攔河閘對(duì)河道生態(tài)的影響分析及運(yùn)行優(yōu)化探討

韓夢(mèng)君

（新疆塔里木河流域干流管理局, 新疆 庫(kù)爾勒 841000）

0 前言

攔河閘建筑物常建于天然河道上，在河道運(yùn)行中發(fā)揮著水位調(diào)節(jié)、下泄水量控制、防洪、擋潮、蓄水、灌溉等重要作用，但同時(shí)也對(duì)河道生態(tài)環(huán)境存在一定影響。攔河閘一般選址于順直河道、河床穩(wěn)定且斷面單一的河段，在枯水期，關(guān)閉攔河閘閘門(mén)，可使上游水位抬高，為灌溉、發(fā)電、供水等提供條件；在洪水期，開(kāi)啟攔河閘閘門(mén)泄洪，上游水位便能降至汛限水位以下，并通過(guò)控制下泄水量使其低于下游河道安全泄洪量，再通過(guò)排淤排沙作用實(shí)現(xiàn)河床水沙平衡。

1 攔河閘運(yùn)行的生態(tài)影響

攔河閘建設(shè)與運(yùn)行將對(duì)河道生態(tài)產(chǎn)生一定程度影響，打破河道原有的生態(tài)平衡，為此，必須全面了解攔河閘對(duì)河道生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，實(shí)現(xiàn)攔河閘運(yùn)行的優(yōu)化。

1.1 積極影響

1.1.1 提升河道防洪排澇能力

攔河閘由上游連接段、閘室、下游連接段三部分構(gòu)成（圖1），其中，閘室是攔河閘的主體，由底板、閘墩、閘門(mén)、工作橋及胸墻等構(gòu)成，起著擋水及水流調(diào)節(jié)作用。上游連接段包括鋪蓋、護(hù)底、護(hù)坡、翼墻等部分，發(fā)揮著滲徑延長(zhǎng)防滲及防沖等作用。下游連接段由消力池、海漫、防沖槽及翼墻、護(hù)坡等構(gòu)成，能起到承受水流沖刷的作用。河道內(nèi)修建攔河閘等擋水建筑物，能改變過(guò)去攔河堵壩蓄水[1]的局面，通過(guò)水閘的調(diào)節(jié)，能提升河道防洪排澇行洪能力，減少拆壩、堵壩等對(duì)人力、物力和財(cái)力的消耗。

1.1.2 灌溉供水

攔河閘一般具有防洪、灌溉、供水、發(fā)電等功能，通過(guò)灌溉改善灌區(qū)生態(tài)條件，滿足作物生長(zhǎng)基本用水條件，為灌區(qū)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)提供保證，此外，還為城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)供水創(chuàng)造條件。

圖1 攔河閘組成示意圖

1.1.3 保護(hù)生態(tài)環(huán)境

攔河閘修建、庫(kù)區(qū)蓄水后，水平面上升，水面積擴(kuò)大，水流流速減緩，在原河道的深潭和淺灘將重新形成新的深水區(qū)與淺流區(qū)，攔截水中浮游生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，改善水生餌料生物的生存環(huán)境，促進(jìn)浮游生物生長(zhǎng)和種群數(shù)量的增加，河堤淤泥還能為水生物提供良好的繁衍環(huán)境，擴(kuò)大兩棲生物的生存空間。此外，過(guò)壩水流所產(chǎn)生的摻氧凈水[2]作用對(duì)魚(yú)類等水生物生長(zhǎng)也十分有利。

1.2 消極影響

1.2.1 降低河道自凈納污能力

攔河閘的修建必將影響和改變?cè)拥佬螒B(tài)、水流流態(tài)，甚至?xí)?dǎo)致河道淤積，引起河道蓄水行洪能力降低。隨著河道水流流速的下降，水體自凈納污能力弱化，水體所能容納化學(xué)需氧量逐漸低于排污量。即使在攔河閘建筑物不產(chǎn)生污染物的情況下，水體自凈能力的降低會(huì)加劇河道污染。此外，在枯水期，河道下游生態(tài)用水因攔河閘蓄水引水而減少，很容易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)一步降低河道納污能力。

1.2.2 阻礙魚(yú)類洄游

攔河閘建筑物修建時(shí)，若未設(shè)過(guò)魚(yú)通道，將阻礙魚(yú)類等水生物洄游繁殖，部分水生物經(jīng)由引水閘游至田間或渠道后干涸死亡，破壞河道生態(tài)平衡。

1.2.3 泥沙淤積

攔河閘如忽略河道水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用而運(yùn)行及調(diào)度管理，或是未能避開(kāi)大河沙峰引水，也沒(méi)有控制入渠泥沙，在洪峰期敞開(kāi)大閘關(guān)閉進(jìn)水閘，控制水位，借助洪峰流量沖洗閘前淤泥，則這種在洪峰期大流量引高含沙量洪水的做法必然會(huì)加劇下游河道泥沙淤積。與此同時(shí)，洪峰期內(nèi)攔河閘前壅水，降低洪水流速，泥沙落淤，隨著落洪期壓閘水位升高，引水流量增大，閘前泥沙大量進(jìn)入下游干渠，進(jìn)一步提高入渠泥沙濃度。

2 河道生態(tài)運(yùn)行優(yōu)化

2.1 建立科學(xué)的評(píng)估制度，調(diào)整攔河閘運(yùn)行模式

通過(guò)對(duì)攔河閘現(xiàn)有功能及其對(duì)河道生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)估，實(shí)行水污染聯(lián)防并制定攔河閘應(yīng)急調(diào)度預(yù)案，調(diào)整攔河閘運(yùn)行模式，對(duì)于已經(jīng)基本喪失行洪、蓄水、灌溉等功能的攔河閘或?qū)拥郎鷳B(tài)十分不利的攔河閘建筑物，應(yīng)及時(shí)拆除。通過(guò)攔河閘運(yùn)行模式的改變，河道連通性逐漸恢復(fù)，水體流動(dòng)性及自凈能力逐漸增強(qiáng)。從防洪度汛、蓄水灌溉、供水等角度實(shí)行水污染聯(lián)合防治，杜絕污染物長(zhǎng)期滯留，應(yīng)用清水稀釋并注重河道干流自凈能力的發(fā)揮，促使污染物及時(shí)降解[3]。同時(shí)，實(shí)施高濃度污染物錯(cuò)峰調(diào)度，防止污染物疊加，緩解其對(duì)下游河道水體的不利影響。此外，制定攔河閘應(yīng)急調(diào)度預(yù)案，在汛期開(kāi)啟閘門(mén)之前就開(kāi)始應(yīng)急調(diào)度，以水資源優(yōu)化配置目標(biāo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的防洪調(diào)度，進(jìn)行污染物下泄方案比選，選擇對(duì)河道生態(tài)影響最小的方案，預(yù)防污染物下泄所引發(fā)的水污染事件。

2.2 通過(guò)改擴(kuò)建凸顯攔河閘的生態(tài)功能

2.2.1 增加過(guò)魚(yú)通道設(shè)置

對(duì)于無(wú)沖砂泄洪閘的單一攔河壩，應(yīng)當(dāng)在壩底部位增設(shè)過(guò)魚(yú)通道，并根據(jù)河道生態(tài)用水規(guī)模及魚(yú)類生物過(guò)壩要求進(jìn)行通道尺寸設(shè)計(jì)，既能保證枯水期魚(yú)類生物過(guò)壩及洄游，又能滿足下游河道生態(tài)用水所需，還能起到輸沙防淤的作用。

攔河閘魚(yú)道設(shè)計(jì)可以采用傳統(tǒng)的過(guò)魚(yú)通道，也可以采用垂直升降式過(guò)魚(yú)通道設(shè)施，兩種設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、建造成本、過(guò)魚(yú)率、運(yùn)行管理、適用范圍等方面存在較大差異（表1），攔河閘建筑物在魚(yú)道建造前，必須進(jìn)行魚(yú)類行為學(xué)研究，深入分析各種魚(yú)類及水生物的生態(tài)習(xí)性、溯游能力等，通過(guò)構(gòu)建擬選擇魚(yú)道物理模型進(jìn)行過(guò)魚(yú)效果評(píng)價(jià)，并進(jìn)行過(guò)魚(yú)通道設(shè)施設(shè)計(jì)的綜合比選，魚(yú)道建造過(guò)程中在魚(yú)類洄游通道正確設(shè)置進(jìn)出口。

2.2.2 設(shè)置攔魚(yú)網(wǎng)

對(duì)于灌溉用攔河閘，一般采用進(jìn)水閘自流引水方式，大量魚(yú)類生物在輸水季從進(jìn)水閘進(jìn)入渠道后游至田間干涸而死，為防止這種情況的發(fā)生，可以在進(jìn)水閘引水口前設(shè)置攔魚(yú)網(wǎng)，促使魚(yú)類生物繞開(kāi)進(jìn)水閘而進(jìn)入過(guò)魚(yú)通道。

表1 不同過(guò)魚(yú)通道設(shè)計(jì)的比較

2.3 建設(shè)生態(tài)友好型攔河閘

在攔河閘設(shè)計(jì)階段考慮其功能的同時(shí)，盡可能兼顧其生態(tài)影響，減小攔河閘建筑物對(duì)河道生態(tài)所造成的不利影響，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，例如泰晤士河擋潮閘設(shè)計(jì)，不僅外形美觀，不阻斷河道，還增設(shè)通航孔與旋轉(zhuǎn)升降扇形閘門(mén)，將擋潮閘建設(shè)對(duì)河道生態(tài)的不利影響降至最低范圍。又如鹿特丹擋潮閘包含了水平旋轉(zhuǎn)的弧形閘門(mén)設(shè)計(jì)，外觀獨(dú)特，閘門(mén)常年開(kāi)啟，擋潮時(shí)將閘門(mén)旋轉(zhuǎn)，擋潮閘的建設(shè)對(duì)整個(gè)河道生態(tài)及通航影響較小。再如我國(guó)蘇州河水閘平時(shí)閘門(mén)平臥水底，潮汛時(shí)閘門(mén)翻立，發(fā)揮擋潮和控制水位的作用；京杭運(yùn)河常州新閘閘門(mén)可浮動(dòng)旋轉(zhuǎn)啟閉，平時(shí)閘門(mén)開(kāi)啟，倚靠于岸邊門(mén)庫(kù)，對(duì)整條運(yùn)河運(yùn)行沒(méi)有任何阻隔，汛期便旋轉(zhuǎn)至關(guān)閉檔位，發(fā)揮擋洪作用。

2.4 建設(shè)梯級(jí)攔河閘，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度

過(guò)去常年有水的流域河道目前由于季節(jié)性缺水已經(jīng)都成為季節(jié)性河道和排污河道，洪水資源化是恢復(fù)河流運(yùn)行能力的可行之策，具體而言，可以在沿河修建梯級(jí)攔河閘，建成人工湖面，美化環(huán)境的同時(shí)恢復(fù)河道水量；也可以在中下游河道，充分利用中小洪水不同步的特性，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，盡可能將洪水滯留蓄積于河道內(nèi)，解決河道生態(tài)問(wèn)題。針對(duì)攔河閘河口的淤積及由此引發(fā)的一系列生態(tài)問(wèn)題，可以利用攔河閘以上水量，定期開(kāi)閘放水，集中下泄。

3 結(jié)論

綜上所述，攔河閘擋水建筑物在發(fā)揮灌溉、供水、蓄洪功能的同時(shí)還會(huì)對(duì)河道生態(tài)造成不利影響，為此必須從規(guī)劃設(shè)計(jì)、可行性論證、改擴(kuò)建、調(diào)度運(yùn)行等方面采取工程與非工程措施減少攔河閘對(duì)河道生態(tài)的不利影響，并對(duì)已建攔河閘的生態(tài)影響進(jìn)行重新評(píng)估，不斷優(yōu)化其運(yùn)行。