淺談基于生態(tài)環(huán)境的水電廠水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行

摘要:改善水庫(kù)調(diào)度，補(bǔ)償或緩解下游河流生態(tài)和環(huán)境的負(fù)面影響是我國(guó)構(gòu)建人與河流和諧發(fā)展的重要研究?jī)?nèi)容。本文主要從水電工程對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的不利影響、水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)和原則、水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行這3個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞:生態(tài)環(huán)境保護(hù);生態(tài)調(diào)度;環(huán)境調(diào)度;調(diào)度運(yùn)行;可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào):TV697.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-8136(2010)03-0033-02

1前言

水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)行主要是指圍繞發(fā)電、防洪、灌溉、供水及排沙等，根據(jù)水庫(kù)的主要開(kāi)發(fā)任務(wù)分配水資源，在滿足安全、綜合利用需求的基礎(chǔ)上，以謀求項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)利益最大化為目的的控制運(yùn)用水庫(kù)的技術(shù)管理方法。一直以來(lái)，傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行，為追求經(jīng)濟(jì)利益的最大化，在水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)行上，很少考慮河流生態(tài)系統(tǒng)和水環(huán)境保護(hù)方面的調(diào)度，致使很多水庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)下游生態(tài)產(chǎn)生不良影響。因此，如何改善水庫(kù)調(diào)度，補(bǔ)償或緩解下游河流生態(tài)和環(huán)境的負(fù)面影響，考慮基于生態(tài)環(huán)境的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式，對(duì)于保障河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與環(huán)境效益目標(biāo)多贏，對(duì)國(guó)家水資源的有效保護(hù)和可持續(xù)利用具有十分重要的意義。

2水電工程對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的不利影響

(1)原有物種所適應(yīng)的天然徑流和水文條件的棲息地喪失。

(2)河流作為生物和營(yíng)養(yǎng)元素交流廊道的功能不復(fù)存在。

(3)沿岸帶連接高地和水域生態(tài)系統(tǒng)的“過(guò)濾”作用降低。

3水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)和原則

一般情況下，水電廠水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行，應(yīng)在充分考慮不同需水量和水功能要求的情況下，來(lái)確定水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)和原則。

3.1實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展

生態(tài)環(huán)境是關(guān)系到人類生存和發(fā)展的基本自然條件，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，是保障社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和水資源良性循環(huán)的基礎(chǔ)。而水作為生態(tài)環(huán)境的控制性因素，是人類生存和發(fā)展不可替代的資源，是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。要保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免水資源掠奪式開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，就必須統(tǒng)籌發(fā)電與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，在滿足河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮水電廠的發(fā)電效益，使水電廠對(duì)河流生態(tài)環(huán)境造成的不利影響控制在其可承受的范圍內(nèi)。從開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)并重的角度出發(fā)，優(yōu)化工程調(diào)度運(yùn)行以保護(hù)區(qū)間生態(tài)環(huán)境是非常必要的。

3.2以河流的生態(tài)需水為基礎(chǔ)

河流生態(tài)需水是水庫(kù)進(jìn)行生態(tài)調(diào)度的重要依據(jù)，水庫(kù)下泄水量，包括泄流時(shí)間、泄流量、泄流歷時(shí)等應(yīng)根據(jù)下游河道生態(tài)需水要求進(jìn)行泄放。為了保護(hù)某一個(gè)特定的生態(tài)目標(biāo)，合理的生態(tài)用水比例應(yīng)處在生態(tài)需水比例的閾值區(qū)間內(nèi)。

3.3維持下游水生態(tài)及庫(kù)區(qū)水環(huán)境穩(wěn)定

水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)用對(duì)生態(tài)與環(huán)境造成的不利影響不可忽視。因此，經(jīng)研究認(rèn)為，在現(xiàn)有的調(diào)度方式中，為維持下游水生態(tài)及庫(kù)區(qū)水環(huán)境穩(wěn)定，可根據(jù)各水庫(kù)的實(shí)際情況，通過(guò)下泄合理的生態(tài)基流(最小或適宜生態(tài)需水量)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)恼{(diào)度方式控制水體富營(yíng)養(yǎng)化、控制水體理化性狀與水華爆發(fā)、控制河口咸潮入侵等，以達(dá)到減少或消除對(duì)水庫(kù)下游生態(tài)和庫(kù)區(qū)水環(huán)境不利影響的目的。

3.4維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定

水電廠水庫(kù)形成后，其可能會(huì)有利于部分水生生物繁衍生息，但從普遍的情況看來(lái)，由于大壩阻隔、水庫(kù)低溫水下泄等原因，其還有可能導(dǎo)致庫(kù)區(qū)原有的急流生境萎縮或消失，極不利于大壩下游水生動(dòng)物的產(chǎn)卵、繁殖等。因此，在現(xiàn)有的調(diào)度方式中，為維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，可根據(jù)各水庫(kù)的實(shí)際情況，采取人造洪峰調(diào)度方式、根據(jù)水生生物的生活繁衍習(xí)性靈活調(diào)度、控制低溫水下泄、控制下泄水體氣體過(guò)度飽和等，以達(dá)到減小和消除對(duì)水庫(kù)下游水生生態(tài)系統(tǒng)不利影響的目的。

3.5考慮泥沙調(diào)控問(wèn)題

水電廠水庫(kù)形成后，庫(kù)區(qū)泥沙淤泥和壩下游河床沖刷的調(diào)整，及由此帶來(lái)的一系列問(wèn)題，是水庫(kù)形成后無(wú)法避免的一個(gè)自然現(xiàn)象。因此，水電廠的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度，須結(jié)合水庫(kù)的綜合利用、目的和水庫(kù)本身的具體情況，做好水庫(kù)的泥沙調(diào)度，即可通過(guò)調(diào)整泄流方式及控制下泄流量、調(diào)整出庫(kù)水流的含沙量和流量過(guò)程、減少常規(guī)調(diào)度情況出庫(kù)水流對(duì)下游河道沖刷范圍并延緩其進(jìn)程，以減小不利影響。

3.6以實(shí)現(xiàn)河流健康生命為最終目標(biāo)

水庫(kù)生態(tài)調(diào)度既要在一定程度上滿足人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，同時(shí)也要考慮滿足河流生命得以維持和延續(xù)的需要，其最終目標(biāo)是維護(hù)河流健康生命，實(shí)現(xiàn)人與河流的和諧發(fā)展。

4水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行

4.1水電廠水庫(kù)大壩下泄最小生態(tài)環(huán)境流量

針對(duì)不同生態(tài)環(huán)境流量計(jì)算方法的適用范圍，水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度應(yīng)采用生境模擬法、水文學(xué)法(Tennant法)和水力學(xué)法(R2-Cross法)等不同方法對(duì)大壩下泄最小生態(tài)環(huán)境流量進(jìn)行計(jì)算確定，并利用水力學(xué)模型進(jìn)行模擬，在結(jié)合水生生境和水環(huán)境功能的要求的基礎(chǔ)上，綜合確定適于水庫(kù)的下泄最小生態(tài)環(huán)境流量。如在郁江桂平航運(yùn)樞紐、貴港航運(yùn)樞紐二級(jí)水電站工程中，為保證生態(tài)流量需求，經(jīng)過(guò)分析，工程設(shè)計(jì)中其最小下泄生態(tài)環(huán)境流量為180 m3/s。從而有效緩減了水庫(kù)調(diào)峰運(yùn)行對(duì)下游的影響。

4.2采取人造洪峰調(diào)度方式

水庫(kù)的徑流調(diào)節(jié)使壩下河流自然漲落過(guò)程弱化，一些對(duì)水位漲落過(guò)程要求較高的漂流性產(chǎn)卵魚(yú)類繁殖受到影響。根據(jù)魚(yú)類繁殖生物學(xué)習(xí)性，結(jié)合壩下游水文情勢(shì)的變化，通過(guò)合理控制水庫(kù)下泄流量和時(shí)間，人為制造洪峰過(guò)程，可為這些魚(yú)類創(chuàng)造產(chǎn)卵繁殖的適宜生態(tài)條件。

4.3水電廠水庫(kù)大壩泄放設(shè)施和措施調(diào)度

4.3.1泄放設(shè)施調(diào)度

為保護(hù)流域生態(tài)，從根本上保障河流生態(tài)對(duì)流量過(guò)程(包括時(shí)序和空間分布)的需求，并便于工程的調(diào)度運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)中采用相應(yīng)的放流工程設(shè)施。如在錦屏二級(jí)水電站工程中，根據(jù)分析，下游河段的生態(tài)環(huán)境流量需求在泄放量及變幅方面均較大，為保障不同時(shí)段不同流量的下泄，并便于工程的調(diào)度運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)上考慮將導(dǎo)流洞改建成永久生態(tài)環(huán)境流量泄放洞，泄放洞進(jìn)口設(shè)置閘室，設(shè)2孔閘孔，每孔尺寸為5 m×5 m，帶胸墻，胸墻底高程1 640 m，頂高程1 654 m，總長(zhǎng)26 m，并布置尺寸為5 m×5.5 m(寬×高)的閘門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效落實(shí)了對(duì)河流生態(tài)需求條件的保障。

4.3.2泄放措施調(diào)度

河流水生生物，特別是魚(yú)類的保護(hù)，是大壩建設(shè)生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)目標(biāo)。為此，水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行可通過(guò)設(shè)置過(guò)魚(yú)設(shè)施、增殖放流、生境補(bǔ)償?shù)却胧瑓f(xié)調(diào)工程建設(shè)與水生生物保護(hù)的關(guān)系。

(1)為了減緩大壩阻隔對(duì)洄游性魚(yú)類的影響，各水庫(kù)應(yīng)根據(jù)水庫(kù)大壩的特點(diǎn)及所開(kāi)發(fā)河流魚(yú)類的生活習(xí)性，來(lái)選擇不同的過(guò)魚(yú)設(shè)施，即魚(yú)道、魚(yú)閘、升魚(yú)機(jī)、集運(yùn)漁船等。如漢江興隆水利樞紐、老龍口水利樞紐計(jì)劃采用魚(yú)道作過(guò)魚(yú)設(shè)施，烏江彭水電站計(jì)劃選擇集運(yùn)漁船作為過(guò)魚(yú)設(shè)施，漢江蜀河電站采用300 t升魚(yú)機(jī)，配備10 t升魚(yú)設(shè)施與人工運(yùn)魚(yú)相結(jié)合的魚(yú)類保護(hù)措施。

(2)為減少河流開(kāi)發(fā)對(duì)水生生物的不利影響，還可采用人工增殖放流的補(bǔ)償措施，遏制生物資源的衰退。

4.4優(yōu)化電站調(diào)度運(yùn)行的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)是生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)。在水電工程的運(yùn)行中，為了解工程運(yùn)行對(duì)水生生態(tài)的影響，需要輔以必要的水生生態(tài)監(jiān)測(cè)和下泄流量監(jiān)測(cè)措施，配合魚(yú)類生態(tài)習(xí)性研究，掌握生態(tài)環(huán)境流量的實(shí)際效果，適時(shí)調(diào)整生態(tài)環(huán)境流量大小及其下泄方案，優(yōu)化工程調(diào)度運(yùn)行。

4.4.1水生生態(tài)監(jiān)測(cè)

在水庫(kù)下游河段設(shè)置幾個(gè)不同的檢測(cè)點(diǎn)，在水電廠水庫(kù)形成運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)下游河段內(nèi)水體理化指標(biāo)、餌料生物、魚(yú)類資源及魚(yú)類生態(tài)習(xí)性等，了解魚(yú)類生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，并及時(shí)反饋到工程運(yùn)行調(diào)度中。

4.4.2下泄流量監(jiān)測(cè)

在實(shí)施優(yōu)選的水庫(kù)下泄流量調(diào)度方案一段時(shí)間內(nèi)，為評(píng)估用于實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的泄洪的有效性，必須設(shè)計(jì)和建立合適的下泄流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即采用生態(tài)環(huán)境流量在線監(jiān)控措施，利用電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在攔河閘上設(shè)置視頻監(jiān)視器，在水電廠遠(yuǎn)程集控中心對(duì)生態(tài)環(huán)境流量的泄放情況進(jìn)行視頻監(jiān)控。

在檢測(cè)的同時(shí)，應(yīng)將流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至電站遠(yuǎn)程集控中心;同時(shí)注意要長(zhǎng)期備份流量監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水電廠的優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行，充分考慮了水庫(kù)下游河段生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，以促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展為目標(biāo)，采用了一系列優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行措施，促進(jìn)了生態(tài)保護(hù)措施的落實(shí)和完善。但由于河流生態(tài)環(huán)境健康是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的多維調(diào)控問(wèn)題，水庫(kù)生態(tài)調(diào)度只是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。調(diào)度實(shí)施后，還需對(duì)河流生態(tài)的健康程度進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)，評(píng)估準(zhǔn)則要充分體現(xiàn)開(kāi)發(fā)與保護(hù)的協(xié)調(diào)，體現(xiàn)多個(gè)利益相關(guān)者利益的協(xié)調(diào)。只有這樣，才能最終形成較為完備的河流生態(tài)健康調(diào)控體系，促進(jìn)水利水電開(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)的雙贏，實(shí)現(xiàn)國(guó)家水資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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Discuss the Reservoir Management and Running of Hydroelectric

Power Plant Based on Ecological Environment Lightly

Liu Guoxian

Abstract: Improving to the reservoir dispatcher， it is that our country structures people and river to compensate or alleviate the downstream river ecology and negative effect of the environment the important research contents of harmonious development flow. This text is from the adverse effect， hydroelectric power plant to the river ecological environment of hydroelectric project mainly optimize these three respects of management and running to explain in the goal， principle， hydroelectric power plant reservoir where the reservoir optimizes the dispatcher.

Key words: ecological environmental protection; ecological dispatcher; environmental dispatcher; management and running; sustainable development