關(guān)鍵詞:生態(tài)環(huán)境保護(hù);生態(tài)調(diào)度;環(huán)境調(diào)度;調(diào)度運行;可持續(xù)發(fā)展

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(jì)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(jì)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(hù)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,如何改善水庫調(diào)度,補(bǔ)償或緩解下游河流生態(tài)和環(huán)境的負(fù)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(jì)效益、社會效益與環(huán)境效益目標(biāo)多贏,對國家水資源的有效保護(hù)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(biāo)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(biāo)和原則。

3.1實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,促進(jìn)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(hù)和改善生態(tài)環(huán)境,是保障社會、經(jīng)濟(jì)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(jì)資源,是經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。要保護(hù)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(jìn)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(hù),在滿足河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)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(hù)并重的角度出發(fā),優(yōu)化工程調(diào)度運行以保護(hù)區(qū)間生態(tài)環(huán)境是非常必要的。

3.2以河流的生態(tài)需水為基礎(chǔ)

河流生態(tài)需水是水庫進(jìn)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(jìn)行泄放。為了保護(hù)某一個特定的生態(tài)目標(biāo),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(rèn)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(dāng)?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(dá)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。

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(dá)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(jìn)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(biāo)

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(jì)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(biāo)是維護(hù)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(jìn)行計算確定,并利用水力學(xué)模型進(jìn)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(hù),是大壩建設(shè)生態(tài)保護(hù)的重點目標(biāo)。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(bǔ)償?shù)却胧?協(xié)調(diào)工程建設(shè)與水生生物保護(hù)的關(guān)系。

(1)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(jī)、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(jī),配備10 t升魚設(shè)施與人工運魚相結(jié)合的魚類保護(hù)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(bǔ)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(hù)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(biāo)、餌料生物、魚類資源及魚類生態(tài)習(xí)性等,了解魚類生長發(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(biāo)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(yuǎn)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(yuǎn)程集控中心對生態(tài)環(huán)境流量的泄放情況進(jìn)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(yuǎn)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(hù)的要求,以促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展為目標(biāo),采用了一系列優(yōu)化調(diào)度運行措施,促進(jìn)了生態(tài)保護(hù)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(jìn)行合理的評價,評估準(zhǔn)則要充分體現(xiàn)開發(fā)與保護(hù)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(jìn)水利水電開發(fā)與生態(tài)保護(hù)的雙贏,實現(xiàn)國家水資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

 

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