黃河海勃灣水利樞紐取水影響分析

賈冬梅，宋紅霞，賀麗媛，郭兵托

（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，450003，鄭州）

一、建設項目概況

黃河海勃灣水利樞紐位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市境內(nèi)的黃河干流上，工程上游距黃河石嘴山水文站50km，下游距三盛公水利樞紐87km，是《黃河治理開發(fā)規(guī)劃綱要》（1997年修訂）中確定的梯級工程之一。工程開發(fā)任務為防凌、發(fā)電等綜合利用。樞紐建筑物主要由土石壩、泄洪閘、河床式電站等組成。壩頂總長6864.2m，壩頂高程1078.7 m，水庫正常蓄水位1076m，總庫容4.87億m3。電站總裝機容量90MW，多年平均發(fā)電量3.59億kWh。工程等別為Ⅱ等，規(guī)模為大（2）型。

二、建設項目取用水方案

海勃灣水利樞紐取水地點位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市海勃灣區(qū)的黃河干流上，取水水源為黃河干流河道徑流，發(fā)電最大引水流量1 255.8 m3/s（3×418.6 m3/s），多年平均年發(fā)電取用水量214.1億m3。海勃灣水利樞紐采用“蓄清排渾”的運行方式，其運行水位隨年內(nèi)水庫調(diào)節(jié)期的不同而變化。汛期水庫水位不超過汛期發(fā)電最高水位1074m運行，非汛期水庫大部分時間在正常蓄水位1 076m運行。

三、建設項目取水影響分析

海勃灣水利樞紐為黃河干流上的大型水利工程，其建設運用對河段生態(tài)、防凌等方面的影響深遠。本文結(jié)合工程開發(fā)任務，重點從對區(qū)域水資源、水域納污能力、壩下河段最小生態(tài)水量、水溫、水質(zhì)、水生生物、西鄂爾多斯國家級自然保護區(qū)以及內(nèi)蒙古河段防凌等方面的影響進行了分析論述。

1.對區(qū)域水資源的影響

（1）對水資源量的影響

海勃灣水利樞紐建成后，電站發(fā)電不消耗水量，因此，海勃灣水利樞紐發(fā)電取水對區(qū)域水資源量影響甚微。但由于工程建成后增大了水面面積，使庫區(qū)蒸發(fā)、滲漏損失水量較建庫前增加。多年平均年蒸發(fā)增損量由水面蒸發(fā)量、陸面蒸發(fā)量估算。經(jīng)分析計算，海勃灣水庫年蒸發(fā)增損量約0.83億m3，滲漏損失水量約 0.27億 m3，滲漏損失水量不消耗黃河水資源量。海勃灣水利樞紐蒸發(fā)增損量詳見表1。

（2）對庫區(qū)及壩下水文情勢的影響

海勃灣水利樞紐水庫的運用方式是汛期水庫水位不超過汛期發(fā)電最高水位1 074 m運行，非汛期水庫大部分時間在正常蓄水位1 076 m運行。工程建成后，因水庫蓄泄水調(diào)度運行，壩址下游河段水位隨著水庫蓄泄水變化而變化。自然條件下河段日流量過程頻繁波動，修建水庫后壩址下游水位波動減緩。

表1 海勃灣水利樞紐水面蒸發(fā)量和蒸發(fā)增損量

表2 不同方法計算的海勃灣壩下河段生態(tài)流量 單位：m3/s

表3 海勃灣水庫建庫后下泄水溫過程預測成果表 單位：℃

2.對水域納污能力的影響

海勃灣水利樞紐建成蓄水后，隨著庫區(qū)水深和水體的增加，流速減緩，容易造成氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的積累，其水質(zhì)問題主要表現(xiàn)為富營養(yǎng)化，水體對污染物的稀釋能力會有所增大，但水庫近岸水域納污能力有所減小。對水庫下游而言，由于海勃灣水利樞紐工程電站發(fā)電不消耗水量，也不產(chǎn)生污水，不影響區(qū)域水資源量，也不對水體構(gòu)成污染，因此，項目取水對壩址下游水體納污能力影響較小。

3.對壩下河段生態(tài)流量的影響

河道生態(tài)流量是指為維系和保護河流的最基本生態(tài)功能不受破壞，必須在河道內(nèi)保留的最小流量，水庫下泄的流量應該滿足壩下生態(tài)流量要求。根據(jù)石嘴山水文站1956—2000年徑流系列資料，分別采用Tennant法、近10年最枯月平均流量法和90%保證率最枯月平均流量法，計算海勃灣水庫壩址下游河段最小生態(tài)流量，綜合分析確定海勃灣水庫壩址下游河段生態(tài)流量為313 m3/s。詳見表2。海勃灣水庫調(diào)節(jié)庫容不大，設計采用基荷發(fā)電，工程本身對壩下生態(tài)流量基本沒有影響。

4.對內(nèi)蒙古河段防凌的影響

（1）水庫調(diào)節(jié)冰期流量對下游內(nèi)蒙古河段的防凌作用

海勃灣水庫的防凌作用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在目前劉家峽水庫防凌調(diào)度的基礎上，海勃灣水庫按照防凌安全控制泄流，盡量消除劉家峽水庫防凌運用時水流演進到內(nèi)蒙古河段的不穩(wěn)定性；二是當內(nèi)蒙古河段發(fā)生重大凌汛災害時，海勃灣水庫可以應急滯洪，減小下泄流量，為下游防凌贏得時間。

（2）水庫抬高出庫水溫對下游河段的防凌作用

水庫修建以后，出庫水溫的變化一般與水庫庫容、水溫結(jié)構(gòu)、水庫運行方式等因素有關。水庫出庫水溫的變化一般會引起下游河道流凌量減小、封凍斷面下移等方面的冰情變化。根據(jù)海勃灣水庫的庫容條件、水溫結(jié)構(gòu)以及冰期水庫防凌運用方式，以石嘴山站的實測水溫資料為參考資料，考慮水溫沿程遞減規(guī)律，作為海勃灣水庫的入庫水溫，并參考青銅峽水庫、天橋水庫等工程建庫前后河道水溫的變化特點，初步預測海勃灣水庫建庫前后河道水溫的變化情況如表 3。

由表3可以看出，建庫后較建庫前水溫變動幅度0.1℃～0.3℃，11月和3月變化幅度較大。海勃灣水庫的出庫水溫提高，對磴口以上河段的產(chǎn)凌量有些影響。經(jīng)估算，海勃灣水庫以下河段可減少20km左右河段的產(chǎn)凌量，下游約20km河段將由建庫前的穩(wěn)定封凍段變?yōu)椴环€(wěn)定封凍段，開河期對緩解巴彥高勒開河形勢有所幫助。

（3）水庫攔蓄流凌量對下游內(nèi)蒙古河段的影響

海勃灣水庫修建以后，由于在流凌封河期水庫對上游流凌量的攔蓄作用，會使水庫壩址以下河段的流凌量明顯減小。經(jīng)初步估算，流凌封凍期因海勃灣水庫攔蓄而造成的巴彥高勒站流凌量將減少40%左右。

5.對水溫、水質(zhì)的影響

海勃灣水庫屬混合型水溫結(jié)構(gòu)，即上下層水溫一致。出庫水溫隨入庫水溫而變，但變化不大，不會對下游農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來不利影響。

黃河干流水質(zhì)主要受上游河段來水水質(zhì)的影響，海勃灣水庫庫容較小，水庫對河段水文情勢的影響較小，庫區(qū)水體更換較快，水庫的建設能夠在一定程度上均勻來流污染物濃度。同時，海勃灣水利樞紐工程電站發(fā)電不消耗水量，也不產(chǎn)生污水，不影響區(qū)域水資源量，也不會對水體構(gòu)成污染，工程運行期間產(chǎn)生的少量生活污水可進行收集處理，達標后用于農(nóng)業(yè)灌溉。水庫建設不會對河段水體功能區(qū)水質(zhì)目標的實現(xiàn)造成不利影響。

6.對水生生物的影響

（1）對浮游生物的影響

海勃灣水利樞紐的建設，將打破黃河內(nèi)蒙古河段原有的水生生態(tài)平衡，使水生生物的棲息、生長、繁殖環(huán)境發(fā)生一系列的變化。在大壩的上游地區(qū)，由于水庫蓄水及淹沒區(qū)回水，水位上升，庫區(qū)水流流速降低，流態(tài)趨于穩(wěn)定，水體中的有機物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)相對富集，庫區(qū)表層水溫相對穩(wěn)定并較高，這些條件為浮游植物的繁殖、生長創(chuàng)造了有利環(huán)境，致使浮游植物在上游地區(qū)特別是庫區(qū)范圍內(nèi)大量生長、繁殖，其生物量也會較原來有大幅度提高，可以改善魚類生存環(huán)境。但由于生境內(nèi)各種相關因子的變化，將使浮游植物在種類上發(fā)生改變，特別是優(yōu)勢種群的改變。

因為水生生態(tài)環(huán)境中食物鏈的關系，浮游動物的生長和繁殖與浮游植物息息相關。浮游植物大量地繁殖生長及生境內(nèi)其他相關因子的適宜，也會對浮游動物的繁殖生長產(chǎn)生有利影響，其種類、密度和生物量都會有所增加。

（2）對魚類的影響

①大壩阻隔對魚類的影響。大壩阻隔是影響魚類的重要因素。由于大壩建設導致河道連通性變差，使得河道生境破碎化，阻礙了魚類溯河或降河洄游，影響上下游魚類種群的交流。

②水文情勢變化對庫區(qū)魚類繁殖的影響。海勃灣水利樞紐工程建成后，浮游動植物生物量增加為魚類提供了更為豐富的餌料。但是由于流速減小，庫區(qū)更適合于一些喜靜水性的魚類。

在一定溫度范圍內(nèi)，魚類的生長速度與水溫呈正相關。庫區(qū)表層水溫相對較高，對棲息表層魚類的生長會產(chǎn)生有利的影響。大壩上游河段及庫區(qū)的餌料生物資源相對較為豐富，有利于上游魚類的攝食、生長。

根據(jù)水庫運行方式和魚類繁殖期可知，3月防凌運用時因庫區(qū)水位變化影響瓦氏雅羅魚產(chǎn)卵，除上述情況外，水庫調(diào)度基本不影響魚類產(chǎn)卵。

受庫區(qū)水位變化影響的主要魚類是黃河鯉和赤眼鱒，因赤眼鱒產(chǎn)漂浮性卵，且喜急流，修建水庫后，其棲息地會向水庫上游發(fā)展，庫區(qū)已不適合其生存。非凌汛期庫區(qū)水位波動主要對生存其中的黃河鯉繁殖產(chǎn)生影響。影響發(fā)生在6月底，庫水位由1 076 m降至1 074 m，7—9月根據(jù)來水情況水位在1 074～1 069 m變動，將會影響到庫區(qū)黃河鯉的繁殖。

③水文情勢變化對壩址下游魚類的影響。海勃灣水利樞紐庫容較小，下泄水流的溫度變化較小，不會因溫度變化對魚類棲息環(huán)境造成不利影響。水流波動是水庫影響壩址下游河段魚類棲息環(huán)境的重要方面。但由于與自然情況下的逐日流量波動比較，非凌汛期建庫后流量波動幅度增加有限，且時間很短，對魚類棲息環(huán)境的影響較??；凌汛期下泄流量更為均勻，壩址下游水位波動減小，對魚類棲息環(huán)境穩(wěn)定有益。

水庫運行對壩址下游魚類繁殖的影響主要源于產(chǎn)卵期水庫調(diào)度引起的水位變化。但影響程度有限，影響時間較短，而且水位變化會逐漸向下游減小，到老磴口斷面，影響程度進一步減小，基本不會影響到堿貴河段的種質(zhì)資源保護區(qū)Ⅰ號核心區(qū)。

（3）對魚類種質(zhì)資源保護區(qū)功能的影響

海勃灣壩址位于黃河干流鄂爾多斯段黃河鯉、蘭州鯰國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)Ⅰ號核心區(qū)上游約40 km的實驗區(qū)內(nèi)，實驗區(qū)重點設置的2個旅游區(qū)、1個馴養(yǎng)繁殖基地、1個網(wǎng)圍生態(tài)養(yǎng)殖示范區(qū)均在Ⅰ號核心區(qū)下游。因此，水庫建設造成的水文情勢變化基本不會影響保護區(qū)。海勃灣水利樞紐工程的修建在實驗區(qū)形成阻隔，對重點保護魚類的種質(zhì)資源造成一定的影響。由于水庫運行造成庫區(qū)各種魚類繁殖所需求的水流、底質(zhì)、魚卵所需附著的水草等一系列因素變化，部分適宜急流的魚類生存受到威脅，庫區(qū)水位變化使黃河鯉部分產(chǎn)卵時間和魚苗孵化受到不同程度的限制。

水庫大壩阻斷了烏海段實驗區(qū)向上游的延續(xù)性，削弱了棲息地功能。水庫建設造成的水文情勢變化對壩址下游實驗區(qū)影響相對較小，基本不會對壩址下游40 km的Ⅰ號核心區(qū)造成不利影響。

7.對植被的影響

區(qū)域內(nèi)珍稀保護植物主要分布在西鄂爾多斯國家級自然保護區(qū)內(nèi)，項目壩址施工臨時占地、工程占地、水庫淹沒、料場等均不涉及珍稀植被分布區(qū)。

工程運行期對植被的主要影響是由于淹沒造成的生產(chǎn)力和生物多樣性的損失。工程淹沒以壩址上游的農(nóng)田為主，造成了一定程度的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的損失；其他淹沒面積較大的植被是黃河左岸與烏蘭布和沙漠接壤處的低覆蓋草地和小面積的荒漠草地。

由于項目區(qū)位于干旱區(qū)，水位升高后會加劇土壤的鹽漬化。在黃河左岸與烏蘭布和沙漠接壤處，耐鹽堿的沙生植物種類和數(shù)量會有所增加，同時將對農(nóng)田產(chǎn)生不利影響，應采取適當?shù)呐潘胧?/p>

8.對西鄂爾多斯國家級自然保護區(qū)的影響

西鄂爾多斯自然保護區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部的鄂爾多斯市和烏海市交界處。海勃灣水利樞紐水庫回水將淹沒西鄂爾多斯國家級自然保護區(qū)部分實驗區(qū)的胡楊島。胡楊是自然保護區(qū)的重要物種，胡楊島是保護區(qū)內(nèi)胡楊現(xiàn)有唯一的存在區(qū)域，水庫的建設威脅胡楊的生存，可能會導致保護區(qū)內(nèi)的胡楊消失。長期的淹沒也使得島內(nèi)的沙棗等天然林喪失。

9.對其他用戶的影響

海勃灣水庫建成后影響范圍內(nèi)主要有3座較大型揚水站，其中壩址上游烏達區(qū)黃河兩岸有2座，壩址下游海勃灣區(qū)有1座。

根據(jù)水庫回水計算和泥沙沖淤分析計算結(jié)果，海勃灣水庫泥沙淤積運用20年和運用50年預計淤積末端位置均在HB 33～HB 34斷面之間，水庫上游的2座揚水站均位于水庫淤積范圍內(nèi)。從斷面淤積計算結(jié)果看，烏達區(qū)附近斷面基本淤高3～5m，揚水站取水口會受到一定影響。由于水庫蓄水后，水面寬度增加，取水口位置適當調(diào)整后能夠保證取水不受影響。

海勃灣水庫庫容較小，調(diào)節(jié)能力非常小，水庫蓄水量不大，蓄水時間短，從月平均來看，對下游流量過程基本沒有影響，因此工程建成后對下游取水口影響較小。

四、結(jié) 語

海勃灣水利樞紐屬閘壩類水利水電工程，具有防凌、發(fā)電等多項功能，其電站具有微耗水型和非污染型項目特點。水庫建成后，對河道水文情勢改變較大，進而影響水溫、水質(zhì)、水生生態(tài)及河段防凌等多個方面，因此取水影響分析是該類建設項目水資源論證的重要內(nèi)容，工作過程中應關注以下幾點：

①工程調(diào)度運行改變了區(qū)域水文情勢，需分析工程調(diào)度運用方案對區(qū)域乃至流域現(xiàn)有水資源時空分布的影響。在對工程調(diào)度運用特點分析的基礎上，分析工程運用前后庫區(qū)及壩下流量、水位的變化情況。

②工程建成蓄水后，隨著庫區(qū)水深和水體的增加，流速減緩，容易造成氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的積累，其水質(zhì)問題主要表現(xiàn)為富營養(yǎng)化，需分析取水對水域納污能力的影響。

③為維系和保護河流的最基本生態(tài)功能不受破壞，水庫下泄的流量應該滿足壩下生態(tài)流量要求。壩下生態(tài)流量可根據(jù)工程所在河段特點采用Tennant法、近10年最枯月平均流量法等多種方法綜合確定。

④取水對敏感生態(tài)水域和重要水功能區(qū)的水資源條件構(gòu)成影響時，針對取水引起的水位降低、水量減少、流速變化、水質(zhì)下降等水資源特性改變的情況，對可能進一步產(chǎn)生的重要瀕危水生物生境、代表性魚類資源、自然保護區(qū)影響等問題進行分析預測。重點論證水資源條件改變對河流生態(tài)系統(tǒng)中保護性生物棲息地、繁殖場和遷徙通道的影響，預測取水對水域生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)完整性和生物多樣性的影響。

⑤對于兼有防洪、防凌等綜合性開發(fā)任務的水利樞紐工程，應定量分析工程建設運行對防洪、防凌等方面產(chǎn)生的影響。

[1]中華人民共和國水利部.建設項目水資源論證導則 （試行）（SL/Z 322—2005[S].2005.

[2]水利部水資源司.建設項目水資源論證培訓教材[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[3]黃河勘測規(guī)劃設計有限公司.黃河海勃灣水利樞紐工程水資源論證報告書[R].鄭州：黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，2008.

[4]曹世惠.水電項目水資源論證工作中的主要技術問題[J].人民長江，2007（6）.

[5]趙保華，李麗.漢江蜀河水電站建設項目水資源論證的研究[J].水利科技與經(jīng)濟，2011（4）.