龍渠水電站生態(tài)流量關(guān)系率定分析

石海濤

（甘肅省張掖水文水資源勘測(cè)局，甘肅 張掖 734000）

關(guān)鍵字：生態(tài)流量；下泄量；測(cè)驗(yàn)方法

1 基本概況

甘肅地處黃土高原、青藏高原、內(nèi)蒙古高原三大高原交匯處，是黃河、長(zhǎng)江上游的重要水源補(bǔ)給區(qū)，是國(guó)家“兩屏三帶”生態(tài)安全屏障的重要組成部分，生態(tài)環(huán)境具有多樣性、脆弱性和戰(zhàn)略性特征。祁連山作為河西走廊的“母親山”和“生命線”孕育了石羊河、黑河、疏勒河三大內(nèi)陸河流域，供給河西走廊良田灌溉、居民生活、企業(yè)生產(chǎn)，維系著敦煌、酒泉、張掖、武威等綠洲的繁衍生息，是保障北方地區(qū)生態(tài)安全的天然屏障[1]。

龍渠一級(jí)電站位于甘肅省張掖市甘州區(qū)龍渠鄉(xiāng)三清灣村，坐標(biāo)位置東經(jīng)100°12′59.97016″北緯38°49′19.18647″。是黑河出峽谷后第一座水電站，現(xiàn)裝機(jī)容16000kW（4×4000kW），距張掖市區(qū)20km。龍渠一級(jí)水電站始建于1976 年，經(jīng)過(guò)1992 年和2010 年兩次擴(kuò)建，建成現(xiàn)有電站規(guī)模。電站布置在黑河右岸，是一座徑流引水式水電站，電站裝機(jī)容16000kW，設(shè)計(jì)水頭32.3m，設(shè)計(jì)引水流量66m3/s，年發(fā)電量8000 萬(wàn)kW·h，年利用小時(shí)數(shù)5000h，電站主要由引水樞紐（如圖1 所示）、引水渠道（如圖2 所示）、壓力前池、發(fā)電廠房（如圖3 所示）和尾水渠組成。引水樞紐位于鶯落峽水文站上游1km 處，是一座攔河閘式[2]引水樞紐，由進(jìn)水閘和泄水閘組成，閘底基礎(chǔ)為板巖，進(jìn)水閘布置在樞紐右側(cè)，1 孔，單孔寬度6.5m，閘底高程1679.9m，比泄沖閘底板高1.9m；泄沖閘7 孔，垂直主河道布置，右邊5 孔（從右向左依次為1#-5#）單孔寬度8m，原設(shè)計(jì)閘底板高程均為1678.0m，2#、3#、4#閘閘底板維修時(shí)加高至1678.3m，1#、5#兩孔閘底板高程維持原設(shè)計(jì)不變，1#、5#兩孔閘安裝高6.8m 的平板升臥式鋼閘門，2#、3#、4#閘安裝高6.5m 的平板式升臥式鋼閘門，左側(cè)兩孔（從右至左依次為6#、7#）單孔寬度5.5m，閘底高程1680.8m，安裝高4m 的平板式鋼閘門。引水渠長(zhǎng)度為4.7km，梯形斷面，底寬7m，漿砌石襯砌。發(fā)電廠房安裝4 臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量4000km，尾水渠長(zhǎng)200m，梯形斷面，底寬12m，漿砌石襯砌。

圖1 龍渠一級(jí)電站引水樞紐

圖2 龍渠一級(jí)電站引水樞紐（引水渠道）

圖3 龍渠一級(jí)電站發(fā)電廠房

2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測(cè)以水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)為主，主要監(jiān)測(cè)參數(shù)為水位、流量（多通過(guò)水位—流量關(guān)系曲線計(jì)算得出），還可以集成雨量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、圖像/視頻監(jiān)控、閘門監(jiān)控等功能，為流域生態(tài)保護(hù)、水政管理、水文水資源監(jiān)測(cè)等提供服務(wù)。

3 最小生態(tài)流量概況

3.1 批復(fù)情況

2012 年12 月3 日，張掖市環(huán)保局以張環(huán)函[2012]232 號(hào)文下發(fā)《關(guān)于張掖市龍渠一級(jí)水電站工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收意見(jiàn)的函》，驗(yàn)收意見(jiàn)要求“龍渠一級(jí)水電站的運(yùn)行應(yīng)保證生態(tài)下泄流量的要求，須在引水樞紐區(qū)設(shè)置確保不小于5m3的生態(tài)流量下泄裝置，按照環(huán)保部門的要求安裝生態(tài)下泄流量在線檢測(cè)儀。

2018 年5 月14 日，甘肅省水利廳和甘肅省環(huán)境保護(hù)廳以甘水河湖發(fā)[2018]189 號(hào)文下發(fā)了《甘肅省水利廳 甘肅省環(huán)境保護(hù)廳關(guān)于嚴(yán)格落實(shí)祁連山地區(qū)水電站最小下泄流量的通知》，通知附表中確定龍渠一級(jí)水電站在枯水期（11 月～次年3 月）最小下泄流量值3.41m3/s，豐水期（4 月～10 月）最小下泄流量值7.78m3/s。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，龍渠一級(jí)水電站生態(tài)流量[3]在線檢測(cè)設(shè)施為高清攝像頭、水位計(jì)、流量計(jì)等，具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，如圖4 所示。

圖4 龍渠一級(jí)水電站引水樞紐處實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

生態(tài)流量下泄通過(guò)龍渠一級(jí)引水樞紐5#下泄閘門增加墊塊方式下泄，在枯水期保證不小于3.41m3/s 的下泄流量，豐水期保證不小于7.78m3/s的下泄流量，現(xiàn)場(chǎng)下泄情況如圖5 所示。

圖5 龍渠一級(jí)生態(tài)流量下泄現(xiàn)場(chǎng)照

3.3 最小生態(tài)下泄流量

為保證生態(tài)流量足額下泄，龍渠一級(jí)電站采用泄沖閘閘孔出流方案，利用5#泄沖閘下泄生態(tài)流量，為防止人為減小生態(tài)流量，在閘槽上游靠近閘墩閘底板預(yù)埋件上焊接限位墊塊，以限制最小開(kāi)度。枯水期墊塊高度為99mm，豐水期為205mm。2020 年實(shí)際下泄生態(tài)流量成果見(jiàn)表1。

表1 最小生態(tài)流量下泄成果表 單位：m3/s

4 復(fù)核生態(tài)流量概況

4.1 測(cè)驗(yàn)方法儀器設(shè)備選擇

本次復(fù)核流量測(cè)驗(yàn)工作選取流速儀法涉水施測(cè)，選取重慶華正水文儀器有限公司生產(chǎn)的Ls(25-1)型流速傳感儀器，儀器編號(hào)No.141832。測(cè)速范圍0.06m3/s-5m3/s。右岸水邊距漿砌石護(hù)岸較遠(yuǎn)故左右岸岸邊系數(shù)均選擇為0.7。

4.2 斷面概況

受地形因素限制影響，本次測(cè)驗(yàn)選取代表斷面為龍渠一級(jí)電站引水樞紐下游1km 處（東經(jīng)100°10′51.56577″北緯38°48′27.78792″）的順直河道，河床由鵝卵石、大塊砂石組成，右岸有漿砌石護(hù)岸，左岸為自然河道。

4.3 測(cè)量成果

本次測(cè)量采用流速儀法涉水施測(cè)，布設(shè)測(cè)深垂線13 條，測(cè)速垂線12 條。測(cè)驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)測(cè)流量7.80m3/s，實(shí)測(cè)斷面面積11.7m2，實(shí)測(cè)平均流速0.67m/s、最大流速1.05m/s，實(shí)測(cè)斷面水面寬26.0m，實(shí)測(cè)平均水深0.45m、最大水深0.65m。測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)如圖5 所示。

5 結(jié)果及建議

通過(guò)實(shí)地調(diào)研、實(shí)地測(cè)量，得出結(jié)果表明龍渠一級(jí)水電站生態(tài)流量下泄任務(wù)完成狀況較好，嚴(yán)格執(zhí)行了電調(diào)服從水調(diào)的原則，計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)施使用正常。水資源論證報(bào)告中最小下泄流量計(jì)算方法正確，復(fù)核最小下泄流量結(jié)果與水資源論證報(bào)告結(jié)果基本一致。但是相關(guān)單位要積極推動(dòng)河湖生態(tài)流量保障法，在法律法規(guī)制度框架下明確河湖生態(tài)流量管理與監(jiān)督的總體要求、責(zé)任主體、目標(biāo)任務(wù)等，以適應(yīng)新形勢(shì)下我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的迫切需要。同時(shí)，全面加強(qiáng)生態(tài)流量理論和方法等基礎(chǔ)研究，在系統(tǒng)梳理分析現(xiàn)有生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化研究并提出能夠達(dá)成共識(shí)的生態(tài)流量定義、概念和內(nèi)涵，為生態(tài)流量保障和管理[4]提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。