玉溪水电站大坝下游最小流量的推求 6页

浙江省生态环境需水研讨会交流论文玉溪水电站大坝下游最小流量的推求陈伟法浙江省水利水电勘测设计院摘要：本文根据瓯江丽水段（龙泉溪）的水资源分布情况和玉溪水库水资源利用特点，对水库下游河道的水环境质量进行了一些分析研究和探讨，并对下游河道生态、航运、灌溉、景观等需水量进行了分析，重点对水库下泄流量进行了预测，并提出了水库下游最小下泄流量的确定方法，拟订对策措施与建议。关键词：玉溪水库下游河道最小流量计算1.前言玉溪水利枢纽位于浙江省丽水市莲都区大港头镇，在龙泉溪的下游河段，丽水至龙泉的公路边，距丽水市33km。水库控制集雨面积3407km2，多年平均流量115.42m3/s，多年平均来水量36.4亿m3。该工程是一座以发电为主，兼有航运、过木（竹）的中型水利枢纽工程。枢纽工程由发电厂、泄洪闸、冲砂闸、船闸和挡水坝等建筑物组成。水库正常蓄水位为79.1m（黄海高程系，下同）。水库总库容1453万m3；电站装机容量2×20MW，多年平均发电量9600万Kw.h；航运、过木（竹）：最大船只过船吨位近期30t，远期50t，设计年过木（竹）量近期20～25万m3，远期30万m3。玉溪水利枢纽于1994年2月正式开工建设，1997年10月投产运行。目前玉溪水利枢纽已经运行多年。由于玉溪电站不发电时，大坝以下约2km河段将较大幅度减少水量，直至松阴溪汇入后水量才得以恢复。为了满足下游2km河道的生态、航运、灌溉、景观用水，需要对该段内的水库最小下泄流量进行分析论证。在任何情况下，最小流量可以被看作某种流量值，这个流量应该是在相应的河段中循环的，可以将其看作应优先满足的要求。与其他用途相比，水库调度中应绝对优先考虑最小流量，从而便于确定枯水期的其它最小值。2.最小流量确定中需要考虑的因素6n在许多情况下，修建一座大坝会对在环境评价中发现的各种问题争论不休，特别是环境研究得出的消极影响占主导地位而没有解决方案，将导致人们反对一座大坝的兴建或运行，是停止大坝修建或终止水库运行的决定性因素。对水库大坝下游最小流量的确定，牵涉到不同部门的利益，引起的争论不可避免，处理的好与不好，将关系到电站的生存和发展。在环境意识不断提高的今天，水库下游最小下泄流量的合理确定已摆上人们越来越重要的议事日程。最小流量也即生态流量，生态流量的定义为：按照所要求的流量标准，用一种稳定的方法保证河流生态系统受到保护的一种流量。它与河道特性，水文特性，水环境的水力、物理参数有关。如果能通过生态、航运、灌溉、景观等条件来维持一定的最小流量，那么就能保证流量维持在设定目标所需的状态。为确定下游河道最小流量，不仅需计及循环水量，还须研究循环水随时间的变化及其与所影响的生物种群的生态状态相容的最大流量。最低限度还须研究以下几方面内容：——河道的湖沼生物学。——不同物种的潜力。——现存和潜存物种的生物圈。——河道的形态测量学；河底的物性（植被覆盖、保护层或覆盖层、颗粒组成）；河道和不同水生生物生长特性的分类。——河岸植被现状。——水的来源。——繁殖区域的现状。——能满足最低环境质量要求（溶解氧、高锰酸盐指数、pH值等）所需的流量。根据这些特性并利用前面提出的方法就能确定达到要求的“设定目标”所需的流量大小。这样至少就能确定出以下数值：——适合于水生物物候的各季节最小瞬时流量。——在各个季节保持正常功能条件下的最大可控制的瞬时流量。——流量变化历时和幅度。——水力系统的开发标准。6n为此需要修建或改建一些建筑物设施来获得所述的流量状态。3.最小流量的推求为了维持和保护特定河道而必须的最小流量，应考虑流域存在的水资源量，这些水资源是在河道中循环的。在分析时应指出环境保护区域内水电站的最小下泄流量，特别要考虑流量的变化，并保证满足供水和灌溉的要求。对于有特殊要求的渔业、航运河流，则要提高最小流量以满足渔类生存和航运需求。从环境的角度出发，水资源的数量和质量这两个概念的相互作用是显而易见的，确定的质量目标可以通过提高排水稀释的水平或减少循环水流量来达到，但却增加了污水处理量。通过专门研究，可求得满足环境要求所需的水流量，从而确定需要增加的水量。1）自然（生态、灌溉、景观等）用水量推求玉溪水利枢纽工程运行后，当玉溪电站不发电时，大坝以下约2km河段将较大幅度减少水量。该河段区间集雨面积只有12.0km2，根据水文分析成果，90%枯水年河段最枯月流量从工程建成前的59.16m３/s减少为0.032m３/s，最枯日流量从1.32m３/s减少为0.005m３/s。因该段内有人口2261人，农田896亩，由于该段内的人口用水、农田用水都取用河道水，玉溪水利枢纽不发电时坝下河道水量的减少对其影响较大。生活用水按60l／人·d，农田灌溉定额按500m３/a计，非灌溉期日均用水136m３，灌溉期日用水量5512m３（相当于0.064m３/s），考虑河床渗漏等因数，须由水库设放水孔放水5600m３/d（相当于0.065m３/s）予以解决。由于大港头镇政府近期准备建设自来水厂解决段内居民的用水问题，自来水厂建成后该段内人口用水问题将得到妥善解决，届时灌溉期水库放水5464m３/d（相当于0.063m３/s）即可解决该段内农田的灌溉用水问题。灌溉用水中有1639m３/d将以灌溉回归水的形式流入龙泉溪河道。由上分析可知，当玉溪电站不发电时，为解决下游2km河段范围内的灌溉用水问题，90%枯水年枯水日玉溪水库在灌溉高峰期共需放水0.063m3/s，适当考虑下游河段环境用水，则玉溪水库总共需放水0.15m3/s。目前紧水滩水库、石塘水库、玉溪水库皆已建成，遇90%枯水年平均流量可从70.1m3/s提高至77.8m3/s，较天然情况有所提高，流量完全能满足下游需求。6n待松阴溪（坝下2km）汇入后，因其流域面积1981km2，90%枯水年年平均流量30.92m3/s，最枯月流量5.3m3/s，下游水量充沛，各项用水更有保证，能满足下游碧湖水厂取水口（坝下7km处）的取水量要求（1万t/d）。2）环境需水量预测坝址至松阴溪汇合口之间河道长2km，区间集雨面积12.0km2，90%枯水年最枯月流量为0.032m３/s，最枯日流量为0.005m３/s，其间有农业和生活废水排入。根据调查该段内有人口2261人，农田896亩。水库建成后，电站不发电时大坝以下该河段将较大幅度减少水量，从而使该河段的水质变化较大。由于该段内没有工业废水排入，仅有生活污水和农田面源排放，年排放CODcr19.8t，以10%排河量计，则每日CODcr排河量为5.4kg。因其排放量不大，水库泄放最小流量0.15m３/s稀释后，能满足地面水功能区划要求。要求该段内在今后的发展中，严格控制新污染源的产生，确保段内水质优良。松阴溪汇合后，下游河道蓄水量增加，有利于水质改善，但是由于碧湖镇（坝下3km）、南山工业开发区（坝下7～8km）内的工业、生活废水排入，局部河道水质将下降。根据河道水流量的变化及周边污染物排放情况，用河流一维水质模型预测坝下河道水质，根据一维水质模型计算成果如下表示。表1坝下河道水质预测表工况水库不放水水库放水0.15m３/s坝下枯水月枯水日枯水日距离(km)数值类别数值类别数值类别11.84Ⅰ1.80Ⅰ1.79Ⅰ21.85Ⅰ1.84Ⅰ1.84Ⅰ31.98Ⅰ2.61Ⅱ2.56Ⅱ41.90Ⅰ2.25Ⅱ2.22Ⅱ51.83Ⅰ1.94Ⅰ1.92Ⅰ61.76Ⅰ1.67Ⅰ1.66Ⅰ71.86Ⅰ2.28Ⅱ2.23Ⅱ82.16Ⅱ4.03Ⅲ3.87Ⅱ92.03Ⅱ3.38Ⅱ3.26Ⅱ101.92Ⅰ2.83Ⅱ2.74Ⅱ111.81Ⅰ2.38Ⅱ2.30Ⅱ6n由上表可知，枯水日水库若不放水，局部河段水质为Ⅱ～Ⅲ类。考虑下游各项用水要求，设计时已考虑放水措施（0.15m３/s），则河道水质可达到Ⅰ～Ⅱ类，符合水功能区划要求（该河段为Ⅱ类水功能区）。丰水期因坝下河道水质较好，水库可不放水。河道水质能满足下游碧湖水厂取水口的取水水质要求。3）航运需水量预测玉溪水库大坝现状设有通航船闸，遇有船只过坝通航时可通过船闸放水过航，根据《玉溪水电站可行性研究补充报告》计算成果，玉溪电站远期目标年货运量30万t，年木（竹）运量30万m3，每天过闸次数需16次，年均耗水量7720万m3。由于上游流域内陆路交通发达，水路运输日见萎缩，从电站运行以来的情况看，基本上无船只过坝，因此水库下游用水现阶段仅考虑灌溉、生活、水环境用水就行。根据前面的分析，为满足大坝下游灌溉、生活、水环境等各项用水要求，灌溉期水库下游河道的最小流量要达到0.15m3/s。考虑将来瓯江流域各梯级电站的全部建成，大溪河道通航等级为6级，航道最小水深为0.8m。这时玉溪水利枢纽下游河道为确保通航需要，上游紧水滩水电站及石塘水电站每天16小时（6：00—22：00）泄放流量不小于50m3/s。在玉溪水利枢纽初步设计阶段，根据上游紧水滩水电站及石塘水电站每天16小时（6：00—22：00）泄放流量不小于50m3/s的条件，确定同时段玉溪电站下泄流量不小于50m3/s，能满足下游河道通航、生态、灌溉和景观等各项用水需求。鉴于目前紧水滩水库未按设计要求调度，致使下游梯级电站（石塘和玉溪）不能够在每天16小时（6：00—22：00）泄放流量不小于50m3/s（石塘）、50m3/s（玉溪）以满足通航要求，因此，要解决下游的通航问题，需要紧水滩水库按设计要求正常运行调度。4.最小流量的处理石塘电站至玉溪电站区间集水面积为173km2，90%典型枯水年最枯月径流为0.46m3/s，而根据均溪水文站实测资料推算区间最枯日水流量只有0.07m3/s。由于玉溪水利枢纽仅具日调节能力，调节库容很小，下游径流的调节有赖于上游紧水滩水库的合理调度。目前玉溪水利枢纽各项放水设施齐全，船闸、泄洪闸、发电机组等皆可放水，可满足灌溉期水库泄放最小流量0.15m3/s、远景泄放流量不小于50m3/s6n的要求。关键在于上游紧水滩、石塘水电站在枯水期要先放水，玉溪电站才有水可放，以满足下游河道通航及生态用水等要求。5.目标设定的可行性由于水资源的有限性，在大多数情况下，一般都不能既达到所希望的环境要素，又能完全满足其他要求。对水库运行而言，为保证最小流量，相应的发电效益就要减少。面临着两难选择，需要从技术经济角度研究因水电的减少、地区农业产量的降低，最小流量的社会经济价值。管理部门采用协调和组织的方法，全面考虑各种因素，综合考虑最小流量这一水力设施所需的费用能否为社会接受。如果这些费用不能接受，则应重新考虑设定的目标，直到获得肯定的结果。6.结语玉溪水电站仅具日调节能力，由于调节库容很小，电站下游通航需要上游紧水滩水电站及石塘水电站每天16小时（6：00—22：00）泄放流量不小于50m3/s。在上游水库泄放最小流量的情况下，玉溪水库按照同等标准泄放50m3/s，能满足下游河道生态、航运、灌溉、景观等各项用水需求。参考文献⑴《水资源保护手册》方子云主编，河海大学出版社⑵《水库水环境模拟预测与评价》叶守泽夏军等主编，中国水利水电出版社⑶《水污染控制系统规划》傅国伟等主编⑷《玉溪水电站可行性研究报告》浙江省水利水电勘测设计院⑸《玉溪水电站环境影响回顾评价报告书》浙江省水利水电勘测设计院作者简介：陈伟法，男，高级工程师，从事水资源保护工作十多年，在国内刊物上发表论文多篇。通讯地址：浙江省杭州市上城区抚宁巷66号邮编：310002单位：浙江省水利水电勘测设计院电话：0571-860702996