某已建水電站病害整治期的生態(tài)流量保障方案研究

楊麗娟，羅茂盛，馬思偉

(四川省水利科學(xué)研究院，成都，610072)

0 引言

生態(tài)流量是為保障河流環(huán)境生態(tài)功能、維持水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，用以維持或恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與功能需要的最小流量。在已建水電站的病害整治過(guò)程中，如不采取措施，往往會(huì)造成電站下游河段減脫水、擾動(dòng)魚類洄游甚至破壞水生動(dòng)植物棲息地等一系列生態(tài)問(wèn)題[1]。為保障河流生態(tài)系統(tǒng)的健康及可持續(xù)發(fā)展，已建水電站在病害整治期要根據(jù)工程實(shí)際，采取相應(yīng)措施保證一定的下泄生態(tài)流量。

根據(jù)《四川省水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)管和考核工作制度(試行)》(川水函〔2021〕738號(hào))的要求，如果的確因?yàn)楣こ陶?，在病害整治期間無(wú)法保證足量下泄生態(tài)流量的工況下，需要考慮導(dǎo)流措施，最大可能地保證下泄生態(tài)流量。本文以某已建水電站病害整治為例，研究水電站在病害整治期的生態(tài)流量保障方案。

1 工程概況

某已建水電站地處四川省甘孜州九龍縣境內(nèi)的雅礱江左岸一級(jí)支流九龍河干流上。是九龍河干流中下游河段梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第五個(gè)梯級(jí)電站，也是該河段最后一級(jí)梯級(jí)電站。該水電站首部樞紐病害整治工程在2021年冬開(kāi)工建設(shè)，利用一個(gè)枯水期完成整治工作。根據(jù)病害整治方案，在整治期內(nèi)需要無(wú)水施工，會(huì)影響生態(tài)流量的泄放。在保證施工安全的前提下，根據(jù)施工場(chǎng)地的實(shí)際情況，最大限度地保護(hù)河道生態(tài)功能，多方案比較可以下泄的最大流量，以此開(kāi)展某已建水電站病害整治期的生態(tài)流量保障方案研究。

水電站閘壩下游消能塘寬22.8m，占整個(gè)閘壩下游河床寬度32.8m的70%，左右僅余4.0m寬?cǎi)R道，病害整治項(xiàng)目施工作業(yè)面窄，且消能塘底坡1∶6，與水流方向相反，消能塘最低處距河床上左右側(cè)馬道高差為5.0m。生態(tài)流量泄放設(shè)施設(shè)置在右岸泄洪閘右側(cè)，生態(tài)流量經(jīng)消力池下泄。泄放管進(jìn)口與擋水壩段上游面平齊，泄放管出口設(shè)在泄洪閘下游右岸導(dǎo)水墻處，在放水管上設(shè)有1只電動(dòng)輕便旋切閥作為工作閘門，工作閥前設(shè)一套檢修閥門。泄放生態(tài)流量采用閥門控制，閥門與泄放喇叭口為一體化設(shè)備。

圖1 某水電站壩址樞紐鳥瞰

根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩峙鷱?fù)的該水電站閘址下泄生態(tài)流量具體方式見(jiàn)表1。

表1 生態(tài)流量泄放方式

水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)批復(fù)中要求的該水電站閘址下泄生態(tài)流量為：汛期(6月-11月)10.7m3/s，枯期(12月-5月)8.20m3/s。

2 病害整治期常用生態(tài)流量泄放方案

根據(jù)設(shè)計(jì)院出具的該水電站閘壩下游消能塘維修及技改設(shè)計(jì)消能塘維修設(shè)計(jì)報(bào)告，消能塘病害整治方案采用環(huán)氧砂漿，為確保環(huán)氧砂漿的施工質(zhì)量，且施工時(shí)間短，施工要求整個(gè)施工場(chǎng)地為干燥、無(wú)水環(huán)境。水電站已建生態(tài)流量泄放設(shè)施設(shè)置在右岸泄洪閘右側(cè)，生態(tài)流量經(jīng)消力池下泄，無(wú)法滿足整治期施工環(huán)境要求，需擬定新的生態(tài)流量保障方案。

已建水電站病害整治期的生態(tài)流量保障方案應(yīng)充分考慮工程特點(diǎn)和施工組織，采用最為簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的泄放方式。當(dāng)采用特殊生態(tài)補(bǔ)水措施時(shí)，應(yīng)充分論證泄放方案的安全性和可靠性，并在保證工程質(zhì)量的前提下實(shí)施[2]。生態(tài)泄流設(shè)施改造方式主要有：利用泄水建筑物改造、利用放水建筑物改造、利用引(輸)水建筑物改造、新增泄流設(shè)施等[3]。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件擬定了兩個(gè)生態(tài)流量保障方案：一是消能塘上游設(shè)置圍堰+臨時(shí)生態(tài)流量放水管方案；二是利用原生態(tài)流量泄放管方案。

2.1 方案一

方案一為消能塘上游設(shè)置圍堰+臨時(shí)生態(tài)流量放水管方案。在消能塘上游設(shè)置臨時(shí)圍堰，采用兩根帶法蘭的鋼絲橡膠管作為臨時(shí)生態(tài)流量放水管。由鋼管架設(shè)基座布置于消能塘右岸馬道，馬道邊緣設(shè)置防護(hù)欄。

圖2 消能塘上游設(shè)置圍堰+臨時(shí)生態(tài)流量放水管方案

2.2 方案二

方案二為利用原生態(tài)流量泄放管方案。采用在生態(tài)放水管出口處澆筑混凝土連接生態(tài)流量放水管。混凝土連接段與生態(tài)泄流管相接，并且與2#泄洪閘邊墩連接。由于現(xiàn)有生態(tài)流量泄放裝置為一體化設(shè)備，在生態(tài)流量管尾端施工，會(huì)對(duì)生態(tài)流量泄放裝置造成破壞，施工不便。

1）框支框架、底部加強(qiáng)部位剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，比A級(jí)高等的框支剪力墻結(jié)構(gòu)提高一級(jí)，并嚴(yán)格按照規(guī)范要求采取構(gòu)造措施，且10～12層墻肢設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，加大約束邊緣構(gòu)件的配筋率和體積配箍率；

圖3 利用原生態(tài)流量泄放管方案

2.3 方案比較

泄流能力：方案一最大下泄生態(tài)流量為6.20m3/s，方案二最大下泄生態(tài)流量為6.14m3/s。方案二的泄流能力較方案一略小。

投資：方案一投資119.82萬(wàn)元。方案二89.55萬(wàn)元。方案二的投資比方案一少。

安全性：在病害整治期間，方案一上游圍堰和生態(tài)流量臨時(shí)生態(tài)流量放水管需要經(jīng)常觀測(cè)和維護(hù)，沖砂閘護(hù)坦斜坡和斜坡段邊墻開(kāi)展整治工作，需要布置相應(yīng)施工通道和設(shè)施，右側(cè)馬道已被臨時(shí)泄放生態(tài)流量措施使用，施工通道只能在左側(cè)馬道布置，施工場(chǎng)地非常緊張。方案二混凝土連接段與已建生態(tài)泄流管相接，并且與泄洪閘邊墩連接，由于主體工程生態(tài)放水管和泄洪閘喇叭口為一體化設(shè)備，臨時(shí)措施連接段施工時(shí)對(duì)永久生態(tài)放水管和泄洪閘邊墩和底板容易造成損壞，且支架高度高達(dá)7.4m，施工難度大，對(duì)主體水工結(jié)構(gòu)運(yùn)行有擾動(dòng)，臨時(shí)措施與主體工程生態(tài)放流管相接且拆除時(shí)易對(duì)主體工程產(chǎn)生損傷，易給后期運(yùn)行帶來(lái)隱患。

該已建水電站病害整治期生態(tài)流量保障方案對(duì)比分析如表2所示。

表2 某已建水電站病害整治期生態(tài)流量保障方案對(duì)比分析

3 實(shí)施效果

本項(xiàng)目選用“消能塘上游設(shè)置圍堰+臨時(shí)生態(tài)流量放水管泄放生態(tài)流量”的生態(tài)流量泄放方案，在保障施工安全的基本前提下，同時(shí)盡量減少對(duì)主體結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和損傷，在消能塘修復(fù)期間最大限度地下泄生態(tài)流量，能最大限度地保護(hù)河道生態(tài)功能。

在病害整治期間，方案一的生態(tài)流量放水管下泄6.20m3/s的生態(tài)流量，該生態(tài)流量大于國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局批復(fù)的2.41m3/s生態(tài)流量要求，接近于水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)在水資源論證批復(fù)的枯期流量8.20m3/s，同時(shí)在海漫下游河道還有支溝匯流補(bǔ)充，在3個(gè)月施工期內(nèi)對(duì)河道的生態(tài)影響較小。

4 結(jié)語(yǔ)

已建水電站病害整治期雖然短暫，但斷流施工對(duì)下游水生態(tài)環(huán)境影響巨大，為了保障河道健康有序地發(fā)展，必須最大可能地保證下泄生態(tài)流量。本文的研究成果可供類似工程的生態(tài)流量泄放設(shè)計(jì)參考和借鑒。