【word】 三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施

【word】 三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施 三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施 第O8期(总第351期)吉林水利2011年08月 三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施 向芳,黄川友 (四川大学水利水电学院,四川成都610065) 【摘要]为维持流域生态系统的稳定性.开发水电项目时需要考虑到 下泄生态~-t-gs问题.本文以三岩龙水电 站为例,简述了引水式水电工程坝(堰)下生态流量的确定方法,提出 了相应的工程措施,并对其下泄生态流 量的效果进行了分析. [关键词]水电站;生态流量;措施 【中国分类号]TV131.4[文献标识码]B 目前,我国正在大力发展水电事业,其中许 多在山区河流上开发的小型水电项目属于引水式 开发,而引水式电站运行时,将会在坝下形成减 水河段.进而影响流域生态系统的稳定性.因 此,为维持减水河段的生态环境用水和周围居民 的生产生活用水.水电工程必须下泄一定的生态 流量【”.本文以三岩龙水电站为例简要介绍了水 电工程下泄生态流量的确定方法. 1项目概况 1.1三岩龙水电站基本情况 三岩龙水电站位于四川省甘孜藏族自治州九 龙县三岩龙乡境内,采取引水式开发的方式,其 开发任务主要是发电.并兼顾当地居民生活,农 业生产用水及生态环境用水.闸坝址位于石埂沟 与三岩龙河汇合口上游约850m处.厂址位于三 岩龙乡政府上游约400m处.水库正常蓄水位3 125m,死水位3120m,水库总库容45万m3,调 节库容26万m3.电站装机容量4OMW,额定出 力20555kW,多年平均发电量18165万kW? h,年利用小时数454lh.三岩龙河干流多年平均 流量为4.87m3/s,三条引水支沟多年平均流量分 别为:石埂沟0.585m3/s,崩崩冲沟0.570m3/s, 柏林沟0.925m3/s. 1.2水库运行方式 三岩龙水电站水库运行方式如下: 1)非汛期(11月一翌年5月):由于入库泥 沙和来水很少,水库的库容也很小,因此在正常 蓄水位3125m与死水位3120m之间进行日调节 运行. 2)汛期(6月--10月) (1)当入库流量小于25m3/s时,水库维持正 常蓄水位3125m运行: (2)当入库流量大于25m%时,电站停止引 水,泄洪排沙闸门开启进行大排大泄拉沙.同 时,要求加强与下游居民及三岩龙电站的联系, 确保沿程居民生产,生活安全.平均每年入库流 量大于25m3/s的天数仅约2天. 三岩龙电站在非汛期的日调节运行,在电力 系统中主要承担峰荷和部分腰荷;平水期当入库 流量大于电站引用流量时,承担系统基荷;汛期 (6月一1O月)电站在电力系统中除弃水调峰外, 主要承担基荷. 2下泄生态流量计算 2.1减水河段需水要求 根据对三岩龙水电站工程影响河段的各类用 水调查得知各减水河段的基本用水需求如下: 【收稿日期】201l埘一l3 [作者简介】向芳0987-).女.湖北宜昌人.四川大学水利水电学院水文 水资源专业.在读硕士研究生.研究方向:/r-g~资源开发 利用与保护. 一 8一 吉林水利三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施向芳等2011年 08月 (1)三岩龙河干流减水河段需水分析 a黼现场调查.三岩龙河干流除2组小水电 站(竭脉福湃)及部分小水磨坊外,目前无其 它取躯毁施.水磨坊和小水电站均属于非耗水型 设施34在本工程建成后均实施淘汰.受拟建工程 建设哟的三岩龙河干流减水河段沿河分布有居 民约900人,耕地(旱地)约900亩,沿河居民 的生活,农灌用水均取自于支沟及山泉水.减水 河段分布有数条支沟,其水量能够满足沿线居民 的生产,生活用水需求.故三岩龙河拟建工程减 水河段只需考虑生态环境用水即可. (2)石埂沟减水河段需水分析 根据现场调查,石埂村在石埂沟内有生活, 灌溉用水要求,生活用水量约为20m3/d,灌溉用 水量约为0.02mVd,其灌溉用水季节性明显.工 程施工前.将石埂沟内的生活用水取水口上移改 建至拟建石埂沟堰址以上河段,故减水河段不再 考虑生活用水问题.只需考虑生态环境用水及灌 溉用水. (3)崩崩冲沟减水河段需水分析 根据现场调查.崩崩冲沟汇口附近的崩崩村 在沟内有生活用水取水设施.生活用水量约为 15m3/d,除此之外,崩崩冲沟减水河段内无其他 用水要求.工程施工前,将崩崩冲沟内生活用水 取水口上移改建至拟建崩崩冲沟取水堰址以上河 段,故减水河段不需再考虑生活用水问题,只需 考虑生态环境用水即可. (4)柏林沟减水河段需水分析 根据现场调查,柏林沟内有三岩龙乡所在地 取水口,位于支沟引水拟选取水堰址以下河段, 目前的取水量仅约24m3/d.工程施工前,将三岩 龙乡取水口上移改建至拟建柏林沟取水堰址以上 河段,故减水河段不需再考虑生活用水问题,只 需考虑生态环境用水即可. 本工程区经济落后.没有工矿企业污染源, 沿岸分布的居民约900人.居民生活污水多处于 散排状态,部分由旱厕收集后用于农田施肥,不 直接排入三岩龙河水体.从当地经济社会的发展 趋势分析.今后也基本不存在工业企业发展而导 致大规模的废(污)水排放问题,不会因为电站 建设及减水河段的水环境容量减少而导致水质恶 化.因此.本工程影响河段的环境用水需求量很 小. 综上所述.工程影响河段的基流水量主要考 虑满足不同河段的生态用水需求. 2.2三岩龙水电站下泄生态流量的确定 目前,生态需水的计算方法很多,主要有水 文学法(常用方法有Tennant法,德克萨斯法及 7QlO法等),水力学法(代表方法有湿周法和 R2一CROSS法)及栖息地法.水文学法是一种估 算河流生态需水量的方法,它计算简单,资料易 搜集,容易操作,不需要现场测量数据且成本 低,但在生态价值方面,该法缺乏相关关注圆. 水力学法需要进行简单的现场测量来获取河道的 相关水力参数.进而确定河流的生态需水量嘲. 栖息地法由一套计算机模型和分析工具组成,能 够计算出不同流量对应的流速,水深,水质等参 数.最后根据指示物种所需的水利条件来确定河 流流量翻. 对于三岩龙水电站.在其建成运行后,将形 成总长约17kin的减水河段,其中干流长1lkm, 三条引水支沟长6km.根据《水电水利建设项目 河道生态用水,低温水和过鱼设施环境影响 技术指南(试行)》,选用Tennant法和R2一 CROSS法分析计算减水河段生态用水及工程坝 (堰)址处下泄生态流量值. (1)三岩龙河干流减水河段及电站坝址处 需下泄的生态流量计算: 0Yrenn~t法:该法是根据水文资料以年平均 流量百分数来描述河道内流量状态,适用于河流 进行最初目标管理及战略性管理的方法.该方法 要求根据不同区域,不同需水类型,不同保护对 象对水文资料系列进行分析,按照水生生物对流 量的要求在不同季节有所不同的特点,确定河段 合适的生态流量.Tennant法要求河道生态流量一 般情况下不小于河道多年平均流量的10%.根据 《水电水利建设项目河道生态用水,低温水和过 鱼设施环境影响评价技术指南(试行)》,采用 Tennant法估算结果,三岩龙河干流减水河段需下 泄0.49m3/s的流量. ~R2一CROSS法:该法假设浅滩是最临界的 栖息地类型,保护浅滩栖息地也将保护其他的水 生栖息地.它以曼宁公式为基础,根据特定位置 处及相应的水位流量关系.推求平均水深,平均 流速,水面宽度,湿周和湿周率等水力参数.计 算公式为: 一 9一 吉林水利三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施向芳等2011年 O8月 Q= ,I 式中,Q为流量,A为过水断面面积,为 湿周,_,为水力坡度.该法最小流量评判指标见 表l. 表1R2ROSS法确定最小流量的评判 根据现场调查搜资,采用R2一CROSS法对三 岩龙水电站减水河段的生态需水量计算的结果 为:工程减水河段需保障的最小流量为0.22m3/s. 取Tennant法和R2一CROSS两种方法计算的 较大者作为最低下泄流量的控制值,因此,三岩 龙水电站坝址处应下泄的最小生态流量取0.49m3/ So (2)各支沟减水河段及引水工程堰址处需下 泄的生态流量计算: 与三岩龙河干流减水河段及电站坝址处需下 泄的生态流量计算方法相同,石埂沟,崩崩冲沟 及柏林沟下泄生态流量的计算采用Tennant法和 R2一CROSS法,结合现场调查计算结果如下: ?石埂沟:采用Tennant法进行估算.石埂 沟引水工程堰址处应下泄的最低生态流量为 0.06m3/s;采用R2一CROSS法进行计算,石埂沟 减水河段需保障的最小流量为0.054m3/s. 取这两种方法计算的较大者作为最低下泄流 量的控制值.即石埂沟引水工程堰址处应下泄的 最小生态流量取0.06mS/s. 对于引水支沟石埂沟.在保证引水工程堰址 处最低下泄流量为0.06m3/s的情况下.虽然能够 满足减水河段的生态环境用水基本要求.但由于 该沟取水枢纽下游有季节性灌溉用水要求,分别 3,6月和9,11月两个时段.灌溉用水量约为 0.02m3/s,考虑到灌溉用水要求,至少需下泄 0.08m3/s(常年下泄)的流量才能保证下游用水要 求.因此石埂沟闸址需常年下泄0.08m3/s的流量 以满足石埂沟生态及灌溉用水要求. ?崩崩冲沟:采用Tennant法进行估算,崩 崩冲沟引水工程堰址处应下泄的最小生态流量为 0.06m3/s;采用R2一CROSS法进行计算,崩崩冲 一 1O一 沟减水河段需保障的最小流量为0.054m3/s. 取这两种方法计算的较大者作为最小下泄流 量的控制值.即崩崩冲沟引水工程堰址处应下泄 的最小生态流量取0.06m3/s. ?柏林沟:采用Tennant法进行估算,柏林 沟引水工程堰址处应下泄的最低生态流量为 0.09m3/s;采用R2一CROSS法进行计算,柏林沟 减水河段需保障的最小流量为0.081m3/s. 取这两种方法计算的较大者作为最小下泄流 量的控制值,即柏林沟引水工程堰址处应下泄的 最小生态流量取0.09m3/s. 综上所述.三岩龙水电站修建后应从坝址处 下泄不低于0.49m3/s的水量保障减水河段综合用 水需要.在石埂沟,崩崩冲沟,柏林沟引水坝址 处分别下泄0.08m3/s,0.06m3/s,0.09m3/s的水 量保障减水河段用水要求. 3下泄生态环境流量的工程措施 为保证下泄生态流量,需在三岩龙电站挡水 坝内的死水位以下2m处设置下泄流量放水管 (管径40cm);在石埂沟,崩崩冲沟,柏林沟的支 流引水工程堰体内设置下泄流量放水管(管径 20cm).除此.还应在三岩龙水电站干流坝址放 水管处安装一套在线计量及视频监控设施用于监 控下泄流量情况,以确保工程蓄水初期与电站运 行期的下泄生态流量.维持和保障减水河段的生 态用水.在线监控设施应与大坝同时建设,并制 定生态流量下泄的管理,由电站运行调度人 员负责监控水库蓄水,电站运行期的下泄流量情 况,并负责数据的存储,分析,统计和整理.针 对支沟引水系统下泄流量的监管.考虑到安装在 线监控系统成本高且支沟内高差较大,环境恶 劣,安置监控系统不合理,因此可以充分发挥当 地居民的监督作用,保证各支沟堰址处下泄足够 的流量.如发现断流现象及时向当地有关部门报 告. 4下泄流量的效果分析 按照《水电水利建设项目河道生态用水,低 温水和过鱼设施环境影响评价技术指南(试行)》 推荐的适用方法计算.本文提出了在三岩龙干流 吉林水利三岩龙水电站下泄生态流量的确定及措施向芳等2011年 08月 坝址处下泄的生态流量0.49mS/s,石埂沟,崩崩 冲沟和柏林沟引水工程堰址处下泄的最低生态流 量分别为0.06mS/s,0.06m31s和0.09mS/s.并综合 考虑了干流及支沟的用水要求.提出将各支沟生 活用水取水口在本工程实施前完成取水口上移的 要求,考虑到石埂沟有季节性灌溉用水要求,提 出石埂沟闸址常年下泄0.08mS/s的流量以满足石 埂沟生态及灌溉用水要求. 三岩龙河干流及各支沟下泄流量均不低于取 水枢纽断面多年平均流量的1O%,在三岩龙河干 流闸址与厂址之间,支沟众多,区间人流近 2.355mS/s,能满足减水河段生态用水要求;各支 沟取水后,支沟内水量减少,但仍然下泄了10% 的生态流量,并同步考虑了其他综合用水要求, 能满足减水河段生态用水要求. 5结语 引水式水电工程的建设对被开发河流流域的 生态环境将造成一些不利影响,为维持流域生态 系统的稳定性.保证流域内的生态需水要求及其 周为居民生产生活的正常运行.必须选择合适的 计算方法来确定生态需水量.从而确定出水电工 程的下泄生态流量.而目前生态需水量的计算方 法有很多,因此,在选择计算方法时,一定要针 对被开发河流流域的具体情况和相关要求来选择 出最适合的计算方法.口 参考文献: 【1】吴鹿.盖下坝水电站生态流量的确定以及工程措施叨.安徽农 业科学,2009.37(5):2332-2333. 【2】陈崇德等.漳河水库流域生态环境需水量预测研究【J】.水利 规 划与设计,2009,(5):25—27. 【3】粱藏等.生态环境需水研究评述及应用【J】.甘肃水利水电技 术,2009,45(11).4-5’26. ThedeterminationandmeasuresofSanyanlongHyd, ropowerstationdischargeecologicalflow XiangFang,HuangChuan-you Abstract:Inordertomaintainthestabilityofthewatershedecosystem,thedevelopmentofhydropowerpro— jectsshouldbeconsiderthedischargeecologicalflow.Thispaperexpoundsthedeterminationmeasureforthe diversiontypehydroelectricalengineeringdischargedecologicalflow,takingSanyanlongHydropowerstationas anexample.Itputforwardthecorrespondingengineeringmeasures,andanalysesthedischargeecologicalflow effects. Keywords:hydropowerstation;ecologicalflow;measures (上接第7页) 市,人口的不断增长和城市化建设的高速发展,用 水量必将急剧增长,因此,急需建设第二水源工 程,才能满足未来城市居民和工农业用水需求.详 见表2 4存在的问题和建议 4.1存在的问题 ?畅流期和封冻期的水资源季节性分布不均 不利于开发利用;?饮用水源地污染影响水资源 利用;?化学耗氧量背景值偏高,影响饮用水源的 环境质量;?气候变化给水资源带来影响. 4.2建议 ?必须修建有充分调节能力的蓄水工程来提 高供水能力;?在饮用水源保护区内采取严格的 保护措施,控制水土流失,涵养水源;?加强环境 管理,保证达标排放,改善生态环境,确保水资源 的可持续利用.口