咸陽市柏嶺寺水庫壩后生態(tài)水量保障措施淺析

張新壽

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院 陜西 西安 710001）

1 概況

咸陽市柏嶺寺水庫為一座Ⅳ等小（1）型水庫，主要建筑物為4級。水庫正常蓄水位1066.3m，庫容989萬m3，年供水保證率為95.9%，工程總投資為17359.31萬元，工程開發(fā)任務(wù)為供水、攔沙。

水庫工程建成蓄水后，將由壩后抽水站通過三級抽水向職田鎮(zhèn)人飲、太村工業(yè)園區(qū)和青村電廠供水。工程由攔河壩、大壩右岸泄洪排沙洞、大壩右岸非溢流段放水建筑物、壩后抽水站以及上壩道路等組成。

2 水文情勢

水庫位于三水河中游，水庫壩址處河道多年平均天然徑流量為7391萬m3，多年平均流量2.34m3/s，壩址附近的三水河常年補給較穩(wěn)定，河段豐、枯流量相差不大。水庫壩址斷面處不同保證率情況下的徑流量及流量年內(nèi)分配情況詳見表1、表2。

柏嶺寺水庫建成后，壩址以下河道徑流量將會減小，即使在柏嶺寺水庫壩址下游有第界河等多條支流匯入，仍會使壩下游河道水文情勢發(fā)生改變，使壩址～三水河入涇河河口段約54km河道出現(xiàn)減水現(xiàn)象，尤其是壩址后第一條支流第界河入三水河口上游段9.84km處河道減水明顯。

3 壩后下泄生態(tài)基流保障措施

經(jīng)過對國內(nèi)部分已建水庫或水電站下泄生態(tài)流量情況的調(diào)查研究認為，要保障并落實生態(tài)流量下泄，應(yīng)分別從工程、監(jiān)督和管理三個方面采取綜合措施才能獲得比較好的效果[1]。

3.1 生態(tài)流量工程措施

3.1.1 工程措施方案

（1）利用放水建筑物泄放生態(tài)流量（方案 a）。

放水建筑物布置于大壩右岸非溢流段，由取水浮箱蘑菇頭和輸水管道兩部分構(gòu)成。設(shè)計放水流量0.48m3/s。放水建筑物為放水管道，設(shè)計過水能力0.72m3/s，采用浮箱蘑菇頭取水，下端接活動鉸相連的鋼管。放水管最終接壩下游抽水泵站集水池。生態(tài)水量初步考慮由一級抽水泵站前輸水管道閘閥處專門接生態(tài)基流泄放管道，將其延至壩下游三水河干流河道，達到泄放生態(tài)水量的目的。

（2）利用泄洪排沙閘泄放生態(tài)流量（方案 b）。

泄洪排沙洞閘門位于河道右岸，在進口設(shè)放水塔，進口底板高程1048.0m，塔內(nèi)設(shè)一扇4m×4m的事故檢修閘門，閘門設(shè)計水頭19.2m，閘門結(jié)構(gòu)為滾輪支承的平面閘門，發(fā)生事故時動水閉門，充水閥充水平壓后，靜水啟門。另外在泄洪洞出口設(shè)置了弧形工作閘門，底檻高程1048.0m，孔口尺寸4m×3.5m，設(shè)計水頭19.2m，閘門采用主橫梁、直支臂、球鉸結(jié)構(gòu)。為下泄生態(tài)基流，在水庫靠泄洪排沙洞的弧形閘門上設(shè)一小孔，放至下游河道。此孔設(shè)在弧形閘門底以上30cm處，安裝有管徑為Φ200的鋼管，管長60cm，末端設(shè)有手電控制閘閥。

（3）泄洪排沙閘泄側(cè)墩埋管泄放生態(tài)流量（方案c）。

在水庫泄洪排沙洞洞室左側(cè)的側(cè)墩下部繞過平面閘門、弧形閘門和側(cè)墩，在底部低于底板高程埋設(shè)鋼管排放生態(tài)水量，鋼管可以埋設(shè)在側(cè)墩中，鋼管由泄洪排沙洞進口穿越壩體一直通至泄洪排沙洞出口后直至通至河道。為防止管道出口與河道垂直高差造成的生態(tài)水流沖刷壩后坡腳影響壩體安全，可將泄水鋼管適當延長，離開大壩下游背水坡坡腳。管道出口處設(shè)置開口朝下的彎管，縮減出水落差，并在管道出口處布設(shè)護坦防止沖刷掏蝕河床[2]。生態(tài)基流泄水管道在穿越壩體時沿縱向每隔一定距離要加設(shè)一道止水環(huán)，以防庫水沿鋼管外形成滲流，以此達到下泄生態(tài)水量的目的。

3.1.2 措施方案比選

方案a通過在輸水管末端、一級抽水泵站前閘閥處連接管道實現(xiàn)生態(tài)水量泄放。因水庫工程供水保證率為95%，故在抽水泵站不能完全滿足全時段向塬區(qū)供水時，也無法保證各個水情期全時段內(nèi)下泄生態(tài)水量，而且輸水管道承擔分流生態(tài)下泄水量后，也影響塬區(qū)供水，因此，此方案存在一定的不利因素。

方案b中提出在弧形閘門底以上30cm處安裝有Φ200的鋼管泄放生態(tài)水量。在泄洪排沙洞閘門發(fā)生故障實施檢修時必然要關(guān)閉進水口處閘門，故生態(tài)下泄水量出口設(shè)置在弧形閘門底部，一是不符合設(shè)計常規(guī)，另外在閘門故障維修時斷流不能保證下泄生態(tài)水量，故該方案不滿足生態(tài)水量下泄要求。

表1 柏嶺寺水庫工程不同保證率徑流年內(nèi)月分配表 （單位：萬m3）

表2 柏嶺寺水庫工程不同保證率流量年內(nèi)月分配表 （單位：m3/s）

方案c雖然需要投入一定數(shù)量的管道材料和配件，但該方案能夠在豐、平、枯各水期全時段內(nèi)達到水庫下泄生態(tài)水量的目的，而且利于環(huán)境保護行政主管部門和水行政主管部門的監(jiān)督檢查，故推薦方案c為生態(tài)流量下泄工程措施。

3.1.3 生態(tài)流量及工程措施設(shè)計

經(jīng)過分析，推薦采用方案c。在水庫泄洪排沙洞洞室左側(cè)側(cè)墩下部繞過平面閘門、弧形閘門和側(cè)墩，在樞紐沖沙閘底板高程以下設(shè)計、敷設(shè)生態(tài)基流下泄管道設(shè)施，并在鋼管穿出壩體之后設(shè)置不能完全截止最小生態(tài)流量的手電自動控制閘閥。手電自動控制閘閥在調(diào)至最小過水流量狀態(tài)時仍可保證枯水期生態(tài)流量，控制閘閥開啟泄放生態(tài)水量時過水流量可保證平水期或洪水期生態(tài)流量。另外，洪水期無法調(diào)節(jié)的棄水量還可通過壩頂溢流下泄至壩下游河道補充三水河生態(tài)基流。

3.2 生態(tài)流量監(jiān)測措施

在柏嶺寺水庫建成運行后，雖然采取了具體的工程和管理措施，但為了保障壩下游三水河最小生態(tài)流量的落實，仍需要采取壩下游水庫下泄最小生態(tài)流量的監(jiān)督、監(jiān)測措施，在壩下游三水河河道設(shè)置水情在線監(jiān)測裝置對河道生態(tài)流量進行監(jiān)測和監(jiān)督。

3.3 綜合管理措施

（1）首先在樞紐下游減水河段1km處干流河道處布設(shè)生態(tài)流量水情在線監(jiān)測警示系統(tǒng)。另外，由水庫建設(shè)管理部門制定保證最小生態(tài)下泄流量的運行管理措施，報請水行政主管部門和環(huán)境保護行政主管部門審批、備案，并對水庫運行期全年干流河道來水量、供水引水量、下泄流量進行記錄統(tǒng)計、監(jiān)測和歸檔[3]。同時，把生態(tài)下泄流量監(jiān)測作為水庫運行期主要環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容，將來委托具有環(huán)境監(jiān)測資質(zhì)的單位完成。

（2）建立水庫下泄生態(tài)流量管理措施，制定工作制度，并在生態(tài)基流下泄通道出現(xiàn)故障進行維修的同時，安排專人提升沖沙閘下泄生態(tài)流量，同時將工作過程進行詳細記錄建檔，以備檢查[4]。

（3）加強河道沿岸宣傳工作，增強群眾的生態(tài)環(huán)境保護意識，建立群眾監(jiān)督、舉報制度，以確保河道生態(tài)基流。

（4）水庫管理單位要對泄放流量數(shù)據(jù)與壩下游生態(tài)流量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效的比較和驗證，并委托計量認證單位定期對手電自動控制閘閥進行檢查，對數(shù)據(jù)參數(shù)定期校驗，以保障下泄生態(tài)流量的準確性。

（5）確實保障下泄生態(tài)流量的生態(tài)環(huán)境保護工程設(shè)施能夠與水庫樞紐等主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用。

4 結(jié)論

（1）咸陽市柏嶺寺水庫建成運行后，應(yīng)在分析水文情勢變化的基礎(chǔ)上，按照有關(guān)要求下泄生態(tài)流量。

（2）經(jīng)比選分析，確定在水庫泄洪排沙洞洞室左側(cè)側(cè)墩下部繞過平面閘門、弧形閘門和側(cè)墩，在底部低于底板高程埋設(shè)鋼管排放生態(tài)水量。

（3）除落實生態(tài)流量泄放的工程措施外，還需要配套相應(yīng)的監(jiān)督管理措施。

（4）在生態(tài)流量泄放的工程監(jiān)督和管理措施落實后，壩后河道生態(tài)需水量將基本得到保障。陜西水利

[1]楊文正,薛聯(lián)芳.生態(tài)流量泄放設(shè)施設(shè)計及存在問題探討.中國水電顧問集團中南勘測設(shè)計研究院.

[2]吳飚.蓋下壩水電站生態(tài)流量的確定以及工程措施[J],安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009年第05期.

[3]南環(huán)保支隊〔2011〕88號.南平市環(huán)保局關(guān)于松溪縣六墩電站修復(fù)生態(tài)流量監(jiān)控設(shè)施的通知，（2011年11月29日）.

[4]向芳,黃川友.三巖龍水電站下泄生態(tài)流量的確定及措施[J],吉林水利,2011年08期.