水電站下泄生態(tài)流量的確定及措施分析

成芬+王繼勛

摘 要：在水電工程建設(shè)過程中，為減輕對下游河段生態(tài)環(huán)境的影響，需要采取保障下泄生態(tài)流量的措施。鑒于此，本文對如何確定水電站的下泄生態(tài)流量進(jìn)行了研究，包括需要確定的內(nèi)容及方式，然后對水電站的泄流措施進(jìn)行了探討，確保水電站的下泄生態(tài)流量滿足生態(tài)環(huán)境需水量，從而為其他類似工程提供有益參考。

關(guān)鍵詞：水電站；下泄生態(tài)流量；確定；措施

引言

為了響應(yīng)當(dāng)前低碳環(huán)保的社會發(fā)展口號，保護(hù)人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境，優(yōu)化發(fā)展水力發(fā)電、提倡使用清潔型能源已經(jīng)成為我國目前能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。在水電站整個(gè)開發(fā)建設(shè)過程中，重要的關(guān)注點(diǎn)就是對大壩（閘）的下泄生態(tài)流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠?qū)ο掠魏恿魃鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也可以保護(hù)下游居民的居住環(huán)境等。因此，要規(guī)范水電站各個(gè)時(shí)期的管理工作，合理確定下泄生態(tài)流量，對水電資源進(jìn)行科學(xué)利用。

1下泄生態(tài)流量定義

為了滿足減水河段的生態(tài)環(huán)境需水，水電站運(yùn)行過程中需要下泄一定的生態(tài)流量。在河道長年流動中，需要一定的水量來保護(hù)河流的生態(tài)系統(tǒng)，為河流中的生物提供必要的水量，一般把所必需的最小水量閾值稱為最小生態(tài)需水量。而與之相對應(yīng)的就是水電站需要下泄的最小水量，將其稱為最小下泄水量。

2水電站下泄生態(tài)流量的確定

2.1確定內(nèi)容

在對水電站下泄生態(tài)流量進(jìn)行確定時(shí)，首先需要明確具體需要了解的參數(shù)。有關(guān)工作人員要根據(jù)對實(shí)測大斷面資料及水文資料情況進(jìn)行分析，選取壩址水尺斷面作為研究斷面，計(jì)算各水力參數(shù)，并得到生態(tài)環(huán)境需水的推薦值。其他還需要考慮的方面包括：維持水生生物生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需要的流量；維持河流水環(huán)境質(zhì)量的最小稀釋凈化流量；調(diào)節(jié)氣候所損耗的蒸散量；維持地下水位動態(tài)平衡所需要的補(bǔ)給水量等；航運(yùn)、景觀和水上娛樂環(huán)境需水量；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活需水量。

2.2減水段生態(tài)環(huán)境需水量推薦值

本文以水牛家水電站為例，該水電站的壩址水尺斷面初步擬定9種下泄流量方案，其中一種方案是按照國家發(fā)改委、水利部在“全國水資源綜合規(guī)劃環(huán)境用水要求”中所推薦的流量值來制定的，流量值為1.32m3/s，是壩址斷面平均流量的10%。還有一種方案是依據(jù)下游陰坪電站的下泄生態(tài)流量來確定的。

根據(jù)水牛壩址實(shí)測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及關(guān)系圖，可以得出下泄方案中相應(yīng)的水面寬、水深等變化趨勢，如圖1、圖2及表1。

圖1 水牛家壩址下泄流量——水面寬關(guān)系線

圖2 水牛家壩址水面寬——下泄流量增量比曲線

表1 水牛家壩址下泄流量方案對比

由表1、圖1、2可以看出，當(dāng)壩址斷面的下泄流量為1.32m3/s時(shí)，其對應(yīng)的水面寬、平均水深分別為3.6m、0.22m。當(dāng)將下泄流量提高到1.50m3/s時(shí)，水面寬曲線及增量比曲線出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，水面寬擴(kuò)展為5.0m，水面寬增量比達(dá)到7.78；繼續(xù)增加下泄流量，水面寬增量比逐漸下降，可以認(rèn)為下泄1.50m3/s最為經(jīng)濟(jì)有效。據(jù)此，將1.50m3/s作為水牛家生態(tài)環(huán)境需水流量的初步推薦值。

3生態(tài)泄流措施方案

3.1下泄生態(tài)流量的孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要想保障大壩（閘）下游能夠正常泄流，就需要加強(qiáng)放水口的設(shè)計(jì)要求與規(guī)格。因此，在設(shè)計(jì)放水孔結(jié)構(gòu)時(shí)，要對放水孔的尺寸、放水形式、高程、位置以及下泄的生態(tài)流量等進(jìn)行綜合研究。此外，還需要了解水電站的使用年限，確保水電站在運(yùn)行期間不會因?yàn)榉潘桩惓６鴮λ娬镜男沽髟斐捎绊?。為了確保水電站下泄生態(tài)流量的正常放水，有關(guān)工作人員還需要對水質(zhì)情況進(jìn)行充分研究，確保放水孔不會因?yàn)樗|(zhì)問題而發(fā)生堵塞的情況。一般情況下，有些水電站在設(shè)計(jì)放水孔時(shí)，會采用預(yù)埋防水鋼管的方式來提高放水孔的靈活性，同時(shí)，還會采用高標(biāo)號抗沖耐磨鋼筋混凝土進(jìn)行襯砌，以此來確保防水結(jié)構(gòu)在下泄款流量大、水流速度快的時(shí)候也能夠安全運(yùn)行。此外，在放水孔的設(shè)計(jì)建設(shè)中，還需要在混凝土建筑冷卻后，對鋼板襯砌進(jìn)行接觸灌漿，主要是為了使鋼板襯砌與混凝土之間無縫隙連接。需要注意的是，在對放水孔進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還需要專門研究放水孔的應(yīng)力，確保放水孔結(jié)構(gòu)安全可靠且維修方便，以此來使放水孔能夠長期高效運(yùn)行。

3.2合理設(shè)置生態(tài)環(huán)境流量監(jiān)控系統(tǒng)

保障水電站正常下泄生態(tài)流量的一項(xiàng)重要措施就是實(shí)施環(huán)境流量監(jiān)控，在水電站泄流系統(tǒng)中安裝下泄流量自動測報(bào)和遠(yuǎn)程傳輸裝置，以此來及時(shí)準(zhǔn)確掌握水電站的下泄生態(tài)流量數(shù)據(jù)，有利于環(huán)保部門及水電站對工程的生態(tài)流量泄放進(jìn)行調(diào)度管理。同時(shí)，在下泄生態(tài)流量測報(bào)的基礎(chǔ)上，還可以參考河道生態(tài)監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)，對泄水調(diào)度進(jìn)行合理優(yōu)化，使其更符合河道生態(tài)環(huán)境需求。水電站的泄流監(jiān)控管理還需要考慮攔河閘下游生態(tài)情況，對河道斷面進(jìn)行合理選擇，通過設(shè)置水位自動測量站，來對河道水位進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。其中，水位自動測量站的建設(shè)項(xiàng)目包括：人工斷面即鋼筋混凝土人工堰、自記水位臺、數(shù)字化自記水位計(jì)（有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送接口）、連接橋等。水位自動測量站需要和水電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，時(shí)流量監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)發(fā)送至電站遠(yuǎn)程集控中心。但水位自動測量站具有數(shù)據(jù)儲存功能，能夠長期備份流量監(jiān)測原始數(shù)據(jù)，預(yù)防水電站監(jiān)測數(shù)據(jù)的丟失，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全性。

結(jié)束語

水電站的建設(shè)對被開發(fā)河流流域的生態(tài)環(huán)境將造成一些不利影響，因此，為維持流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證流域內(nèi)的生態(tài)需水要求及其周圍居民的正?；顒?，必須選擇合適的計(jì)算方法來確定生態(tài)需水量，從而確定出水電工程的下泄生態(tài)流量。目前生態(tài)需水量的計(jì)算方法有很多，有關(guān)工作人員一定要針對被開發(fā)河流流域的具體情況和相關(guān)要求來選擇出最適合的計(jì)算方法，充分發(fā)揮泄流對生態(tài)環(huán)境的維護(hù)作用。

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