內(nèi)陸干旱區(qū) “清水不下河”水電開發(fā)方式的環(huán)境影響研究
——以新疆蓋孜河蓋孜水電站為例

許 玉

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊830000）

內(nèi)陸干旱區(qū) “清水不下河”水電開發(fā)方式的環(huán)境影響研究
——以新疆蓋孜河蓋孜水電站為例

許 玉

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊830000）

內(nèi)陸干旱區(qū)河流生態(tài)環(huán)境平衡的維系與河流水量密切關聯(lián)，“清水不下河”的水電開發(fā)方式，不改變河流水資源總量，工程引水發(fā)電帶來的河流水文情勢變化是誘發(fā)工程影響河段河流生態(tài)環(huán)境變化的主要因素。以新疆蓋孜河蓋孜水電站為例，根據(jù)工程調(diào)度運行方式，分析了此類型工程運行期環(huán)境影響作用因素及影響狀況。

內(nèi)陸干旱區(qū)；清水不下河；水電開發(fā)；環(huán)境影響

Abstract：The river water amount has been significant influencing watershed ecological conditions in inland arid region，as watershed ecological conditions commonly impacted by the reducing river water as hydropower project implemented．The paper first briefed the innovative hydropower development technology，so called Clean Water Discharge Prohibition，which poses the advantages in minor influence in river water amount．Further，the author presented the case study the environmental impacts affected by water diversion and project operation control from such technology detailing．

Key words：inland arid region；Clear Water Discharge Prohibtion；hydropower development；environmental impact

“清水不下河”是指擬建水電站不設攔河建筑物，修建引水系統(tǒng)將上游已建水電站發(fā)電尾水直接引入其下游發(fā)電廠房，利用河流天然落差發(fā)電的水電開發(fā)方式，這種開發(fā)方式具有工程規(guī)模小、投資少、效益好的優(yōu)勢［1］。對內(nèi)陸干旱區(qū)而言，河漫灘植物及河流水生生態(tài)與河水水力聯(lián)系密切，工程運行引起的河流水文情勢變化是引發(fā)工程影響河段生態(tài)環(huán)境變化的誘因［2］。

1 工程概況

蓋孜水電站工程位于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣境內(nèi)的蓋孜河中游河段，其上游已建布侖口—公格爾水電站。蓋孜水電站開發(fā)任務為發(fā)電，總裝機容量116MW，多年年均發(fā)電量3．83億kW·h，工程等級為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。

1．1 工程項目組成

工程由引退水建筑、引水調(diào)節(jié)池、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房和反調(diào)節(jié)池組成。工程項目組成見表1。

1．2 工程總體布置

工程建筑物全部布置于蓋孜河左岸，總體布置為：引水調(diào)節(jié)池位于布侖口—公格爾電站廠房下游約140m處，在布侖口—公格爾電站尾水埋涵末端設置進水閘及尾水節(jié)制退水閘，由進水閘將水引至引水調(diào)節(jié)池內(nèi)，后接發(fā)電引水系統(tǒng)進口閘井，電站廠房位于布侖口—公格爾電站下游約11．73km的山前臺上，電站尾水由尾水埋涵引至下游2．5km處的反調(diào)節(jié)池。

表1 工程項目組成

1．3 工程調(diào)度運行

1．3．1 發(fā)電運行方式

蓋孜水電站與上級布侖口—公格爾水電站一起承擔電力系統(tǒng)調(diào)峰運行任務，電站同步調(diào)峰運行時，枯水年冬季和夏季典型日24h電站引水流量0～25．80m3／s，冬季典型日有4h電站不引水，夏季典型日有2h電站不引水。

1．3．2 反調(diào)節(jié)池運行方式

工程與布侖口—公格爾水電站同步調(diào)峰運行時，電站尾水下泄過程不均勻，而下游灌區(qū)及電站發(fā)電用水都要求引水流量相對均勻。通過設置在發(fā)電廠房下游反調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用，可使電站尾水在1d之內(nèi)以15．37m3／s（冬季典型日）和15．32m3／s（夏季典型日）均勻下泄。

2 環(huán)境概況

蓋孜河屬典型的冰川積雪補給為主的河流，全長320km，出山口多年平均徑流量12．18×108m3。蓋孜水電站工程所處中游河段海拔1 660～3 260m，河道縱坡大，集中落差1 600m，水能資源理論蘊藏量580．9MW，工程發(fā)電廠房下游現(xiàn)有2座引水式小水電工程。

蓋孜河中游河段河谷狹窄，呈“V”或“U”型，河道兩岸山勢陡峭，巖石裸露，沿河支流或洪溝發(fā)育，是蓋孜河重要的產(chǎn)流區(qū)，峽谷中植被稀少，河道兩側零星生長有少量荒漠植被，河漫灘地下水為維持其生長主要水源。河流出山口后進入平原區(qū)，沿河分布多座灌區(qū)引水建筑，蓋孜河逐漸渠化。

工程區(qū)地處歐亞大陸腹地，北、西、南三面高山環(huán)繞，水汽來源較少，加之東面受塔克拉瑪干沙漠氣候的影響，工程區(qū)形成了極度干旱的暖溫帶大陸性氣候，多年平均溫度8．19℃，多年平均降水量117．4mm，多年平均蒸發(fā)量2 355mm。河流河漫灘區(qū)地下水埋深1～3m，地下水與河水存在一定水力聯(lián)系，表現(xiàn)為汛期河水補充地下水，枯期地下水補充河水，但總體上補排范圍及水量均有限。區(qū)域植物具有典型的干旱適應特征，種類貧乏、數(shù)量稀少，工程減水河段河漫灘多卵石及大塊蠻石覆蓋，植物多呈點狀零星沿河散布于河漫灘相對寬闊的地帶，主要有沙棘、檉柳和琵琶柴等灌木，其適宜的地下水埋深1～6m，生長極限的地下水埋深10m［3］，受水分條件限制，灌木長勢較差，林下草本稀疏，蓋度小于5%。工程評價河段僅分布有長身高原鰍和斯氏高原鰍兩種土著魚類，屬鯉形目鰍科高原鰍屬，為定居性魚類，其產(chǎn)卵繁殖期無洄游特性，主要在河道的緩水區(qū)或洪水期的石礫上甚至植物上產(chǎn)黏性卵，對不同水文情勢有很強的適應能力，在新疆南疆河流中廣泛分布，不屬保護性魚類。

3 工程運行環(huán)境影響分析

蓋孜水電站工程采用“清水不下河”方式開發(fā)，根據(jù)工程特性，其運行對河流水文情勢的影響可分為兩段：（1）工程進水閘對應河道斷面至反調(diào)節(jié)池退水斷面之間河段因電站引水發(fā)電河道水量減少，工程進水閘對應河道斷面多年平均徑流量由6．69×108m3減少至2．48×108m3；（2）反調(diào)節(jié)池退水斷面以下河段因反調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)作用，改善工程與布侖口—公格爾水電站同步調(diào)峰運行時1d內(nèi)下泄不均勻流狀況，使水量在1d內(nèi)均勻退入河道。

陸生植物方面，工程運行的影響主要表現(xiàn)為因減水河段水量減少引發(fā)的對河漫灘區(qū)植物生長的影響。水生生態(tài)方面，工程不設攔河建筑物，對蓋孜河水生生態(tài)無阻隔影響；工程無調(diào)蓄水庫，其運行不改變河水水溫水質，不存在水體理化性質變化對魚類的影響；根據(jù)工程特性，其運行對水生生態(tài)的影響可分為減水河段和反調(diào)節(jié)池退水斷面以下河段兩段來分析。

3．1 對陸生植物的影響

工程減水河段河漫灘植物主要依靠河漫灘地下水存活，汛期洪水淹灌、降雨等作為補充。工程采用“清水不下河”方式開發(fā)，不設攔河建筑物，對上游布侖口水庫壩址斷面至反調(diào)節(jié)池退水斷面之間的河道徑流無任何攔蓄作用。工程所處的中游河段是蓋孜河重要產(chǎn)流區(qū)，減水河段徑流包括布侖口水庫下泄的生態(tài)基流和汛期棄水，以及河道區(qū)間匯流。經(jīng)計算，工程運行后，減水河段多年平均總水量仍可維持在4．88×108m3左右，河流形態(tài)仍可維持，不會斷流，故河漫灘區(qū)地下水位降幅有限，可維持在檉柳、沙棘等耐旱灌木群落適宜的生長范圍內(nèi)。同時大氣降水條件未發(fā)生變化，仍可補充植物生長所需水分，不會對該區(qū)植物造成毀滅性影響。

3．2 對水生生態(tài)的影響

3．2．1 對減水河段水生生態(tài)的影響

由于長身高原鰍和斯氏高原鰍對水文情勢的變化有較強適應能力，只要能夠維持河流形態(tài)均可完成整個生命史。工程減水河段區(qū)間匯流眾多，河道不會發(fā)生斷流，仍可維持這兩種魚類生存的基本條件。但因減水河段水量減少，將造成上述兩種魚類有效產(chǎn)卵空間萎縮，魚類餌料生物資源總量下降，導致減水河段魚類種群數(shù)量減少，但仍可維持一定數(shù)量的分布，不會使其種質資源滅絕。

3．2．2 對反調(diào)節(jié)池退水斷面以下河段水生生態(tài)的影響

工程反調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)能力僅為日調(diào)節(jié)，其運用不會引起下游河道月均流量過程變化。工程與布侖口—公格爾水電站同步調(diào)峰運行時，冬季和夏季典型日電站下泄流量在0～25．80m3／s之間，1d內(nèi)將有2～4h不放流；由于有區(qū)間匯流，不致發(fā)生河道脫流，但1d內(nèi)個別時段下游河道水位陡漲陡落，對水生生態(tài)不利影響較明顯，主要表現(xiàn)為：廠房以下河段水量水位急劇變化，特別是在電站不放流的2～4h大面積河床裸露，使少量沒來得及順流進入深水區(qū)的魚類擱淺于裸露河床，可導致魚類擱淺死亡，魚類種群數(shù)量減少。

經(jīng)工程反調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后，同步調(diào)峰運行時1d內(nèi)下泄的不均勻流將以小時平均15．37m3／s或15．32m3／s均勻流下泄，電站2～4h不放流的情況下，仍保證向下游均勻下泄水量，緩解了不均勻流對下游河段魚類棲息生存的不利影響。

4 小結

“清水不下河”水電開發(fā)方式因工程無調(diào)蓄能力，不改變河流水資源量，對徑流的時間分配無影響。內(nèi)陸干旱區(qū)采用該開發(fā)方式的水電站環(huán)境影響評價工作需重點關注：工程引水發(fā)電形成的減水河段內(nèi)水文情勢變化所引發(fā)的對該河段河漫灘植物和河流水生生態(tài)的影響。此外，還需根據(jù)工程實際運行方式關注其他環(huán)境影響作用因素，以蓋孜水電站為例需關注工程反調(diào)節(jié)池運用對其下游水生生態(tài)的影響。

［1］ 趙傳燕，李守波，賈艷泓，等．黑河下游地下水波動帶地下水與植被動態(tài)耦合模擬［J］．應用生態(tài)學報，2008，19（12）：2 687－2 692．

［2］ 陳亞寧，王 強，李衛(wèi)紅，等．植被生理生態(tài)學數(shù)據(jù)表征的合理地下水位研究—以塔里木河下游生態(tài)恢復過程為例［J］．科學通報，2006，51（S I）：7－12．

［3］ 阮 曉，王 強，李衛(wèi)紅，等．塔里木河流域荒漠河岸植物對應急輸水的生理響應［J］．生態(tài)學報，2005，25（8）：1 967－1 973．

Environmental Impact Assement on Hydropower Development by the Clean Water Discharge Prohibiton Technology in Inland Arid Region——Taking Xinjiang Gez River Gez hydropower station as an example

XU Yu

（Xinjiang Survey and Design Institute of Water Resources ＆ Hydropower，Urumqi 830000，China）

X820．3

B

1674－2842（2012）05－0045－03

2012－05－12

許玉（1980－），女，天津人，碩士研究生，工程師，現(xiàn)主要從事農(nóng)林水利工程環(huán)境影響評價工作，E－mail：xuyubb＠yahoo．com．cn。