水電站下泄生態流量的確定及措施分析

成芬+王繼勛

摘 要：在水電工程建設過程中，為減輕對下游河段生態環境的影響，需要采取保障下泄生態流量的措施。鑒于此，本文對如何確定水電站的下泄生態流量進行了研究，包括需要確定的內容及方式，然后對水電站的泄流措施進行了探討，確保水電站的下泄生態流量滿足生態環境需水量，從而為其他類似工程提供有益參考。

關鍵詞：水電站；下泄生態流量；確定；措施

引言

為了響應當前低碳環保的社會發展口號，保護人們賴以生存的生態環境，優化發展水力發電、提倡使用清潔型能源已經成為我國目前能源發展的重要戰略之一。在水電站整個開發建設過程中，重要的關注點就是對大壩（閘）的下泄生態流量進行設計，使其能夠對下游河流生態環境進行補償，同時也可以保護下游居民的居住環境等。因此，要規范水電站各個時期的管理工作，合理確定下泄生態流量，對水電資源進行科學利用。

1下泄生態流量定義

為了滿足減水河段的生態環境需水，水電站運行過程中需要下泄一定的生態流量。在河道長年流動中，需要一定的水量來保護河流的生態系統，為河流中的生物提供必要的水量，一般把所必需的最小水量閾值稱為最小生態需水量。而與之相對應的就是水電站需要下泄的最小水量，將其稱為最小下泄水量。

2水電站下泄生態流量的確定

2.1確定內容

在對水電站下泄生態流量進行確定時，首先需要明確具體需要了解的參數。有關工作人員要根據對實測大斷面資料及水文資料情況進行分析，選取壩址水尺斷面作為研究斷面，計算各水力參數，并得到生態環境需水的推薦值。其他還需要考慮的方面包括：維持水生生物生態系統穩定所需要的流量；維持河流水環境質量的最小稀釋凈化流量；調節氣候所損耗的蒸散量；維持地下水位動態平衡所需要的補給水量等；航運、景觀和水上娛樂環境需水量；工農業生產及生活需水量。

2.2減水段生態環境需水量推薦值

本文以水牛家水電站為例，該水電站的壩址水尺斷面初步擬定9種下泄流量方案，其中一種方案是按照國家發改委、水利部在“全國水資源綜合規劃環境用水要求”中所推薦的流量值來制定的，流量值為1.32m3/s，是壩址斷面平均流量的10%。還有一種方案是依據下游陰坪電站的下泄生態流量來確定的。

根據水牛壩址實測的各項數據及關系圖，可以得出下泄方案中相應的水面寬、水深等變化趨勢，如圖1、圖2及表1。

圖1 水牛家壩址下泄流量——水面寬關系線

圖2 水牛家壩址水面寬——下泄流量增量比曲線

表1 水牛家壩址下泄流量方案對比

由表1、圖1、2可以看出，當壩址斷面的下泄流量為1.32m3/s時，其對應的水面寬、平均水深分別為3.6m、0.22m。當將下泄流量提高到1.50m3/s時，水面寬曲線及增量比曲線出現明顯的拐點，水面寬擴展為5.0m，水面寬增量比達到7.78；繼續增加下泄流量，水面寬增量比逐漸下降，可以認為下泄1.50m3/s最為經濟有效。據此，將1.50m3/s作為水牛家生態環境需水流量的初步推薦值。

3生態泄流措施方案

3.1下泄生態流量的孔口結構設計

要想保障大壩（閘）下游能夠正常泄流，就需要加強放水口的設計要求與規格。因此，在設計放水孔結構時，要對放水孔的尺寸、放水形式、高程、位置以及下泄的生態流量等進行綜合研究。此外，還需要了解水電站的使用年限，確保水電站在運行期間不會因為放水孔異常而對水電站的泄流造成影響。為了確保水電站下泄生態流量的正常放水，有關工作人員還需要對水質情況進行充分研究，確保放水孔不會因為水質問題而發生堵塞的情況。一般情況下，有些水電站在設計放水孔時，會采用預埋防水鋼管的方式來提高放水孔的靈活性，同時，還會采用高標號抗沖耐磨鋼筋混凝土進行襯砌，以此來確保防水結構在下泄款流量大、水流速度快的時候也能夠安全運行。此外，在放水孔的設計建設中，還需要在混凝土建筑冷卻后，對鋼板襯砌進行接觸灌漿，主要是為了使鋼板襯砌與混凝土之間無縫隙連接。需要注意的是，在對放水孔進行設計時，還需要專門研究放水孔的應力，確保放水孔結構安全可靠且維修方便，以此來使放水孔能夠長期高效運行。

3.2合理設置生態環境流量監控系統

保障水電站正常下泄生態流量的一項重要措施就是實施環境流量監控，在水電站泄流系統中安裝下泄流量自動測報和遠程傳輸裝置，以此來及時準確掌握水電站的下泄生態流量數據，有利于環保部門及水電站對工程的生態流量泄放進行調度管理。同時，在下泄生態流量測報的基礎上，還可以參考河道生態監測結果數據，對泄水調度進行合理優化，使其更符合河道生態環境需求。水電站的泄流監控管理還需要考慮攔河閘下游生態情況，對河道斷面進行合理選擇，通過設置水位自動測量站，來對河道水位進行實時測量。其中，水位自動測量站的建設項目包括：人工斷面即鋼筋混凝土人工堰、自記水位臺、數字化自記水位計（有數據遠程傳送接口）、連接橋等。水位自動測量站需要和水電站的遠程監控系統進行網絡連接，時流量監測數據能夠實時發送至電站遠程集控中心。但水位自動測量站具有數據儲存功能，能夠長期備份流量監測原始數據，預防水電站監測數據的丟失，提高監測數據的安全性。

結束語

水電站的建設對被開發河流流域的生態環境將造成一些不利影響，因此，為維持流域生態系統的穩定性，保證流域內的生態需水要求及其周圍居民的正常活動，必須選擇合適的計算方法來確定生態需水量，從而確定出水電工程的下泄生態流量。目前生態需水量的計算方法有很多，有關工作人員一定要針對被開發河流流域的具體情況和相關要求來選擇出最適合的計算方法，充分發揮泄流對生態環境的維護作用。

參考文獻

[1]崔振華，劉恒，徐錦才，李志武.農村水電站下泄生態流量監測體系初步探討[J].水電能源科學，2016，12：190-193+189.

[2]徐海陽，王英奎，向光紅.河床式水電站下泄生態流量措施研究[J].水利水電快報，2016，12：32-34.

[3]王方亮.淺議水電站建設下泄生態流量的管理[J].水電站設計，2013，01：79-82.

[4]蔡圃，陳程，鄭舒雯，陳志明，唐麗，劉文杰，陳煦.老舊型水電站生態流量下泄方式分析[J].水電能源科學，2016，11：22-26.endprint