石佛寺水庫(kù)人工濕地生態(tài)水位研究

姜　灝

（遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，遼寧沈陽(yáng) 110166）

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石佛寺水庫(kù)人工濕地生態(tài)水位研究

姜灝

（遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，遼寧沈陽(yáng) 110166）

【摘 要】本文介紹了石佛寺水庫(kù)的工程情況及人工濕地的重要性。通過(guò)對(duì)生態(tài)水面景觀效果、不同生態(tài)蓄水位預(yù)泄時(shí)長(zhǎng)和不同生態(tài)蓄水位壩后浸沒(méi)影響等方面的對(duì)比分析，確定了最為科學(xué)合理的蓄水水位和調(diào)度方式。

【關(guān)鍵詞】石佛寺水庫(kù)；人工濕地；生態(tài)水位

1 工程概況

石佛寺水庫(kù)是遼河干流唯一的一座控制性工程，水庫(kù)總庫(kù)容1.85億m3，設(shè)計(jì)庫(kù)容1.60億m3，設(shè)計(jì)洪水位50.22m。壩型為均質(zhì)土壩，樞紐為Ⅱ等工程，永久性建筑物為2級(jí)，按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，300年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，屬河道型平原水庫(kù)。淹沒(méi)區(qū)涉及沈北新區(qū)黃家鄉(xiāng)、法庫(kù)縣依牛堡鄉(xiāng)和鐵嶺縣新臺(tái)子鎮(zhèn)、阿吉鎮(zhèn)、凡河鎮(zhèn)共3個(gè)縣區(qū)、5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、24個(gè)自然屯。一期工程主要為滯洪功能，遠(yuǎn)景擔(dān)負(fù)“北水南調(diào)”工程反調(diào)節(jié)任務(wù)。水庫(kù)的興建客觀上為水庫(kù)所在區(qū)域的用水提供了便利條件，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極作用。按照省政府、省水利廳的總體安排部署和有關(guān)要求，石佛寺水庫(kù)不僅要發(fā)揮防洪效益，還要發(fā)揮綜合效益，要盡快蓄水，改善生態(tài)環(huán)境。

2 石佛寺水庫(kù)人工濕地的重要作用

遼河自然保護(hù)區(qū)天然濕地很少，主要是盤錦雙臺(tái)子河口濕地和鐵嶺蓮花湖濕地，石佛寺人工濕地位于兩者之間，起到承上啟下的銜接作用，構(gòu)成了遼河自然保護(hù)區(qū)濕地群。其作用如下：?使河水逐級(jí)得到凈化；?為水生植物、鳥(niǎo)類等提供棲息場(chǎng)所，保護(hù)區(qū)域的生物多樣性；?抑制風(fēng)沙；?改善區(qū)域氣候；?整個(gè)濕地起到對(duì)地下水的過(guò)濾作用，改善地下水水質(zhì)，保障供水安全；?可作為科研文化教育基地，使公眾接受環(huán)境教育。

3 水庫(kù)濕地生態(tài)蓄水位的方案比選

在不影響正常發(fā)揮防洪效益的前提下，根據(jù)工程的實(shí)際情況和周邊自然條件，考慮蓄水后的影響范圍和可操作程度，本著既要形成一定的水面效果，又要盡量減少投資、操作方便的原則，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。

3.1 不同生態(tài)蓄水位水面景觀效果對(duì)比分析

石佛寺人工濕地的構(gòu)建考慮到要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)治理面積，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所列，庫(kù)水位46.00m時(shí)，生態(tài)水面面積較小，達(dá)不到景觀效果；庫(kù)水位47.00m時(shí)，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。故較適宜的生態(tài)水位為46.20m和46.50m。

表1　不同生態(tài)蓄水位水面景觀效果對(duì)比分析

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

水庫(kù)按照初設(shè)運(yùn)行，下游河道防洪安全的最大允許泄量為5500m3/s。但實(shí)際運(yùn)行中，在充分考慮下游河道防洪安全，不影響下游工程施工及人員安全條件下，非汛期正常運(yùn)行情況預(yù)泄流量應(yīng)不超過(guò)500m3/s。從安全角度分析，本次計(jì)算鐵嶺站洪峰流量（300m3/s），按石佛寺水庫(kù)汛期需要進(jìn)行預(yù)泄的最低泄量進(jìn)行考慮。為了確保水庫(kù)和下游河道堤防的防洪安全，不同生態(tài)蓄水位放空水庫(kù)需要的預(yù)泄時(shí)間見(jiàn)表2。

表2　不同生態(tài)蓄水位預(yù)泄時(shí)長(zhǎng)對(duì)比分析

石佛寺水庫(kù)上游唯一的水位控制站為鐵嶺站，因此水庫(kù)放空時(shí)長(zhǎng)按鐵嶺站洪峰流量進(jìn)行考慮，鐵嶺站洪峰至石佛寺水庫(kù)時(shí)長(zhǎng)為20～24h，生態(tài)水位46.00m、46.20m和46.50m較符合水庫(kù)放空時(shí)長(zhǎng)要求。

3.3 不同生態(tài)蓄水位壩后浸沒(méi)影響研究

石佛寺水庫(kù)類型屬于平原型，一期工程的功能主要是滯洪。根據(jù)遼河多年的洪水觀測(cè)資料得知，洪峰持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，所以，根據(jù)分析并按照權(quán)威機(jī)構(gòu)的審查評(píng)估意見(jiàn)，一期工程壩基滲漏及庫(kù)周地帶浸沒(méi)影響可暫不考慮。但如果水庫(kù)蓄水，應(yīng)考慮對(duì)庫(kù)區(qū)周邊區(qū)域的浸沒(méi)影響，結(jié)合地質(zhì)勘查、觀測(cè)和試驗(yàn)，確定浸沒(méi)影響范圍及程度，要以盡量減少投資、操作方便為原則。

3.3.1 庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

水庫(kù)絕大部分庫(kù)邊由主壩和左右岸副壩來(lái)控制，僅有珠爾山、南山和團(tuán)山子三座孤丘，大部分為巖質(zhì)岸邊，僅有少量庫(kù)邊與山麓坡洪積層接觸，因庫(kù)水水深較淺，同時(shí)高水位持續(xù)時(shí)間較短，不會(huì)出現(xiàn)較大的庫(kù)邊塌岸現(xiàn)象。

庫(kù)內(nèi)淤積物來(lái)源主要是豐水年汛期河道淤積的中粗砂和灘地淤積的粉細(xì)砂，1994—1995大水年汛期洪水淤積尤為明顯。

3.3.2 觀測(cè)井水位與庫(kù)水位變化關(guān)系

為研究地下水位與庫(kù)水位升降變化規(guī)律，利用一期工程在庫(kù)周邊布設(shè)15個(gè)觀測(cè)井。根據(jù)地下水位與庫(kù)水位聯(lián)系的緊密程度，把右岸觀測(cè)區(qū)分為四個(gè)區(qū)域，即代家荒地（ZK1-1、ZK1-2）、祝家堡—團(tuán)山路南低洼地帶（ZK1-3、ZK1-4、ZK1-16、ZK1-17）、祝家堡—團(tuán)山路北低洼地帶（ZK1-7、ZK1-8）、拉馬河地帶（ZK1-9、ZK1-10）；左岸觀測(cè)區(qū)沿副壩布設(shè)（ZK1-11～ZK1-15）。

代家荒地（ZK1-1、ZK1-2）：地下水水位隨庫(kù)水位升降有所波動(dòng)，但變幅不是很大，分析原因?yàn)樽＜冶ぁ一牡剡^(guò)水?dāng)嗝孑^狹窄。

祝家堡—團(tuán)山路南低洼地帶（ZK1-3、ZK1-4、ZK1-16、ZK1-17）：該區(qū)域地下水水位升降與庫(kù)水位升降聯(lián)系緊密，幾乎與庫(kù)水位同升同降，為浸沒(méi)嚴(yán)重地區(qū)，尤其是靠近大堤的400m內(nèi)浸沒(méi)嚴(yán)重，當(dāng)庫(kù)水位到達(dá)46.00m附近時(shí)，該區(qū)域局部地段已被淹沒(méi)。

祝家堡—團(tuán)山路北低洼地帶（ZK1-7、ZK1-8）：地下水水位與庫(kù)水位升降雖有一定聯(lián)系，但滯后，可能是由于距離庫(kù)區(qū)較遠(yuǎn)、含水層為細(xì)砂層的緣故。

拉馬河地帶（ZK1-9、ZK1-10）：地下水水位與庫(kù)水位升降相關(guān)性不強(qiáng)，基本無(wú)聯(lián)系。

左岸（ZK1-11～ZK1-15孔）：地下水也是隨著庫(kù)水位的起落而起落的。

3.3.3 地下水浸沒(méi)范圍及影響程度的確定與評(píng)價(jià)3.3.3.1 浸沒(méi)影響程度分析

對(duì)比臨界地下水位埋深與正常庫(kù)水位條件下壅高后各點(diǎn)的地下水位埋深，如果壅高后地下水位埋深小于臨界地下水位埋深，則該地區(qū)為浸沒(méi)區(qū)，據(jù)此確定浸沒(méi)范圍。同時(shí)按地下水位埋深與毛管水上升帶的高度關(guān)系及相應(yīng)的危害程度，將浸沒(méi)范圍分為一般浸沒(méi)影響區(qū)和嚴(yán)重浸沒(méi)影響區(qū)。一般浸沒(méi)影響區(qū)浸沒(méi)危害程度相對(duì)較小，嚴(yán)重浸沒(méi)影響區(qū)浸沒(méi)危害程度相對(duì)較大。

對(duì)于農(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1.5m的浸沒(méi)區(qū)）。其他地區(qū)為一般浸沒(méi)影響區(qū)。

不同部位浸沒(méi)影響程度見(jiàn)表3所列。

表3　不同部位浸沒(méi)影響程度

由表中可以看出當(dāng)庫(kù)水位為45.88m時(shí)，只有右岸拉馬河附近區(qū)域基本沒(méi)有影響，其他大部分地區(qū)均存在嚴(yán)重的浸沒(méi)影響。

3.3.3.2 蓄水水位分別在46.2m和46.5m時(shí)，壩后浸沒(méi)影響情況分析

石佛寺水庫(kù)原設(shè)計(jì)為滯洪水庫(kù)，水庫(kù)大壩基礎(chǔ)下為遼河平原，以粉細(xì)砂為主，深度達(dá)60～70m，因壩基繞滲，造成壩外部分土地受到浸沒(méi)影響。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研統(tǒng)計(jì)，當(dāng)生態(tài)蓄水位為46.20m時(shí)，壩外浸沒(méi)土地2608.1畝，其中：左岸762畝；右岸1846.1畝。蓄水水位提高到46.50m后，庫(kù)區(qū)外影響土地3697.25畝，比蓄水水位46.20m時(shí)增加了1089.15畝，其中：左岸1064.4畝，增加了302.4畝；右岸2632.85畝，增加了786.75畝。

3.4 方案比選現(xiàn)狀水庫(kù)庫(kù)底高程在44.0～48.5m之間，平均高程45.5m，后續(xù)生態(tài)植物主要是蘆葦和荷花，蘆葦?shù)倪m宜水深為0.3m，荷花生長(zhǎng)的最佳水深為0.8～1.2m左右。庫(kù)區(qū)主壩迎水面附近區(qū)域，遠(yuǎn)離主河道，為緩流區(qū)，地面平均高程45.0m，適宜荷花生長(zhǎng)，并且便于觀賞，蓄水位46.20m時(shí)，水深1.2m，其便成為庫(kù)區(qū)內(nèi)最適宜種植荷花的區(qū)域。明沈路以東的蘆葦種植區(qū)，原地面高程在46.0～46.3m之間，為了增加水面面積和種植蘆葦，只需簡(jiǎn)單進(jìn)行土地整理，清除原有的雜草，便可在明沈路兩側(cè)形成生態(tài)景觀帶。具體方案見(jiàn)表4。

表4　方案比選

由表4可知，方案1生態(tài)水面較小，無(wú)法形成核心區(qū)域，生態(tài)植物種植區(qū)土方工程量巨大，人工濕地構(gòu)建意義不大；方案4影響明沈公路正常交通，對(duì)上游未征用土地造成浸沒(méi)影響，不易作為生態(tài)蓄水水位。方案2、方案3較符合要求，但方案3壩后受浸沒(méi)影響農(nóng)田面積較方案2多1089畝，增加水面面積較少。經(jīng)綜合比較，方案2即生態(tài)蓄水位46.20m為最優(yōu)方案。

4 石佛寺水庫(kù)生態(tài)調(diào)度

4.1 調(diào)度原則

石佛寺水庫(kù)的生態(tài)調(diào)度是指在滿足防洪安全的前提下，依據(jù)水庫(kù)蓄水試驗(yàn)應(yīng)急防護(hù)工程和庫(kù)區(qū)生態(tài)建設(shè)荷花種植工程實(shí)際需要，適時(shí)開(kāi)展靈活的生態(tài)調(diào)度，石佛寺水庫(kù)蓄水試驗(yàn)的蓄水位采用46.20m，因此生態(tài)調(diào)度一般控制水位為46.20m。其調(diào)度原則為：

a.當(dāng)發(fā)生小于30年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，泄洪閘全部開(kāi)啟，水庫(kù)下泄流量小于5500m3/s。

b.當(dāng)發(fā)生30年一遇到100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，為保證水庫(kù)下游的組合流量不超過(guò)5500m3/s，水庫(kù)泄洪閘閘門部分開(kāi)啟，水庫(kù)開(kāi)始滯洪，同時(shí)，水庫(kù)最高洪水位不超過(guò)50.22m（相應(yīng)庫(kù)容1.60億m3）。

c.當(dāng)發(fā)生超過(guò)100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水庫(kù)最高洪水位不超過(guò)50.69m（相應(yīng)庫(kù)容1.85億m3），其泄量不大于最大入庫(kù)洪峰流量。

4.2 調(diào)度方式

水庫(kù)運(yùn)行方式為非汛期低水位運(yùn)

行，滿足生態(tài)水庫(kù)運(yùn)行需要，汛期分兩種情況，非洪水期維持水位46.20m，滿足水庫(kù)生態(tài)調(diào)度需要；如遭遇洪水，預(yù)泄空庫(kù)迎洪，按洪水調(diào)度方案進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度。具體調(diào)度方式為：7月1日—9月9日分兩種情況進(jìn)行運(yùn)行，未發(fā)生洪水期間蓄水至46.20m水位；發(fā)生洪水期間通過(guò)水情測(cè)報(bào)，根據(jù)不同量級(jí)洪水進(jìn)行預(yù)泄實(shí)時(shí)調(diào)度，滿足滯洪水庫(kù)的防洪要求，按照初設(shè)批復(fù)方式進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行。具體預(yù)泄方式為：

a.當(dāng)鐵嶺站洪峰流量達(dá)300m3/s時(shí)，水庫(kù)按800m3/s預(yù)泄。

b.當(dāng)鐵嶺站洪峰流量達(dá)400m3/s時(shí)，水庫(kù)按900m3/s預(yù)泄。

c.當(dāng)鐵嶺站洪峰流量達(dá)500m3/s時(shí)，水庫(kù)按1000m3/s預(yù)泄。

d.當(dāng)鐵嶺站洪峰流量達(dá)600m3/s時(shí)，水庫(kù)按1100m3/s預(yù)泄。

e.當(dāng)鐵嶺站洪峰流量達(dá)700m3/s時(shí)，水庫(kù)按13孔閘門全開(kāi)敞泄運(yùn)行。

f.當(dāng)鐵嶺站洪峰流量700m3/s以上，此時(shí)水庫(kù)13孔閘門全開(kāi)，按原滯洪方案運(yùn)行?！?/p>

Research on ecologicalwater level in Shifosi Reservoir artificialwetland

JIANG Hao
（Liaoning Shifosi Reservoir Administration，Shenyang 110166，China）

Abstract:In the paper，engineering condition and artificial wetland importance of Shifosi Reservoir are introduced.The most scientific and rational accumulated water leveland schedulingmode are determined through comparative analysis in the aspects of ecological water surface landscape effect，different ecological accumulated water level pre-discharge durations，immersion influence of different ecological accumulated water level behind dam，etc.The most scientific and rational accumulated water level and schedulingmode are determined.

Key words:Shifosi Reservoir，artificial wetland；ecological water level

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.011

中圖分類號(hào)：TV62

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-4774（2016）04-0042-04