某水電站設計方案存在的環境問題與優化措施分析

摘 要：水電是一種清潔能源，在水電資源開發過程中，必須要保護好生態環境，實現人與自然的和諧共存。文章以某水電站為例，基于對原工程設計方案存在的主要環境問題分析，提出了減少回填面積、構建生態通道和魚道、增設生態小機組以及盡量維系河道生態等優化措施，并分析了優化措施的合理性，對保證電站建設的環境合理性具有重要意義。

關鍵詞：水電站;設計方案;生態環境;環境合理性

一、工程設計方案

某水電站控制流域面積16559km2，壩址處多年平均流量364m3/s，水庫正常蓄水位為665m，相應庫容11.54億m3，調節庫容5.60億m3，具有多年調節能力，電站裝機容量為300MW，多年平均發電量11.62億kW.h。在工程設計中，為了防止大壩左岸部位的兩個自然村的房屋和耕地被淹沒，將擋水副壩設計在了左岸的河床部位，采用混凝土面板堆石壩壩型設計，全長10040m，為了安置工程移民，電站建設過程中利用工程開挖以及下游泄洪和尾水渠疏通產生的淤泥和石渣在副壩內回填造地，副壩的末端設置6m×4.34m的取水閘孔在建成的水庫中取水。

二、工程設計方案存在的主要環境問題

（一）為充分考慮泄洪渠的生態流量

在該水電站的工程設計中，出于最大限度提升電站機組出力的目的，對尾水渠進行開挖以增加發電水頭，同時通過左堤和泄洪渠隔開，發電尾水全部由尾水渠下瀉。顯然，在這種設計思路下，電站下游長10.5km的泄洪渠在非汛期基本處于脫水狀態，不利于水生生態和景觀設計。

（二）未考慮左岸河道的過魚要求

在電站施工運行之后，左岸的保留河道在電站下游1.5km處于大渡河相接，因此可以起到魚類通道的作用。但是，在河床上修建的副壩放水閘部位的水庫和河道水位并未相接，因此上述功能并不能有效發揮。

（三）未充分考慮左側濕地的保護要求

為了安置移民，某水電站在建設過程中采用棄渣回填造地的方式獲得大量安置土地，其經濟性是不容置疑的，但是在造地之后原左汊河河網僅在左岸部位保留了一條通道供泄洪使用。按照上述設計方案，左岸具有濕地功能的河網將會迅速消失，是原有的濕地生態功能受到嚴重損害。

（四）未充分考慮魚類的生境保護要求

原河道左岸是流域河道魚類產卵和索餌的重要場地，在工程建設之后，河道和灘地被大量回填占用，雖然具有一定的經濟性，但是河道魚類的生境面積也因之大幅縮小，同時河道的疏浚和水渠化治理也會使濕地面積進一步縮小，進而嚴重破壞魚類的產卵和索爾場地環境，將會對大渡河的魚類資源造成顯著的不利影響。

三、建設方案優化調整與合理性分析

（一）建設方案優化調整

該水電站是流域梯級開發的最末一級，壩址臨近兩河交匯處，河口生態特征比較明顯。鑒于該電站環境影響的敏感性和環評的重要性，基于上節的環境問題的分析，提出對原設計方案的優化調整方案，并反饋到工程可研設計中實施同步調整，優化調整的具體情況如表1所示。

1.增設生態機組

水電站的發電廠房后為長度10.5km的泄洪渠，經過生態流量驗算，需要不小于50m3/s的生態基流流量。鑒于電站在正常蓄水位條件下，泄洪渠部位仍有23m的水頭可以利用，同時，結合壩址區來水量的分析計算，除去尾水渠發電和生態用水之后，仍存在相當數量的剩余水量。經過對剩余水量和水頭高度綜合計算，建議設置12MW的生態機組即可保證下游泄洪渠的生態流量在50m3/s以上，并可以大幅改善泄洪渠及周邊的生態質量。

2.設置魚道和魚類仿自然通道

在庫尾放水閘和左側河網之間利用高差甚至魚道，主要包括入口、休息室和通道出口以及觀察室等。仿生自然通道位于庫尾放水閘右側以東60m處，總長度為828.81m，其中垂直豎縫段長度為184m，仿自然通道段長644.81m，通道的突進流速和臨界流速分別為1.22m/s和1.0m/s。仿自然通道段設計為梯形斷面，以模擬天然河道，溢流口的寬度為設計為0.7m。為模擬自然環境下豐富的水流流態，卵石墻溢流口錯開位置。全部通道共設有64個池室，其中包括5個魚類休息室。魚類休息室的長9.0m，深2.0m，底部寬3.5m，頂部寬7.5m。在通道的底部鋪設50cm漂石。兩岸鑲嵌50cm塊石，在入口處設置導魚石籠墻，以增大魚類進入通道的可能性。過魚設施的具體結構如圖1所示。

3.最大限度維持左岸河道連通性

在優化設計方案中大幅取消河道的疏浚和渠化設計內容，盡量維持左岸河道的原貌和形態，以最大限度保護現有的濕地環境。為了盡量保持左岸河網的連通性，在主壩左側的回填部位、2#棄渣場、太平副壩以及魏壩和張壩之間設置四條連通通道，以增加左側河網帶與水電站建成后的庫區之間的連通性，盡量減小電站工程對左岸河流濕地造成的負面影響。其中，1#連通工程是位于左側回填地區為河道型連接通道，設計寬度為20.5m，長度1567m，設計流量為5m3/s;2#連通工程位于2#棄渣場部位，該連通工程也是河道型設計，長度515m，寬度為11m，流量2.0m3/s;3#連通工程位于魏壩和張壩之間，為過水橋涵設置，長度為55m，在遭遇汛期大流量的情況下亦可以通過橋面過水;4#連通工程位于太平副壩比為，設計為暗涵和閘壩設計，主要作用是連接庫區和副壩右側的庫灣。

4.減少回填造地面積

原設計方案需要占用左側河道和淺灘造地304.5hm2，為保護左岸濕地生態，優化方案減少棄渣造地面積，由原來的304.5hm2調整為225.5hm2，減少了79hm2，最大限度減小對魚類生境的影響。由于回填區主要是修筑防洪堤之后形成的死水區，但是原有河道和淺灘的地貌保留了下來。因此，減少回填面積可以顯著改善濕地的生態環境質量，有利于魚類的產卵、索餌場地保護。

（二）優化方案的合理性分析

鑒于某水電站原設計方案存在的環境問題，對設計方案本身進行了較大程度的優化，因此有必要對調整后的方案的環境合理性進行分析，結果如表2所示。總體來看，通過原設計方案的優化調整，水電站建設中存在的生態問題基本得到解決，工程本身對當地水生生態和魚類資源的影響得到顯著緩解，因此優化工程方案比較合理，可以在工程可研設計中采用。

結束語：

水電站是水力資源利用的重要形式，而水電站的建設不僅需要大量的資金投入，同時也會對工程周邊地區的生態環境造成一定的不利影響。水電工程建設中的生態環境保護是水電企業一項不可忽視的重要基礎性工作，對倡導全員參與的環保理念，彰顯水電企業的社會責任和價值具有重要意義。本文結論不僅對某水電站建設的環境合理性提供科學支撐，對類似工程設計建設也有一定的借鑒價值。當然，生態系統的影響因素是多維化和復雜化的，水利工程生態環境影響的研究也必將是一個長期而持久的過程，而建設低環境影響度的水利工程應該是相關研究的最終目標。

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作者簡介：趙明（1989-），漢族，四川省綿陽市人，助教。研究方向：水利工程，建筑工程。