大藤峽水利工程生態(tài)流量的確定及保障措施

王文瑞

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程基本情況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峽出口弩灘上，距下游桂平市彩虹橋6.6km。工程等級為Ⅰ等大（1）型工程，樞紐工程主要由黔江主壩、黔江副壩和南木江副壩組成。水庫正常蓄水位為61.00m，死水位為47.60m，總庫容為34.79×108m3；工程裝機(jī)容量為1600MW，多年平均發(fā)電量為60.55×108kW·h，年利用小時數(shù)為3784h；船閘建設(shè)規(guī)模為3000t級；灌溉面積為8.04萬hm2。壩址處多年平均流量為4150m3/s。

1.2 水庫運(yùn)行方式

工程任務(wù)為防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水壓咸、灌溉等綜合利用。在工程運(yùn)行時，發(fā)電調(diào)度服從水資源調(diào)度，水資源調(diào)度服從生態(tài)調(diào)度，但在汛期均應(yīng)服從防洪調(diào)度。

主汛期6，7，8月份運(yùn)行時預(yù)留15×108m3防洪庫容，相應(yīng)防洪限制水位為47.6m；為控制淹沒范圍，當(dāng)入庫流量大于20000m3/s時，水庫進(jìn)行防洪調(diào)度，水位可降至防洪運(yùn)用最低水位44.0m；4，5，9月份按流量分級控制壩前水位方式運(yùn)行，允許最高水位為59.6m；10月至次年3月亦按流量分級控制壩前水位方式運(yùn)行，允許最高水位達(dá)到正常蓄水位61.0m。

2 下泄生態(tài)流量的計(jì)算

大藤峽黔江主壩最小下泄生態(tài)流量：基于綜合考慮，維持大藤峽壩址下游水生生態(tài)系統(tǒng)基本穩(wěn)定所需流量、滿足航運(yùn)所需水量、下游壓咸需水量后，取三者最大值作為大藤峽工程的最小下泄生態(tài)流量，并兼顧考慮壩下河道外需水。

2.1 水生生態(tài)需水分析

根據(jù)2006年國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的《水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評價技術(shù)指南（試行）》（環(huán)評函［2006］4號），維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量的計(jì)算方法，主要有水文學(xué)法、水力學(xué)法、綜合法、生境模擬法、綜合法及生態(tài)水力學(xué)法。工程采用水文學(xué)法中的Tennant法、最枯月平均流量的Q90法以及生態(tài)水力學(xué)法，分別計(jì)算維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量。

2.1.1 Tennant法

Tennant法也叫Montana法，是國內(nèi)廣為應(yīng)用的生態(tài)流量計(jì)算方法之一，該方法簡單易行，便于操作。一般情況下以多年平均流量的10%作為推薦的生態(tài)流量，此工程河段多年平均流量的10%為424m3/s。

2.1.290 %保證率最枯月平均流量

一般以最近10年或20年以上的歷史觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算出90%保證率的最枯月平均流量作為生態(tài)環(huán)境用水流量。采用長系列年最枯月平均流量的Q90法計(jì)算，分析壩址最小生態(tài)環(huán)境流量為660m3/s。

2.1.3 生態(tài)水力學(xué)

根據(jù)水生生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，結(jié)合水力生境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，采用一維水動力數(shù)學(xué)模型，模擬計(jì)算不同流量下大藤峽壩址下游至觀音閣產(chǎn)卵場河段的水深、流速。計(jì)算結(jié)果顯示，在滿足水深2m、平均流速0.3m/s下等指標(biāo)要求的適宜流量為650m3/s。

2.1.4 推薦生態(tài)流量

根據(jù)計(jì)算成果，Tennant法所推薦的生態(tài)流量最小，Q90法的最大。從維持黔江良好的生態(tài)環(huán)境角度出發(fā)，采用外包法，以Q90法的生態(tài)流量作為本河段的推薦生態(tài)流量，即660m3/s。

2.2 航運(yùn)需水分析

根據(jù)大藤峽水利樞紐所處河段及功能定位，此河段具有航運(yùn)功能，航道等級為Ⅱ級，通航保證率為98%。根據(jù)水文分析計(jì)算結(jié)果，在航運(yùn)保證率P=98%時壩址處的天然來水日流量為656m3/s。為使下游河段滿足通航要求且留有余地，該工程按700m3/s考慮航運(yùn)基流。

2.3 壓咸流量分析

每年的10月至次年2月是需要壓咸的時段，梧州斷面的壓咸流量為2100m3/s；在每個月（陰歷月）非壓咸時段內(nèi)，梧州斷面的生態(tài)流量為1800 m3/s。因此，在枯水期，大藤峽的下泄水量應(yīng)按能滿足梧州斷面的生態(tài)流量下泄，最小下泄流量不小于航運(yùn)基流700m3/s。由于大藤峽至梧州斷面區(qū)間有郁江、桂江匯入，其中郁江上游還有百色水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)補(bǔ)水，大藤峽的壓咸流量應(yīng)根據(jù)上游來水、壩前水位、郁江及桂江的實(shí)際水情確定。根據(jù)2009年10月至2010年2月，大藤峽調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，大藤峽的日均下泄流量在700～1620m3/s之間，可使梧州斷面的流量在非壓咸時段達(dá)到1800 m3/s，在壓咸時段達(dá)到2100m3/s。因此，在壓咸時期，大藤峽應(yīng)根據(jù)其調(diào)度原則下泄，以滿足下游的壓咸要求。

2.4 河道外需水分析

樞紐下游黔潯江河段為桂平、梧州等地區(qū)的主要取水水源。因此，大藤峽水利樞紐最小下泄流量應(yīng)能滿足下游河段沿程其他用水戶的取用水要求，包括生活、工業(yè)以及農(nóng)田灌溉等。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，生活、工業(yè)以及農(nóng)田灌溉的設(shè)計(jì)保證率分別為95%、97%和90%，相應(yīng)武宣站在保證率P=97%時，壩址處的天然來水日流量約為660m3/s。根據(jù)調(diào)查顯示，壩址下游的主要用水戶為桂平市各個自來水廠的取水口，其取水口底板高程一般是在22m左右，而當(dāng)大藤峽電站按最小發(fā)電流量700m3/s下泄時，相應(yīng)壩下水位約為23.5m，能滿足下游河道外用水需求。

2.5 最小下泄生態(tài)流量的確定

綜上所述，推薦此工程所在河段的維持水生生態(tài)系統(tǒng)需求的流量為660m3/s，航運(yùn)基流為700 m3/s。因此，最小下泄流量取生態(tài)流量、航運(yùn)基流中的最大值，即700m3/s。

3 下泄生態(tài)流量的保障措施

根據(jù)工程施工特性與運(yùn)行情況，針對生態(tài)流量，不同時期采取不同的下泄保障措施。

3.1 施工期生態(tài)流量保障措施

工程采用兩期導(dǎo)流方案。一期左岸圍堰，采用右岸主河床過流，過流寬度為300m，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為39300m3/s，完全滿足生態(tài)流量要求；二期實(shí)施右岸圍堰，此時左岸的3臺發(fā)電機(jī)組及21孔泄水閘已建成，1臺機(jī)組的額定流量為886.04m3/s。當(dāng)機(jī)組發(fā)電時，機(jī)組過流量即可滿足生態(tài)與環(huán)境需水要求，機(jī)組不發(fā)電時，則通過泄水閘泄水以滿足生態(tài)與環(huán)境需水要求。

3.2 初期蓄水期生態(tài)流量保障措施

此工程水庫為日調(diào)節(jié)水庫，二期圍堰建成后即可進(jìn)行初期蓄水。初期蓄水時通過機(jī)組發(fā)電流量或是泄水閘泄水以滿足生態(tài)與環(huán)境需水要求。

3.3 運(yùn)行期生態(tài)流量保障措施

3.3.1 最小下泄流量

大藤峽黔江主壩共設(shè)置8臺發(fā)電機(jī)組和26孔泄水閘，運(yùn)行期內(nèi)主要通過機(jī)組發(fā)電流量滿足最小下泄流量700m3/s要求；當(dāng)機(jī)組不發(fā)電時，則通過泄水閘泄水滿足最小下泄量要求。

3.3.2 壓咸期

依據(jù)大藤峽水利樞紐水資源配置調(diào)度規(guī)則，可在每年的10月至次年2月的枯水期間，由黔江武宣、郁江貴港、北流河金雞、桂江京南、蒙江太平站（以下簡稱5測站）測報(bào)西江梧州站流量，由大藤峽水庫按照梧州流量達(dá)到2100/1800m3/s進(jìn)行補(bǔ)水。

1）若在各月（陰歷月）需要壓咸，5測站測報(bào)的梧州站流量小于壓咸流量2100m3/s，大藤峽需加大泄量以滿足梧州站壓咸流量的要求；若5測站測報(bào)梧州站流量大于2100m3/s，且大藤峽水位低于正常蓄水位61m時，大藤峽水庫在滿足梧州流量大于2100m3/s的前提下減小下泄量，水庫回蓄，但下泄量不小于航運(yùn)基流700m3/s。

2）若在每個月（陰歷月）非壓咸時段內(nèi)，5測站測報(bào)梧州站流量小于1800m3/s，大藤峽則加大泄量滿足梧州站生態(tài)流量要求；若5測站測報(bào)梧州站流量大于1800m3/s，且大藤峽水位低于正常蓄水位61m時，大藤峽水庫在滿足梧州站流量大于1800 m3/s的前提下減小下泄量，水庫回蓄，下泄量不小于航運(yùn)基流700m3/s。

3.3.3 生態(tài)敏感期

據(jù)該項(xiàng)目環(huán)境影響評價報(bào)告書分析，刺激“四大家魚”產(chǎn)卵最小徑流量為3000m3/s。因此在魚類產(chǎn)卵期內(nèi)當(dāng)入庫流量不足3000m3/s時，采用水庫“人造洪峰”調(diào)度方式來刺激魚類洄游產(chǎn)卵。

大藤峽魚類產(chǎn)卵期“人造洪峰”調(diào)度具體實(shí)施時間服從紅水河流域“人造洪峰”調(diào)度安排：“人造洪峰”調(diào)度以龍灘水電站為主、大藤峽水利樞紐配合，龍灘下游其余梯級電站按來水下泄，且在“人造洪峰”調(diào)度期間各電站發(fā)電調(diào)度不參與調(diào)峰調(diào)頻。

大藤峽水利樞紐建成后，每年4月至5月水庫按允許最高發(fā)電水位59.6m控制運(yùn)行，有庫容，有條件調(diào)峰，大藤峽水利樞紐可以實(shí)現(xiàn)“人造洪峰”；而每年6月至7月水庫在死水位47.6m運(yùn)行，沒有庫容，沒有條件調(diào)峰，應(yīng)由其他電站承擔(dān)“人造洪峰”。

人造洪峰調(diào)度過程：每年4月至7月魚類產(chǎn)卵期，入庫流量不足3000m3/s時，通過龍灘水電站與大藤峽水利樞紐聯(lián)合調(diào)度制造“人造洪峰”，保證大藤峽水利樞紐下泄不小于3000m3/s的流量，達(dá)到刺激“四大家魚”產(chǎn)卵的最小徑流量。因每年4月至7月同時為魚類孵化期，希望下游水位平穩(wěn)，避免水位變化太快，當(dāng)入庫流量大于3000m3/s，水庫按來水下泄，不改變天然來水過程。

3.4 生態(tài)流量下泄在線監(jiān)控措施

黔江主壩下泄流量在線監(jiān)測，委托桂平市水文站進(jìn)行。桂平市水文站距離大藤峽水利樞紐12km，工程建設(shè)后改變了下游斷面水流形態(tài)、水文特性等，影響了桂平水文站水情預(yù)報(bào)的效果，擬改造相應(yīng)監(jiān)測設(shè)備和設(shè)施，達(dá)到恢復(fù)原有站網(wǎng)的測報(bào)功能。桂平市水文站改建完成后，通過聯(lián)網(wǎng)提供黔江主壩下泄流量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

大藤峽水利樞紐工程的建設(shè)對流域生態(tài)環(huán)境將造成一些不利影響，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)需水要求及其周邊居民生產(chǎn)生活的正常運(yùn)行，必須選擇合適的計(jì)算方法來確定生態(tài)需水量。結(jié)合工程特性與不同時期下泄流量需求，采取相應(yīng)的保障措施和流量在線監(jiān)控措施以保障生態(tài)流量的下泄，逐步完善河流生態(tài)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)發(fā)展。