上与P下/P上的值分别为48.9和11.5，这充分说明了三峡工程以局部较小的代价换来了社会环境的整体可持续性。
3.自然环境影响指数
建坝壅水形成水库后，水库温度分层对水体的化学和生态有着重大影响，可能会对库区及坝下游的水环境造成次生反应。此外，水库淹没大量土地，水的流速减小,水深增加，使污染扩散减慢,复氧能力减弱，对水体的自净能力不利，影响水质，并会引起泥沙淤积等问题。下面三个指数，在一定程度上可以描述建库对自然环境的上述不利影响，其中库容系数与蓄水度的值越低，表明不利影响越小。
(1)库容系数β，即调节库容与多年平均径流量之比。三峡水库的调节库容为165亿m3，坝址处多年平均径流量为4 510亿m3，故β值较小，为0.037。三峡水库为季调节水库，即使在冬季枯水期下泄水量也较大，有利于排泄泥沙和水库换水。
(2)蓄水度A/B，即淹没陆地面积(km2)与年径流量(km3)之比。一般蓄水度越大，表明由于淹没土地而增加的营养物质越多，工程对水质的影响也就越大，蓄水度小于100时，营养物质增加和植物增生的影响不显著。三峡水库将淹没632km2陆地，其A/B值极低，仅为0.14，比一般水库的蓄水度低了一个数量级，从宏观上讲，土地淹没对水质影响较小。
(3)密度Froud指数Fd，其表达式为(LQ/hV)(1/gE)1/2，其中：L为水库长度(m)，Q为流经水库流量(m3/s)，h为平均水深(m)，V为库容(m3)，E为分层特征密度，取10－6(1/m)，g为重力加速度。一般认为，Fd大于0.5时为混合型，小于0.1时为垂直分层型。将三峡水库作为一个整体考虑，按枯水季蓄水至正常水位175m计算，总库容为393亿m3，最小流量为3 700m3/s时，Fd为0.46，十分接近0.5，这表明水库分层倾向很小。而且上述假定情况只会发生在冬季，此时气温通常低于入库水温，水库不会发生分层现象。由此可见，三峡水库因水库分层而引起的水环境问题较小。
三、三峡工程环境可持续性的简要评价
上面三类评价指数的计算表明，三峡坝址为环境可持续性优良的坝址。按照前述的水电工程环境可持续性概念，三峡工程是对长江流域受迫生态系统的逆向演替与重建改善，是一项系统性的生态工程。
(1)三峡工程有着巨大的综合效益，它在我国能源发展中占有重要的地位，将有力地促进长江流域乃至全中国社会经济的可持续发展。水库的建成，向根治长江水患的目标迈出了重要的一步，将显著提高中下游地区的防洪能力，保障华中平原2 000万人民的生命财产安全。通过水库环境调节库容的作用，还可极大地改善下游的生态环境。三峡电站每年可生产847亿kW·h电量，相当于生产5 000万t原煤的能源。利用巨大的发电收入，可实现长江上游干支流水力资源的滚动持续开发，为国家经济发展注入强大的能源动力。三峡工程利用水力这种可持续能源，符合能源发展大趋势，可减免巨量三废物质的排放，是对全球环境保护的贡献。此外，三峡水库的形成，可改善峡谷河段的通航条件，带来供水、旅游等效益。
(2)三峡工程的N/P值偏低，说明移民工作是三峡工程成功与否的关键，但工程的建设与区域发展有机结合，也是促进库区社会经济发展的良好契机，将对环境可持续性作出巨大贡献。三峡库区地形复杂，山高坡陡、河谷深切，河谷平坝的面积仅占总面积的4.3%，其余均为丘陵和山地。库区矿产资源种类多，但具有经济开发价值的很少，也没有大批成片的经济林区。库区是全国连片贫困地区之一，人均耕地1.12亩，其中相当一部分还是大于25°的坡耕地，粮食亩产低，工业落后。在人类活动的长期影响下，库区自然环境已为农业环境所取代，土地承载力紧张、结构不合理、生态系统抗逆力弱，是典型的受迫生态环境。三峡工程约40%的投资将用于百万人口的迁移工作，实施开发性移民战略，可促进区域经济的发展，但这取决于移民工作的规划实施，搞得不好，也存在着库区自然社会环境进一步恶化的可能性。
(3)三峡水库是河道型水库，有利于排沙，通过设置泄洪排沙措施和采取“蓄清排浑”的运行调度方式，可使水库长期保留有效库容，保持工程本身的持续有效利用。总的来讲，建坝对库区及流域的生物多样性不利，但建坝前库区许多物种已濒临灭绝，一些珍稀和特有物种呈明显下降趋势。凭借工程建设的契机，可通过采取建立自然保护区，珍稀、珍奇物种保护点，人工繁殖放流站等措施，加大物种保护力度。对于工程所带来的环境地质、自然人文景观改变等问题，都能通过采取环境可持续措施使之减免，是在一定程度上可以解决的环境冲突。
总体而言，三峡坝址为环境可持续优良的坝址，三峡工程的兴建有利于自然环境和社会环境的可持续性，有利于长江流域乃至整个国家的可持续发展。对于工程所带来的不利环境冲突与矛盾，采取系统性的生态、工程措施，可使之得以化解或减免，促成受迫生态系统的恢复。