石佛寺水庫多目標調度研究

柴曉利

（遼寧省觀音閣水庫管理局,遼寧 本溪 117100）

1 水庫常規調度運用

目前，我國水庫調度主要圍繞防洪、發電、灌溉、供水、航運等綜合利用效益而進行的，因此現行的水庫管理和調度運行模式是處理、協調防洪和興利的矛盾，以及興利任務之間的利益。石佛寺水庫承擔防洪任務，保障水庫建筑物自身安全及下游防洪目標安全是水庫控制運用的根本。水庫管理局在汛期必須密切關注水庫及相關控制站水情、控制流域雨情、水庫工情變化，適時把握蓄泄時機，確保防洪安全。

2 水生生物的生長需要

石佛寺水庫蓄水試驗應急防護工程，是2009年遼寧省重點水利建設項目，是在確保水庫防洪安全的前提下，為水庫蓄水試驗和生態景觀建設創造條件，它是改善遼河水生態環境的重要舉措。從長遠角度看，將極大地改善遼河水質和當地生態環境，實現社會、經濟、環境效益的一體化目標。

石佛寺水庫庫區生態建設，荷花種植總面積100 hm2，工程的實施，對進一步豐富石佛寺水庫的植物種類，實現石佛寺水庫水清草綠花美的自然生態目標，使石佛寺水庫發展為功能多樣、生態優美的現代化生態水庫具有重要作用。

以上工程的實施對于保護珍稀禽鳥類、調蓄遼河河干流洪水、調節區域氣候，改善生態環境，促進地區經濟社會可持續發展，具有十分重要的作用和意義。因此水庫的調度運用除滿足防洪、興利要求，也要考慮蓄水試驗應急防護工程中水生植物的生長需要。

石佛寺水庫庫區水生植物，主要有蘆葦142 hm2，蒲草 29.5 hm2，荷花 100 hm2。經多年各地栽培蘆葦的實踐表明：蘆葦只有水深在10～25 cm時，才生長發育良好。蘆葦是廣播種，但必須在水分條件適宜時，才能形成純群落，老鄉稱“清塘葦”，才能使蘆葦這種再生資源持續利用。蒲草宜生于淺水的湖、塘、溝渠中，詳見表1。經多年北方栽植荷花的實踐表明：荷花只有在水深1.2～1.5 m時，才能長勢良好，才能滿足越冬需要，詳見表2。因此，水庫的蓄水水位應在46.00～46.20 m范圍。

表1 蘆葦、蒲草栽植高程與庫水位對應關系

表2 荷花栽植高程與庫水位對應關系

3 扼制水質惡化提高供水質量

石佛寺水庫是典型的河道平原型水庫，蓄水試驗工程具有蓄水深度淺、水體分布面積廣，除主河道水體外的大部分緩流區具有水體流動性差等特點。水庫蓄水以后，庫區水流變緩，水溫升高，庫內水體易發生富營養化現象。從2009年以來，蓄水試驗情況看（蓄水高程46.20 m），富營養化現象時有發生。此外，石佛寺水庫庫區內分布有黃家水源地、沈北新區工業供水水源地。兩個水源地的存在對庫區內水質提出了較高的要求，為保證供水質量，避免河水在水庫內長期滯留，保持庫內優質水質極為必要。為此可通過不同的調度方式，破壞水體富營養化的形成條件，達到改善水質，提高供水質量的目的。

控制水體富營養化改善水質，可采取如下措施：

1）充分運用水動力學原理，改變污染物在水庫中的輸移和擴散規律以及營養物濃度場的分布，從而影響生物群落的演替和生物自凈作用的變化。

2）在一定的時段內降低壩前蓄水位，使緩流區域水體的流速加大，或通過在一定的時段內增加水庫下泄流量，帶動水庫水體的流速加大，達到消除水庫局部水體富營養化的目的。

3）在一定的時段內泄空水庫，重新攔蓄清水，達到徹底更換水體，徹底破壞水體富營養化形成條件，達到改善水庫水質的目的。

4）通過對水庫水位或水滯留時間的調節，對藻類種類組成和現存量進行調控，其機理是破壞大型藻類的生存條件，并且對營養和藻類的現存量起到稀釋的作用，是改善水庫水質的有效途徑。

如遇遼河河道來水持續偏枯，為保障植物生長水位，又兼顧興利效益及下游生態因素，可能會致使庫內絕大部分水體長期滯留，庫內水體水溫升高，使水質嚴重惡化，為此，可采用與清河水庫、柴河水庫聯合調度方式，適時適量調劑補水，以緩解水質惡化。

從水生植物養護管理方面看，需要不定期防治病蟲害打藥，每年秋季需要收割，及時徹底的收割不僅具有一定經濟效益，同時也是減輕次年水庫水體富營養化的有效手段。為此，需要適時降低庫水位，為防治病蟲害、收割創造必要條件。

4 保證下泄合理的生態流量

根據對生態環境的要求，確定維持下游生態功能不受到損害的下泄水流量，這一流量稱為河道生態需水量。由于人為水量調度，在枯水期不能滿足下游河道的生態需水要求，需要保證下泄最小生態需水量，即維系和保護河流的最基本生態功能不受破壞，必須在河道內保留的最小水量。石佛寺水庫在保證水生植物生長的水位條件時，水庫下泄流量不小于河道生態需水量。

5 減少水庫泥沙淤積

遼河是一條多泥沙河流，自水庫投入運行以來，閘前閘后淤積問題較為嚴重，隨著水庫蓄水試驗應急防護工程、生態建設荷花種植工程的實施，水庫淤積問題將會更加突出。為有效減少水庫泥沙淤積，除采取必要的工程措施外，通過適時、科學、合理的調度運用水庫，對延長水庫使用壽命，保證泄洪閘運用安全，發揮水庫防洪效益同樣具有重要意義。通過調整運用不同的泄洪閘門，或開啟不同的孔數，不同的高度，減少閘前閘后泥沙淤積成為可能，通過2009年以來的實際運用，效果較為明顯。尤其是2010年，石佛寺水庫發生中等量級洪水，當入庫洪水進入退水階段，由于洪峰已經過去，水位在蓄泄平衡點達到最高后開始下降，在水位開始下降后，無論對于下游還是水庫自身，其防洪風險已經開始處于可控的狀態，通過在該階段利用水庫的下泄流量進行輸沙調度，效果明顯。此外，可以考慮蓄清排渾、調度沖沙、或配以必要工程措施的調水調沙。