某水電站設計方案存在的環(huán)境問題與優(yōu)化措施分析

摘 要：水電是一種清潔能源，在水電資源開發(fā)過程中，必須要保護好生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的和諧共存。文章以某水電站為例，基于對原工程設計方案存在的主要環(huán)境問題分析，提出了減少回填面積、構(gòu)建生態(tài)通道和魚道、增設生態(tài)小機組以及盡量維系河道生態(tài)等優(yōu)化措施，并分析了優(yōu)化措施的合理性，對保證電站建設的環(huán)境合理性具有重要意義。

關鍵詞：水電站;設計方案;生態(tài)環(huán)境;環(huán)境合理性

一、工程設計方案

某水電站控制流域面積16559km2，壩址處多年平均流量364m3/s，水庫正常蓄水位為665m，相應庫容11.54億m3，調(diào)節(jié)庫容5.60億m3，具有多年調(diào)節(jié)能力，電站裝機容量為300MW，多年平均發(fā)電量11.62億kW.h。在工程設計中，為了防止大壩左岸部位的兩個自然村的房屋和耕地被淹沒，將擋水副壩設計在了左岸的河床部位，采用混凝土面板堆石壩壩型設計，全長10040m，為了安置工程移民，電站建設過程中利用工程開挖以及下游泄洪和尾水渠疏通產(chǎn)生的淤泥和石渣在副壩內(nèi)回填造地，副壩的末端設置6m×4.34m的取水閘孔在建成的水庫中取水。

二、工程設計方案存在的主要環(huán)境問題

（一）為充分考慮泄洪渠的生態(tài)流量

在該水電站的工程設計中，出于最大限度提升電站機組出力的目的，對尾水渠進行開挖以增加發(fā)電水頭，同時通過左堤和泄洪渠隔開，發(fā)電尾水全部由尾水渠下瀉。顯然，在這種設計思路下，電站下游長10.5km的泄洪渠在非汛期基本處于脫水狀態(tài)，不利于水生生態(tài)和景觀設計。

（二）未考慮左岸河道的過魚要求

在電站施工運行之后，左岸的保留河道在電站下游1.5km處于大渡河相接，因此可以起到魚類通道的作用。但是，在河床上修建的副壩放水閘部位的水庫和河道水位并未相接，因此上述功能并不能有效發(fā)揮。

（三）未充分考慮左側(cè)濕地的保護要求

為了安置移民，某水電站在建設過程中采用棄渣回填造地的方式獲得大量安置土地，其經(jīng)濟性是不容置疑的，但是在造地之后原左汊河河網(wǎng)僅在左岸部位保留了一條通道供泄洪使用。按照上述設計方案，左岸具有濕地功能的河網(wǎng)將會迅速消失，是原有的濕地生態(tài)功能受到嚴重損害。

（四）未充分考慮魚類的生境保護要求

原河道左岸是流域河道魚類產(chǎn)卵和索餌的重要場地，在工程建設之后，河道和灘地被大量回填占用，雖然具有一定的經(jīng)濟性，但是河道魚類的生境面積也因之大幅縮小，同時河道的疏浚和水渠化治理也會使?jié)竦孛娣e進一步縮小，進而嚴重破壞魚類的產(chǎn)卵和索爾場地環(huán)境，將會對大渡河的魚類資源造成顯著的不利影響。

三、建設方案優(yōu)化調(diào)整與合理性分析

（一）建設方案優(yōu)化調(diào)整

該水電站是流域梯級開發(fā)的最末一級，壩址臨近兩河交匯處，河口生態(tài)特征比較明顯。鑒于該電站環(huán)境影響的敏感性和環(huán)評的重要性，基于上節(jié)的環(huán)境問題的分析，提出對原設計方案的優(yōu)化調(diào)整方案，并反饋到工程可研設計中實施同步調(diào)整，優(yōu)化調(diào)整的具體情況如表1所示。

1.增設生態(tài)機組

水電站的發(fā)電廠房后為長度10.5km的泄洪渠，經(jīng)過生態(tài)流量驗算，需要不小于50m3/s的生態(tài)基流流量。鑒于電站在正常蓄水位條件下，泄洪渠部位仍有23m的水頭可以利用，同時，結(jié)合壩址區(qū)來水量的分析計算，除去尾水渠發(fā)電和生態(tài)用水之后，仍存在相當數(shù)量的剩余水量。經(jīng)過對剩余水量和水頭高度綜合計算，建議設置12MW的生態(tài)機組即可保證下游泄洪渠的生態(tài)流量在50m3/s以上，并可以大幅改善泄洪渠及周邊的生態(tài)質(zhì)量。

2.設置魚道和魚類仿自然通道

在庫尾放水閘和左側(cè)河網(wǎng)之間利用高差甚至魚道，主要包括入口、休息室和通道出口以及觀察室等。仿生自然通道位于庫尾放水閘右側(cè)以東60m處，總長度為828.81m，其中垂直豎縫段長度為184m，仿自然通道段長644.81m，通道的突進流速和臨界流速分別為1.22m/s和1.0m/s。仿自然通道段設計為梯形斷面，以模擬天然河道，溢流口的寬度為設計為0.7m。為模擬自然環(huán)境下豐富的水流流態(tài)，卵石墻溢流口錯開位置。全部通道共設有64個池室，其中包括5個魚類休息室。魚類休息室的長9.0m，深2.0m，底部寬3.5m，頂部寬7.5m。在通道的底部鋪設50cm漂石。兩岸鑲嵌50cm塊石，在入口處設置導魚石籠墻，以增大魚類進入通道的可能性。過魚設施的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.最大限度維持左岸河道連通性

在優(yōu)化設計方案中大幅取消河道的疏浚和渠化設計內(nèi)容，盡量維持左岸河道的原貌和形態(tài)，以最大限度保護現(xiàn)有的濕地環(huán)境。為了盡量保持左岸河網(wǎng)的連通性，在主壩左側(cè)的回填部位、2#棄渣場、太平副壩以及魏壩和張壩之間設置四條連通通道，以增加左側(cè)河網(wǎng)帶與水電站建成后的庫區(qū)之間的連通性，盡量減小電站工程對左岸河流濕地造成的負面影響。其中，1#連通工程是位于左側(cè)回填地區(qū)為河道型連接通道，設計寬度為20.5m，長度1567m，設計流量為5m3/s;2#連通工程位于2#棄渣場部位，該連通工程也是河道型設計，長度515m，寬度為11m，流量2.0m3/s;3#連通工程位于魏壩和張壩之間，為過水橋涵設置，長度為55m，在遭遇汛期大流量的情況下亦可以通過橋面過水;4#連通工程位于太平副壩比為，設計為暗涵和閘壩設計，主要作用是連接庫區(qū)和副壩右側(cè)的庫灣。

4.減少回填造地面積

原設計方案需要占用左側(cè)河道和淺灘造地304.5hm2，為保護左岸濕地生態(tài)，優(yōu)化方案減少棄渣造地面積，由原來的304.5hm2調(diào)整為225.5hm2，減少了79hm2，最大限度減小對魚類生境的影響。由于回填區(qū)主要是修筑防洪堤之后形成的死水區(qū)，但是原有河道和淺灘的地貌保留了下來。因此，減少回填面積可以顯著改善濕地的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，有利于魚類的產(chǎn)卵、索餌場地保護。

（二）優(yōu)化方案的合理性分析

鑒于某水電站原設計方案存在的環(huán)境問題，對設計方案本身進行了較大程度的優(yōu)化，因此有必要對調(diào)整后的方案的環(huán)境合理性進行分析，結(jié)果如表2所示?？傮w來看，通過原設計方案的優(yōu)化調(diào)整，水電站建設中存在的生態(tài)問題基本得到解決，工程本身對當?shù)厮鷳B(tài)和魚類資源的影響得到顯著緩解，因此優(yōu)化工程方案比較合理，可以在工程可研設計中采用。

結(jié)束語：

水電站是水力資源利用的重要形式，而水電站的建設不僅需要大量的資金投入，同時也會對工程周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成一定的不利影響。水電工程建設中的生態(tài)環(huán)境保護是水電企業(yè)一項不可忽視的重要基礎性工作，對倡導全員參與的環(huán)保理念，彰顯水電企業(yè)的社會責任和價值具有重要意義。本文結(jié)論不僅對某水電站建設的環(huán)境合理性提供科學支撐，對類似工程設計建設也有一定的借鑒價值。當然，生態(tài)系統(tǒng)的影響因素是多維化和復雜化的，水利工程生態(tài)環(huán)境影響的研究也必將是一個長期而持久的過程，而建設低環(huán)境影響度的水利工程應該是相關研究的最終目標。

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作者簡介：趙明（1989-），漢族，四川省綿陽市人，助教。研究方向：水利工程，建筑工程。