蓄滯洪平原水庫(kù)生態(tài)蓄水位初探

李穎卓

（遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，遼寧 沈陽(yáng) 110166）

蓄滯洪平原水庫(kù)生態(tài)蓄水位初探

李穎卓

（遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，遼寧 沈陽(yáng) 110166）

文中以遼河干流上最大的蓄滯洪平原水庫(kù)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)生態(tài)水面、預(yù)泄時(shí)長(zhǎng)、壩后浸沒(méi)影響及水生植物生長(zhǎng)需求等方面進(jìn)行對(duì)比分析，探索性地提出了蓄滯洪水庫(kù)的生態(tài)蓄水位。實(shí)踐證明，蓄滯洪水庫(kù)人工濕地構(gòu)建效益顯著，值得推廣。

蓄滯洪；生態(tài)蓄水位；水生植物

1 概況

遼河石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程是遼河干流唯一的一座控制性工程，同時(shí)也是遼河干流上最大的河道型平原水庫(kù)?？値?kù)容 1.85 億 m3，其中防洪庫(kù)容 1.60 億 m3，設(shè)計(jì)洪水位 50.22 m，按 100 年一遇洪水設(shè)計(jì)，300 年一遇洪水校核，水庫(kù)主副壩全長(zhǎng)42.6 km，泄洪閘 16 孔，總寬 248.5 m。

2 蓄滯洪水庫(kù)生態(tài)蓄水位的確定原則

在不影響正常發(fā)揮水庫(kù)防洪效益的前提下，結(jié)合石佛寺水庫(kù)水位~庫(kù)容關(guān)系等實(shí)際情況，確定最佳水位，考慮的主要因素如下：

1）壩后浸沒(méi)問(wèn)題可通過(guò)適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┙鉀Q；

2）庫(kù)內(nèi)淹沒(méi)土地基本在已征地范圍內(nèi)；

3）蓄水后涉及的外因素較少，對(duì)黃家水源不構(gòu)成影響，不影響明沈公路的正常交通；

4）工程開(kāi)挖和回填土方基本平衡；

5）水生植物正常生長(zhǎng)的需求。

3 生態(tài)水面對(duì)比分析

石佛寺人工濕地的構(gòu)建考慮到形成一定的水面面積，達(dá)到形成區(qū)域小氣候，改善生態(tài)環(huán)境的目的。在明沈路以西的核心區(qū)域能夠形成較大的水面，便于生態(tài)管護(hù)，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。整個(gè)生態(tài)治理區(qū)域，能夠合理劃分核心區(qū)、緩沖區(qū)及合理開(kāi)發(fā)利用區(qū)。如表 1 所示，庫(kù)水位 46.00 m，生態(tài)水面面積較小，達(dá)不到景觀效果；庫(kù)水位 47.00 m，影響明沈公路交通，對(duì)上游未征用土地也會(huì)造成浸沒(méi)影響。較適宜的生態(tài)水位為 46.20 m 和 46.50 m。

4 不同生態(tài)水位預(yù)泄時(shí)長(zhǎng)對(duì)比分析

為了確保水庫(kù)防洪安全，發(fā)揮水庫(kù)原設(shè)計(jì)滯洪功能，在上游水文站預(yù)報(bào)洪峰達(dá)到庫(kù)區(qū)的徑流時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，能夠放空庫(kù)容。如降雨中心就在水庫(kù)范圍內(nèi)的特殊情況發(fā)生時(shí)，也能夠通過(guò)加大預(yù)泄，確保防護(hù)安全。當(dāng)鐵嶺站洪峰流量為 300 m3/s時(shí)，考慮下游河道防洪安全，不同生態(tài)水位方案 1—4 放空水庫(kù)需要時(shí)長(zhǎng)：預(yù)泄流量 500 m3/s時(shí)，放空時(shí)長(zhǎng)分別為：13.0，16.5，22.0，34.0 h；預(yù)泄流量 800 m3/s時(shí)，放空時(shí)長(zhǎng)分別為：6.5，8.3，11.0，15.5 h。

5 不同生態(tài)蓄水位壩后浸沒(méi)影響研究

5.1 水庫(kù)滲漏量計(jì)算

石佛寺水庫(kù)屬于平原型水庫(kù)類型，地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要反映為上細(xì)下粗的沉積規(guī)律。表層粘性土透水性微弱，呈不等厚分布，下部透水巖組為中細(xì)砂、粗砂、礫砂和圓礫等。據(jù)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)成果，表層粘性土的滲透系數(shù)（K1）值較比下部透水層滲透系數(shù)（K2）值相差 2～3 個(gè)數(shù)量級(jí)，為此按雙層結(jié)構(gòu)有關(guān)公式計(jì)算：

表1 生態(tài)水面對(duì)比分析

式中：M1——上部透水層厚度，m；M2——下部透水層厚度，m；H1——含水層上 游厚度 ，m；H2——含水層下游厚度，m；B——滲漏段寬度，m；L——滲漏段長(zhǎng)度，m。

5.2 水庫(kù)周邊地下水水位壅高計(jì)算

根據(jù)庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)水文地質(zhì)邊界條件進(jìn)行必要的概化處理：

1）地質(zhì)沉積的特征是上細(xì)下粗的雙層結(jié)構(gòu)，即表層粘性土，下部強(qiáng)透水層；

2）計(jì)算斷面基本垂直于庫(kù)岸，假定為平行地下水流方向。

根據(jù)以上對(duì)計(jì)算區(qū)水文地質(zhì)邊界條件的概化，可以選用公式（2）：

式中：K1——下部透水層滲透系數(shù)，m/d；K2——上部透水層滲透系數(shù)，m/d；M——下部透水層厚度，m；h1——當(dāng)前庫(kù)水位條件下水庫(kù)庫(kù)邊上部透水層厚度，m；Y1——正常高庫(kù)水位條件下水庫(kù)庫(kù)邊上部透水層厚度，m；hx——當(dāng)前庫(kù)水位條件下計(jì)算斷面處上部透水層厚度，m；Yx——正常高庫(kù)水位條件下計(jì)算斷面處上部透水層厚度，m。

表層透水性很小，K2≈0 時(shí)，即該區(qū) K2＜＜K1，一般相差 2～3 個(gè)數(shù)量級(jí)，則地下水以不變值壅高傳播，式（2）可簡(jiǎn)化為式（3）：

h1-hx=Yx-Y1即 Yx=Y1-h1＋hx（3）

5.3 水庫(kù)周邊地區(qū)地下水浸沒(méi)分析

5.3.1 關(guān)于地下水浸沒(méi)臨界值的確定

在 GB50487—2008《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄 D 浸沒(méi)評(píng)價(jià)中，有關(guān)浸沒(méi)地下水臨界埋深按式（4）計(jì)算：

Hcr=Hk+△H （4）

式中：Hcr——浸沒(méi)臨界地下水位埋深，m；Hk——地下水位 以 上土 壤毛管 水 上 升 帶 的 高 度，m；△H——安全超高值，m，對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)該值即為根系層的厚度。

5.3.2 毛管水上升高度的確定

采用注水法、含水量法等綜合實(shí)測(cè)及試驗(yàn)結(jié)果，基本確定在庫(kù)水位達(dá)到 46.2 m 時(shí)，毛管水上升高度 1.4 m。庫(kù)水位穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)短直接影響毛管水的上升高度。如果正常高庫(kù)水位 46.2 m ，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，毛管水的上升高度會(huì)大于上述建議值。

5.3.3 安全超高值的確定

根據(jù)探坑觀察，農(nóng)作物根系層厚度為 0.35～0.5 m。參考有關(guān)資料，農(nóng)田區(qū)根系層厚度按 0.5 m 計(jì)。5.3.4 浸沒(méi)臨界地下水位埋深計(jì)算

將以上確定的毛管水上升高度及安全超高值代入公式（4），計(jì)算結(jié)果為 1.9 m。

5.3.5 地下水浸沒(méi)范圍及影響程度的確定與評(píng)價(jià)

農(nóng)田區(qū)地下水位埋深小于毛管水上升高度的浸沒(méi)區(qū)，為嚴(yán)重浸沒(méi)影響區(qū)，即地下水位埋深小于 1.4 m 的浸沒(méi)區(qū)。其它地區(qū)為一般浸沒(méi)影響區(qū)。經(jīng)分析計(jì)算蓄水位 46.2m，壩后浸沒(méi)影響土地 173.87 hm2；蓄水位 46.5m，壩后浸沒(méi)影響土地 246.53 hm2。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合比較，生態(tài)蓄水位 46.2 m，為最優(yōu)方案。2009 年實(shí)施了蓄水試驗(yàn)應(yīng)急防護(hù)工程，經(jīng)過(guò) 5年的蓄水運(yùn)用，生態(tài)效益顯著。

建議加大泥沙淤積、庫(kù)區(qū)水質(zhì)及壩后浸沒(méi)影響的監(jiān)測(cè)與研究；開(kāi)展?jié)竦貏?dòng)植物調(diào)查，建立人工濕地動(dòng)植物檔案；加強(qiáng)水庫(kù)生態(tài)調(diào)度與蓄滯洪調(diào)度結(jié)合研究；采取打供水井、建截滲溝等工程措施解決水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題。

［1］遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.石佛寺水庫(kù)蓄水試驗(yàn)應(yīng)急防護(hù)工程實(shí)施方案設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.2008，11.

［2］遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.石佛寺水庫(kù)蓄水工程浸沒(méi)地質(zhì)勘察及影響評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.2011，12.

X 171.4

A

1002－0624（2014）07－0027－02

2014-03-11