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(yùn)行;可持續(xù)發(fā)展

1前言

水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)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(kù)的主要開(kāi)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(xiàng)目經(jīng)濟(jì)利益最大化為目的的控制運(yùn)用水庫(kù)的技術(shù)管理方法。一直以來(lái),傳統(tǒng)的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行,為追求經(jīng)濟(jì)利益的最大化,在水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)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(kù)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)下游生態(tài)產(chǎn)生不良影響。因此,如何改善水庫(kù)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(kù)調(diào)度運(yùn)行方式,對(duì)于保障河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展,實(shí)現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與環(huán)境效益目標(biāo)多贏,對(duì)國(guó)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(duì)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(yíng)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(guò)濾”作用降低。

3水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)和原則

一般情況下,水電廠水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行,應(yīng)在充分考慮不同需水量和水功能要求的情況下,來(lái)確定水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)和原則。

3.1實(shí)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(huì)、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(huì)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(kāi)發(fā),實(shí)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(duì)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(kāi)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(yùn)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(kù)進(jìn)行生態(tài)調(diào)度的重要依據(jù),水庫(kù)下泄水量,包括泄流時(shí)間、泄流量、泄流歷時(shí)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(gè)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(kù)區(qū)水環(huán)境穩(wěn)定

水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)用對(duì)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(kù)區(qū)水環(huán)境穩(wěn)定,可根據(jù)各水庫(kù)的實(shí)際情況,通過(guò)下泄合理的生態(tài)基流(最小或適宜生態(tài)需水量),運(yùn)用適當(dāng)?shù)恼{(diào)度方式控制水體富營(yíng)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(duì)水庫(kù)下游生態(tài)和庫(kù)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(kù)形成后,其可能會(huì)有利于部分水生生物繁衍生息,但從普遍的情況看來(lái),由于大壩阻隔、水庫(kù)低溫水下泄等原因,其還有可能導(dǎo)致庫(kù)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(dòng)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(kù)的實(shí)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(guò)度飽和等,以達(dá)到減小和消除對(duì)水庫(kù)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(wèn)題

水電廠水庫(kù)形成后,庫(kù)區(qū)泥沙淤泥和壩下游河床沖刷的調(diào)整,及由此帶來(lái)的一系列問(wèn)題,是水庫(kù)形成后無(wú)法避免的一個(gè)自然現(xiàn)象。因此,水電廠的水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度,須結(jié)合水庫(kù)的綜合利用、目的和水庫(kù)本身的具體情況,做好水庫(kù)的泥沙調(diào)度,即可通過(guò)調(diào)整泄流方式及控制下泄流量、調(diào)整出庫(kù)水流的含沙量和流量過(guò)程、減少常規(guī)調(diào)度情況出庫(kù)水流對(duì)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(shí)現(xiàn)河流健康生命為最終目標(biāo)

水庫(kù)生態(tài)調(diào)度既要在一定程度上滿足人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,同時(shí)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(shí)現(xiàn)人與河流的和諧發(fā)展。

4水電廠水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行

4.1水電廠水庫(kù)大壩下泄最小生態(tài)環(huán)境流量

針對(duì)不同生態(tài)環(huán)境流量計(jì)算方法的適用范圍,水電廠水庫(kù)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(duì)大壩下泄最小生態(tài)環(huán)境流量進(jìn)行計(jì)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(kù)的下泄最小生態(tài)環(huán)境流量。如在郁江桂平航運(yùn)樞紐、貴港航運(yùn)樞紐二級(jí)水電站工程中,為保證生態(tài)流量需求,經(jīng)過(guò)分析,工程設(shè)計(jì)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(kù)調(diào)峰運(yùn)行對(duì)下游的影響。

4.2采取人造洪峰調(diào)度方式

水庫(kù)的徑流調(diào)節(jié)使壩下河流自然漲落過(guò)程弱化,一些對(duì)水位漲落過(guò)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(shì)的變化,通過(guò)合理控制水庫(kù)下泄流量和時(shí)間,人為制造洪峰過(guò)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(kù)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(duì)流量過(guò)程(包括時(shí)序和空間分布)的需求,并便于工程的調(diào)度運(yùn)行,工程設(shè)計(jì)中采用相應(yīng)的放流工程設(shè)施。如在錦屏二級(jí)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(shí)段不同流量的下泄,并便于工程的調(diào)度運(yùn)行,工程設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)了對(duì)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(diǎn)目標(biāo)。為此,水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行可通過(guò)設(shè)置過(guò)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(duì)洄游性魚類的影響,各水庫(kù)應(yīng)根據(jù)水庫(kù)大壩的特點(diǎn)及所開(kāi)發(fā)河流魚類的生活習(xí)性,來(lái)選擇不同的過(guò)魚設(shè)施,即魚道、魚閘、升魚機(jī)、集運(yùn)漁船等。如漢江興隆水利樞紐、老龍口水利樞紐計(jì)劃采用魚道作過(guò)魚設(shè)施,烏江彭水電站計(jì)劃選擇集運(yùn)漁船作為過(guò)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(yùn)魚相結(jié)合的魚類保護(hù)措施。

(2)為減少河流開(kāi)發(fā)對(duì)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(yùn)行的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)是生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)。在水電工程的運(yùn)行中,為了解工程運(yùn)行對(duì)水生生態(tài)的影響,需要輔以必要的水生生態(tài)監(jiān)測(cè)和下泄流量監(jiān)測(cè)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(shí)際效果,適時(shí)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(yùn)行。

4.4.1水生生態(tài)監(jiān)測(cè)

在水庫(kù)下游河段設(shè)置幾個(gè)不同的檢測(cè)點(diǎn),在水電廠水庫(kù)形成運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi),檢測(cè)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(zhǎng)發(fā)育規(guī)律,并及時(shí)反饋到工程運(yùn)行調(diào)度中。

4.4.2下泄流量監(jiān)測(cè)

在實(shí)施優(yōu)選的水庫(kù)下泄流量調(diào)度方案一段時(shí)間內(nèi),為評(píng)估用于實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的泄洪的有效性,必須設(shè)計(jì)和建立合適的下泄流量監(jiān)測(cè)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(duì)生態(tài)環(huán)境流量的泄放情況進(jìn)行視頻監(jiān)控。

在檢測(cè)的同時(shí),應(yīng)將流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至電站遠(yuǎn)程集控中心;同時(shí)注意要長(zhǎng)期備份流量監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,水電廠的優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行,充分考慮了水庫(kù)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(yùn)行措施,促進(jìn)了生態(tài)保護(hù)措施的落實(shí)和完善。但由于河流生態(tài)環(huán)境健康是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的多維調(diào)控問(wèn)題,水庫(kù)生態(tài)調(diào)度只是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。調(diào)度實(shí)施后,還需對(duì)河流生態(tài)的健康程度進(jìn)行合理的評(píng)價(jià),評(píng)估準(zhǔn)則要充分體現(xiàn)開(kāi)發(fā)與保護(hù)的協(xié)調(diào),體現(xiàn)多個(gè)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(kāi)發(fā)與生態(tài)保護(hù)的雙贏,實(shí)現(xiàn)國(guó)家水資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

 

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