淺談基于生態(tài)環(huán)境的水電廠水庫調(diào)度運行

1、淺談基于生態(tài)環(huán)境的水電廠水庫調(diào)度運行                        摘要:改善水庫調(diào)度,補償或緩解下游河流生態(tài)和環(huán)境的負面影響是我國構(gòu)建人與河流和諧發(fā)展的重要研究內(nèi)容。本文主要從水電工程對河流生態(tài)環(huán)境的不利影響、水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度的目標和原則、水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度運行這3個方面進行闡述。 關(guān)鍵詞:生態(tài)環(huán)境保護;生態(tài)調(diào)度;環(huán)境調(diào)度;調(diào)度運行;可持

2、續(xù)發(fā)展 Abstract: Improving to the reservoir dispatcher, it is that our country structures people and river to compensate or alleviate the downstream river ecology and negative effect of the environment the important research contents of harmonious development flow. This text is from the adverse effect,

3、 hydroelectric power plant to the river ecological environment of hydroelectric project mainly optimize these three respects of management and running to explain in the goal, principle, hydroelectric power plant reservoir where the reservoir optimizes the dispatcher. Key words: ecological environmen

4、tal protection; ecological dispatcher; environmental dispatcher; management and running; sustainable development 1前言 水庫的調(diào)度運行主要是指圍繞發(fā)電、防洪、灌溉、供水及排沙等,根據(jù)水庫的主要開發(fā)任務(wù)分配水資源,在滿足安全、綜合利用需求的基礎(chǔ)上,以謀求項目經(jīng)濟利益最大化為目的的控制運用水庫的技術(shù)管理方法。一直以來,傳統(tǒng)的水庫調(diào)度運行,為追求經(jīng)濟利益的最大化,在水庫的調(diào)度運行上,很少考慮河流生態(tài)系統(tǒng)和水環(huán)境保護方面的調(diào)度,致使很多水庫在運行過程中對下游生態(tài)產(chǎn)生不良影響。因此,如何改善

5、水庫調(diào)度,補償或緩解下游河流生態(tài)和環(huán)境的負面影響,考慮基于生態(tài)環(huán)境的水庫調(diào)度運行方式,對于保障河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展,實現(xiàn)工程經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益目標多贏,對國家水資源的有效保護和可持續(xù)利用具有十分重要的意義。 2水電工程對河流生態(tài)環(huán)境的不利影響 (1)原有物種所適應(yīng)的天然徑流和水文條件的棲息地喪失。 (2)河流作為生物和營養(yǎng)元素交流廊道的功能不復(fù)存在。 (3)沿岸帶連接高地和水域生態(tài)系統(tǒng)的“過濾”作用降低。 3水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度的目標和原則 一般情況下,水電廠水庫調(diào)度運行,應(yīng)在充分考慮不同需水量和水功能要求的情況下,來確定水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度的目標和原則。 3.1實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用

6、,促進人與自然和諧發(fā)展 生態(tài)環(huán)境是關(guān)系到人類生存和發(fā)展的基本自然條件,保護和改善生態(tài)環(huán)境,是保障社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和水資源良性循環(huán)的基礎(chǔ)。而水作為生態(tài)環(huán)境的控制性因素,是人類生存和發(fā)展不可替代的資源,是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源,是經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。要保護生態(tài)環(huán)境,避免水資源掠奪式開發(fā),實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,促進人與自然和諧發(fā)展,就必須統(tǒng)籌發(fā)電與生態(tài)環(huán)境保護,在滿足河流生態(tài)環(huán)境保護要求的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮水電廠的發(fā)電效益,使水電廠對河流生態(tài)環(huán)境造成的不利影響控制在其可承受的范圍內(nèi)。從開發(fā)與環(huán)境保護并重的角度出發(fā),優(yōu)化工程調(diào)度運行以保護區(qū)間生態(tài)環(huán)境是非常必要的。 3.2以河流

7、的生態(tài)需水為基礎(chǔ) 河流生態(tài)需水是水庫進行生態(tài)調(diào)度的重要依據(jù),水庫下泄水量,包括泄流時間、泄流量、泄流歷時等應(yīng)根據(jù)下游河道生態(tài)需水要求進行泄放。為了保護某一個特定的生態(tài)目標,合理的生態(tài)用水比例應(yīng)處在生態(tài)需水比例的閾值區(qū)間內(nèi)。 3.3維持下游水生態(tài)及庫區(qū)水環(huán)境穩(wěn)定 水庫的調(diào)度運用對生態(tài)與環(huán)境造成的不利影響不可忽視。因此,經(jīng)研究認為,在現(xiàn)有的調(diào)度方式中,為維持下游水生態(tài)及庫區(qū)水環(huán)境穩(wěn)定,可根據(jù)各水庫的實際情況,通過下泄合理的生態(tài)基流(最小或適宜生態(tài)需水量),運用適當?shù)恼{(diào)度方式控制水體富營養(yǎng)化、控制水體理化性狀與水華爆發(fā)、控制河口咸潮入侵等,以達到減少或消除對水庫下游生態(tài)和庫區(qū)水環(huán)境不利影響的目的。&

8、#160;                            3.4維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定 水電廠水庫形成后,其可能會有利于部分水生生物繁衍生息,但從普遍的情況看來,由于大壩阻隔、水庫低溫水下泄等原因,其還有可能導(dǎo)致庫區(qū)原有的急流生境萎縮或消失,極不利于大壩下游水生動物的產(chǎn)卵、繁殖等。因此,在現(xiàn)有的調(diào)度方式中,為維持水生生態(tài)系

9、統(tǒng)穩(wěn)定,可根據(jù)各水庫的實際情況,采取人造洪峰調(diào)度方式、根據(jù)水生生物的生活繁衍習(xí)性靈活調(diào)度、控制低溫水下泄、控制下泄水體氣體過度飽和等,以達到減小和消除對水庫下游水生生態(tài)系統(tǒng)不利影響的目的。 3.5考慮泥沙調(diào)控問題 水電廠水庫形成后,庫區(qū)泥沙淤泥和壩下游河床沖刷的調(diào)整,及由此帶來的一系列問題,是水庫形成后無法避免的一個自然現(xiàn)象。因此,水電廠的水庫優(yōu)化調(diào)度,須結(jié)合水庫的綜合利用、目的和水庫本身的具體情況,做好水庫的泥沙調(diào)度,即可通過調(diào)整泄流方式及控制下泄流量、調(diào)整出庫水流的含沙量和流量過程、減少常規(guī)調(diào)度情況出庫水流對下游河道沖刷范圍并延緩其進程,以減小不利影響。 3.6以實現(xiàn)河流健康生命為最終目標

10、 水庫生態(tài)調(diào)度既要在一定程度上滿足人類社會經(jīng)濟發(fā)展的需求,同時也要考慮滿足河流生命得以維持和延續(xù)的需要,其最終目標是維護河流健康生命,實現(xiàn)人與河流的和諧發(fā)展。 4水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度運行 4.1水電廠水庫大壩下泄最小生態(tài)環(huán)境流量 針對不同生態(tài)環(huán)境流量計算方法的適用范圍,水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度應(yīng)采用生境模擬法、水文學(xué)法(Tennant法)和水力學(xué)法(R2-Cross法)等不同方法對大壩下泄最小生態(tài)環(huán)境流量進行計算確定,并利用水力學(xué)模型進行模擬,在結(jié)合水生生境和水環(huán)境功能的要求的基礎(chǔ)上,綜合確定適于水庫的下泄最小生態(tài)環(huán)境流量。如在郁江桂平航運樞紐、貴港航運樞紐二級水電站工程中,為保證生態(tài)流量需求,經(jīng)過分

11、析,工程設(shè)計中其最小下泄生態(tài)環(huán)境流量為180 m3/s。從而有效緩減了水庫調(diào)峰運行對下游的影響。 4.2采取人造洪峰調(diào)度方式 水庫的徑流調(diào)節(jié)使壩下河流自然漲落過程弱化,一些對水位漲落過程要求較高的漂流性產(chǎn)卵魚類繁殖受到影響。根據(jù)魚類繁殖生物學(xué)習(xí)性,結(jié)合壩下游水文情勢的變化,通過合理控制水庫下泄流量和時間,人為制造洪峰過程,可為這些魚類創(chuàng)造產(chǎn)卵繁殖的適宜生態(tài)條件。 4.3水電廠水庫大壩泄放設(shè)施和措施調(diào)度 4.3.1泄放設(shè)施調(diào)度 為保護流域生態(tài),從根本上保障河流生態(tài)對流量過程(包括時序和空間分布)的需求,并便于工程的調(diào)度運行,工程設(shè)計中采用相應(yīng)的放流工程設(shè)施。如在錦屏二級水電站工程中,根據(jù)分析,下

12、游河段的生態(tài)環(huán)境流量需求在泄放量及變幅方面均較大,為保障不同時段不同流量的下泄,并便于工程的調(diào)度運行,工程設(shè)計上考慮將導(dǎo)流洞改建成永久生態(tài)環(huán)境流量泄放洞,泄放洞進口設(shè)置閘室,設(shè)2孔閘孔,每孔尺寸為5 m×5 m,帶胸墻,胸墻底高程1 640 m,頂高程1 654 m,總長26 m,并布置尺寸為5 m×5.5 m(寬×高)的閘門進行調(diào)節(jié),有效落實了對河流生態(tài)需求條件的保障。 4.3.2泄放措施調(diào)度 河流水生生物,特別是魚類的保護,是大壩建設(shè)生態(tài)保護的重點目標。為此,水庫優(yōu)化調(diào)度運行可通過設(shè)置過魚設(shè)施、增殖放流、生境補償?shù)却胧?協(xié)調(diào)工程建設(shè)與水生生物保護的關(guān)系。 (1

13、)為了減緩大壩阻隔對洄游性魚類的影響,各水庫應(yīng)根據(jù)水庫大壩的特點及所開發(fā)河流魚類的生活習(xí)性,來選擇不同的過魚設(shè)施,即魚道、魚閘、升魚機、集運漁船等。如漢江興隆水利樞紐、老龍口水利樞紐計劃采用魚道作過魚設(shè)施,烏江彭水電站計劃選擇集運漁船作為過魚設(shè)施,漢江蜀河電站采用300 t升魚機,配備10 t升魚設(shè)施與人工運魚相結(jié)合的魚類保護措施。 (2)為減少河流開發(fā)對水生生物的不利影響,還可采用人工增殖放流的補償措施,遏制生物資源的衰退。 4.4優(yōu)化電站調(diào)度運行的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)保護的基礎(chǔ)。在水電工程的運行中,為了解工程運行對水生生態(tài)的影響,需要輔以必要的水生生態(tài)監(jiān)測和下泄流量監(jiān)測措施,配

14、合魚類生態(tài)習(xí)性研究,掌握生態(tài)環(huán)境流量的實際效果,適時調(diào)整生態(tài)環(huán)境流量大小及其下泄方案,優(yōu)化工程調(diào)度運行。 4.4.1水生生態(tài)監(jiān)測                             在水庫下游河段設(shè)置幾個不同的檢測點,在水電廠水庫形成運行一段時間內(nèi),檢測下游河段內(nèi)水體理化指標、餌料生物、魚類資源及魚類生態(tài)習(xí)性等,了

15、解魚類生長發(fā)育規(guī)律,并及時反饋到工程運行調(diào)度中。 4.4.2下泄流量監(jiān)測 在實施優(yōu)選的水庫下泄流量調(diào)度方案一段時間內(nèi),為評估用于實現(xiàn)預(yù)定目標的泄洪的有效性,必須設(shè)計和建立合適的下泄流量監(jiān)測系統(tǒng),即采用生態(tài)環(huán)境流量在線監(jiān)控措施,利用電站遠程監(jiān)控系統(tǒng),在攔河閘上設(shè)置視頻監(jiān)視器,在水電廠遠程集控中心對生態(tài)環(huán)境流量的泄放情況進行視頻監(jiān)控。 在檢測的同時,應(yīng)將流量監(jiān)測數(shù)據(jù)實時發(fā)送至電站遠程集控中心;同時注意要長期備份流量監(jiān)測原始數(shù)據(jù)。 5結(jié)束語 綜上所述,水電廠的優(yōu)化調(diào)度運行,充分考慮了水庫下游河段生態(tài)環(huán)境保護的要求,以促進人與自然和諧發(fā)展為目標,采用了一系列優(yōu)化調(diào)度運行措施,促進了生態(tài)保護措施的落實和完善。但由于河流生態(tài)環(huán)境健康是一個系統(tǒng)的復(fù)雜的多維調(diào)控問題,水庫生態(tài)調(diào)度只是其中的一個環(huán)節(jié)。調(diào)度實施后,還需對河流生態(tài)的健康程度進行合理的評價,評估準則要充分體現(xiàn)開發(fā)與保護的協(xié)調(diào),體現(xiàn)多個利益相關(guān)者利益的協(xié)調(diào)。只有這樣,才能最終形成較為完備的河流生態(tài)健康調(diào)控體系,促進水利水電開發(fā)與生態(tài)保護的雙贏,實現(xiàn)國家水資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 參考文獻 1 滕 燕、高仕春、梅亞東.面向生態(tài)環(huán)境的水庫調(diào)度方式研