河床式水電站下泄生態流量措施研究

徐海陽 王英奎 向光紅(長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

設計與施工

河床式水電站下泄生態流量措施研究

徐海陽 王英奎 向光紅
(長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

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，針對某河床式水電站，分別提出了在建設期、蓄水期和運行期調控下泄生態流量的措施，以滿足該水電站生態流量的要求，可為其他類似工程提供有益參考。

河床式水電站,生態流量；調控措施；金沙江

當前，隨著人們對生態環境保護意識的逐步增強，在工程建設中對生態環境保護的要求越來越高，水電工程在設計及建設過程中需要盡可能減小對當地生態環境的影響。為維持下游河段的生態環境用水，水電工程在建設期和運行期均須滿足生態流量的下泄要求。河道生態流量是維持河流生態系統運轉、保障河流水環境質量、維持水生生態系統穩定的最小流量。工程中一般采用設置專門的生態泄水孔和泄洪調度的方式滿足下泄生態流量。本文結合某河床式水電站的樞紐布置方案及工程運行條件，對生態流量的下泄措施進行了研究。

1 工程概況

該水電站位于金沙江干流中游末端，多年平均流量1 870 m3/s，主要建筑物包括混凝土重力壩、河床式電站廠房、泄洪消能建筑物和導流建筑物等。樞紐布置為：右岸布置導流明渠，縱向圍堰壩段以左布置3個泄洪表孔，以右布置2個泄洪表孔，泄洪表孔尺寸為14.5 m×23 m，堰頂高程999 m；泄洪表孔右側布置生態泄水孔，孔口尺寸為6 m×15 m；河床及左岸布置河床式電站廠房，電站裝機560 MW(4×140 MW)，單機額定引用流量為954.5 m3/s；施工導流采用三期導流方式。樞紐布置平面圖和上游立視圖見圖1和圖2。

圖1 樞紐平面布置示意(高程:m)

圖2 上游立視圖(高程:m)

2 生態流量泄放要求

生態流量一般需要滿足以下要求：①維持河流生態系統運轉的基本流量，即生態基流；②維持河流水環境質量的最小稀釋凈化水量；③維持水生生態系統穩定需水量；④維持下游河道外用水量；⑤維持下游河道航運、景觀和水上娛樂環境用水量。

根據前期對該電站環境影響的研究成果，確定了該電站生態流量的泄放原則：①建設期和初期蓄水期電站下泄生態流量不小于480 m3/s；②運行期電站下泄生態流量不小于560 m3/s；③當上游來流量小于生態流量時，按來流量下泄。

3 生態流量泄放措施

根據生態流量泄放要求，結合樞紐布置特點，分別對電站建設期和運行期的生態流量泄放措施進行了研究。

3.1 電站建設期

該工程導流明渠布置于右岸，采用三期導流方案，需要分別針對3個導流期期間的生態流量泄放措施進行研究。

(1) 一期導流。一期導流時間段自第一年的7月份至第二年的11月份，在此期間，由右岸預留巖埂、一期混凝土圍堰和混凝土縱向圍堰擋水，水流從原河床下泄。最小月平均流量出現在3月份，為490 m3/s，可以滿足下泄生態流量要求。

(2) 二期導流。第二年10月份導流明渠具備過流條件，主河床截流后，水流自右岸導流明渠下泄。二期導流時間段自第二年的11月份至第五年的11月份，導流明渠內的最小流量出現在每年的3月份，流量為490 m3/s。因此，二期截流期間，通過導流明渠泄流，能夠滿足生態流量的下泄要求。

(3) 三期導流。二期導流期間，完成該電站3孔河床溢流表孔及河床式電站廠房的施工。為滿足導流需要，其中一個溢流表孔保留了缺口，底高程990 m，將擇機封堵。第五年11月進行三期明渠截流，水流自河床2個表孔+1個表孔缺口下泄。

11月份三期明渠截流瞬間，明渠內水位高程為999.51 m，此時2表孔+1表孔缺口的總下泄量為802 m3/s，滿足生態流量的下泄要求。

第六年1月表孔缺口將擇機下閘封堵，1月份月平均流量為561 m3/s。在表孔缺口封堵過程中，其事故檢修門局部開啟高度為 4.8 m時，可滿足下泄480 m3/s生態流量的要求。

三期導流時間段自第五年的11月份至第六年的10月份，最小下泄流量為480 m3/s，能夠滿足生態流量的泄放要求。

3.2 初期蓄水期

根據初期蓄水計劃，該電站的起蓄時間為第六年10月份，此時要求溢流表孔閘門下閘蓄水。由于表孔閘門采用弧形門型式，可將弧形門局部開啟來下泄生態流量。單孔弧門局部開啟高度為5m時，下泄流量為480 m3/s，滿足生態流量的下泄要求。

3.3 運行期

在正常運行期間，該水電站5個泄洪表孔和4臺機組均具備過流條件。該電站的單機額定引用流量為954.5 m3/s，單臺機組運行即可滿足下泄生態流量的要求。若遇到機組發生故障檢修或者停發電的情況，可通過泄洪表孔局部開啟的方式來下泄生態流量。經計算，單個泄洪表孔在死水位1 020 m情況下，弧門局部開啟高度為7 m時，下泄流量為560 m3/s，滿足生態流量的下泄要求。

為方便控制生態流量下泄，在電站運行期還可設置專門的生態泄水孔來下泄生態流量。根據計算，該電站在右岸非溢流壩段設置孔口尺寸為6 m×15 m的生態泄水孔，采用平板工作門，在死水位為1 020 m情況下，敞泄流量為580 m3/s，可滿足生態流量的下泄要求。

相對于泄洪表孔弧門局部開啟下泄生態流量的方案，設置專門的生態泄水孔，可更好地控制生態流量的下泄，可靠性更高，但會增加開挖、混凝土及金屬結構工程量，增加投資約2 000萬元。

綜合比較，在運行期采用可靠性更高且增加工作量不大的專門生態泄水孔的方案，可滿足生態流量的下泄要求。

4 結 語

根據上述研究成果，該電站三期導流期間，分別采用原河床、導流明渠和河床泄洪表孔過流的方式下泄生態流量；初期蓄水期采用泄洪表孔弧形門局部開啟的方式下泄生態流量；在運行期設置專門的生態泄水孔來下泄生態流量。采用這些工程措施，無論工程建設期還是電站運行期，均能滿足生態流量的下泄要求。

(編輯：唐湘茜)

2016-10-15

徐海陽，男，長江勘測規劃設計研究有限責任公司，工程師.

1006-0081(2016)12-0032-03

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