淺談基于生態環境的水電廠水庫調度運行

2017-02-08 16:00:07 大云網　點擊量：評論 (0)

摘要:改善水庫調度,補償或緩解下游河流生態和環境的負面影響是我國構建人與河流和諧發展的重要研究內容。本文主要從水電工程對河流生態環境的不利影響、水電廠水庫優化調度的目標和原則、水電廠水庫優化調度運行

摘要:改善水庫調度,補償或緩解下游河流生態和環境的負面影響是我國構建人與河流和諧發展的重要研究內容。本文主要從水電工程對河流生態環境的不利影響、水電廠水庫優化調度的目標和原則、水電廠水庫優化調度運行這3個方面進行闡述。

關鍵詞:生態環境保護;生態調度;環境調度;調度運行;可持續發展

1前言

水庫的調度運行主要是指圍繞發電、防洪、灌溉、供水及排沙等,根據水庫的主要開發任務分配水資源,在滿足安全、綜合利用需求的基礎上,以謀求項目經濟利益最大化為目的的控制運用水庫的技術管理方法。一直以來,傳統的水庫調度運行,為追求經濟利益的最大化,在水庫的調度運行上,很少考慮河流生態系統和水環境保護方面的調度,致使很多水庫在運行過程中對下游生態產生不良影響。因此,如何改善水庫調度,補償或緩解下游河流生態和環境的負面影響,考慮基于生態環境的水庫調度運行方式,對于保障河流生態系統的健康發展,實現工程經濟效益、社會效益與環境效益目標多贏,對國家水資源的有效保護和可持續利用具有十分重要的意義。

2水電工程對河流生態環境的不利影響

(1)原有物種所適應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元素交流廊道的功能不復存在。

(3)沿岸帶連接高地和水域生態系統的“過濾”作用降低。

3水電廠水庫優化調度的目標和原則

一般情況下,水電廠水庫調度運行,應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化調度的目標和原則。

3.1實現水資源的可持續利用,促進人與自然和諧發展

生態環境是關系到人類生存和發展的基本自然條件,保護和改善生態環境,是保障社會、經濟可持續發展和水資源良性循環的基礎。而水作為生態環境的控制性因素,是人類生存和發展不可替代的資源,是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源,是經濟和社會可持續發展的基礎。要保護生態環境,避免水資源掠奪式開發,實現水資源的可持續利用,促進人與自然和諧發展,就必須統籌發電與生態環境保護,在滿足河流生態環境保護要求的基礎上,充分發揮水電廠的發電效益,使水電廠對河流生態環境造成的不利影響控制在其可承受的范圍內。從開發與環境保護并重的角度出發,優化工程調度運行以保護區間生態環境是非常必要的。

3.2以河流的生態需水為基礎

河流生態需水是水庫進行生態調度的重要依據,水庫下泄水量,包括泄流時間、泄流量、泄流歷時等應根據下游河道生態需水要求進行泄放。為了保護某一個特定的生態目標,合理的生態用水比例應處在生態需水比例的閾值區間內。

3.3維持下游水生態及庫區水環境穩定

水庫的調度運用對生態與環境造成的不利影響不可忽視。因此,經研究認為,在現有的調度方式中,為維持下游水生態及庫區水環境穩定,可根據各水庫的實際情況,通過下泄合理的生態基流(最小或適宜生態需水量),運用適當的調度方式控制水體富營養化、控制水體理化性狀與水華爆發、控制河口咸潮入侵等,以達到減少或消除對水庫下游生態和庫區水環境不利影響的目的。

3.4維持水生生態系統穩定

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,其還有可能導致庫區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卵、繁殖等。因此,在現有的調度方式中,為維持水生生態系統穩定,可根據各水庫的實際情況,采取人造洪峰調度方式、根據水生生物的生活繁衍習性靈活調度、控制低溫水下泄、控制下泄水體氣體過度飽和等,以達到減小和消除對水庫下游水生生態系統不利影響的目的。

3.5考慮泥沙調控問題

水電廠水庫形成后,庫區泥沙淤泥和壩下游河床沖刷的調整,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象。因此,水電廠的水庫優化調度,須結合水庫的綜合利用、目的和水庫本身的具體情況,做好水庫的泥沙調度,即可通過調整泄流方式及控制下泄流量、調整出庫水流的含沙量和流量過程、減少常規調度情況出庫水流對下游河道沖刷范圍并延緩其進程,以減小不利影響。

3.6以實現河流健康生命為最終目標

水庫生態調度既要在一定程度上滿足人類社會經濟發展的需求,同時也要考慮滿足河流生命得以維持和延續的需要,其最終目標是維護河流健康生命,實現人與河流的和諧發展。

4水電廠水庫優化調度運行

4.1水電廠水庫大壩下泄最小生態環境流量

針對不同生態環境流量計算方法的適用范圍,水電廠水庫優化調度應采用生境模擬法、水文學法(Tennant法)和水力學法(R2-Cross法)等不同方法對大壩下泄最小生態環境流量進行計算確定,并利用水力學模型進行模擬,在結合水生生境和水環境功能的要求的基礎上,綜合確定適于水庫的下泄最小生態環境流量。如在郁江桂平航運樞紐、貴港航運樞紐二級水電站工程中,為保證生態流量需求,經過分析,工程設計中其最小下泄生態環境流量為180 m3/s。從而有效緩減了水庫調峰運行對下游的影響。

4.2采取人造洪峰調度方式

水庫的徑流調節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卵魚類繁殖受到影響。根據魚類繁殖生物學習性,結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,可為這些魚類創造產卵繁殖的適宜生態條件。

4.3水電廠水庫大壩泄放設施和措施調度

4.3.1泄放設施調度

為保護流域生態,從根本上保障河流生態對流量過程(包括時序和空間分布)的需求,并便于工程的調度運行,工程設計中采用相應的放流工程設施。如在錦屏二級水電站工程中,根據分析,下游河段的生態環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,并便于工程的調度運行,工程設計上考慮將導流洞改建成永久生態環境流量泄放洞,泄放洞進口設置閘室,設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)的閘門進行調節,有效落實了對河流生態需求條件的保障。

4.3.2泄放措施調度

河流水生生物,特別是魚類的保護,是大壩建設生態保護的重點目標。為此,水庫優化調度運行可通過設置過魚設施、增殖放流、生境補償等措施,協調工程建設與水生生物保護的關系。

(1)為了減緩大壩阻隔對洄游性魚類的影響,各水庫應根據水庫大壩的特點及所開發河流魚類的生活習性,來選擇不同的過魚設施,即魚道、魚閘、升魚機、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施,烏江彭水電站計劃選擇集運漁船作為過魚設施,漢江蜀河電站采用300 t升魚機,配備10 t升魚設施與人工運魚相結合的魚類保護措施。

(2)為減少河流開發對水生生物的不利影響,還可采用人工增殖放流的補償措施,遏制生物資源的衰退。

4.4優化電站調度運行的生態環境監測

生態環境監測是生態保護的基礎。在水電工程的運行中,為了解工程運行對水生生態的影響,需要輔以必要的水生生態監測和下泄流量監測措施,配合魚類生態習性研究,掌握生態環境流量的實際效果,適時調整生態環境流量大小及其下泄方案,優化工程調度運行。

4.4.1水生生態監測

在水庫下游河段設置幾個不同的檢測點,在水電廠水庫形成運行一段時間內,檢測下游河段內水體理化指標、餌料生物、魚類資源及魚類生態習性等,了解魚類生長發育規律,并及時反饋到工程運行調度中。

4.4.2下泄流量監測

在實施優選的水庫下泄流量調度方案一段時間內,為評估用于實現預定目標的泄洪的有效性,必須設計和建立合適的下泄流量監測系統,即采用生態環境流量在線監控措施,利用電站遠程監控系統,在攔河閘上設置視頻監視器,在水電廠遠程集控中心對生態環境流量的泄放情況進行視頻監控。

在檢測的同時,應將流量監測數據實時發送至電站遠程集控中心;同時注意要長期備份流量監測原始數據。

5結束語

綜上所述,水電廠的優化調度運行,充分考慮了水庫下游河段生態環境保護的要求,以促進人與自然和諧發展為目標,采用了一系列優化調度運行措施,促進了生態保護措施的落實和完善。但由于河流生態環境健康是一個系統的復雜的多維調控問題,水庫生態調度只是其中的一個環節。調度實施后,還需對河流生態的健康程度進行合理的評價,評估準則要充分體現開發與保護的協調,體現多個利益相關者利益的協調。只有這樣,才能最終形成較為完備的河流生態健康調控體系,促進水利水電開發與生態保護的雙贏,實現國家水資源的可持續發展戰略。

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