石佛寺水庫人工濕地生態水位研究

姜　灝

（遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧沈陽 110166）

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石佛寺水庫人工濕地生態水位研究

姜灝

（遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧沈陽 110166）

【摘 要】本文介紹了石佛寺水庫的工程情況及人工濕地的重要性。通過對生態水面景觀效果、不同生態蓄水位預泄時長和不同生態蓄水位壩后浸沒影響等方面的對比分析，確定了最為科學合理的蓄水水位和調度方式。

【關鍵詞】石佛寺水庫；人工濕地；生態水位

1 工程概況

石佛寺水庫是遼河干流唯一的一座控制性工程，水庫總庫容1.85億m3，設計庫容1.60億m3，設計洪水位50.22m。壩型為均質土壩，樞紐為Ⅱ等工程，永久性建筑物為2級，按100年一遇洪水標準設計，300年一遇洪水標準校核，屬河道型平原水庫。淹沒區涉及沈北新區黃家鄉、法庫縣依牛堡鄉和鐵嶺縣新臺子鎮、阿吉鎮、凡河鎮共3個縣區、5個鄉鎮、24個自然屯。一期工程主要為滯洪功能，遠景擔負“北水南調”工程反調節任務。水庫的興建客觀上為水庫所在區域的用水提供了便利條件，對當地社會經濟發展有著積極作用。按照省政府、省水利廳的總體安排部署和有關要求，石佛寺水庫不僅要發揮防洪效益，還要發揮綜合效益，要盡快蓄水，改善生態環境。

2 石佛寺水庫人工濕地的重要作用

遼河自然保護區天然濕地很少，主要是盤錦雙臺子河口濕地和鐵嶺蓮花湖濕地，石佛寺人工濕地位于兩者之間，起到承上啟下的銜接作用，構成了遼河自然保護區濕地群。其作用如下：?使河水逐級得到凈化；?為水生植物、鳥類等提供棲息場所，保護區域的生物多樣性；?抑制風沙；?改善區域氣候；?整個濕地起到對地下水的過濾作用，改善地下水水質，保障供水安全；?可作為科研文化教育基地，使公眾接受環境教育。

3 水庫濕地生態蓄水位的方案比選

在不影響正常發揮防洪效益的前提下，根據工程的實際情況和周邊自然條件，考慮蓄水后的影響范圍和可操作程度，本著既要形成一定的水面效果，又要盡量減少投資、操作方便的原則，結合石佛寺水庫水位—庫容關系等實際情況，確定最佳水位。

3.1 不同生態蓄水位水面景觀效果對比分析

石佛寺人工濕地的構建考慮到要形成一定的水面面積，達到形成區域小氣候，改善生態環境的目的。在明沈路以西的核心區域能夠形成較大的水面，便于生態管護，恢復生態環境。整個生態治理面積，能夠合理劃分核心區、緩沖區及合理開發利用區。如表1所列，庫水位46.00m時，生態水面面積較小，達不到景觀效果；庫水位47.00m時，影響明沈公路交通，對上游未征用土地也會造成浸沒影響。故較適宜的生態水位為46.20m和46.50m。

表1　不同生態蓄水位水面景觀效果對比分析

3.2 不同生態蓄水位預泄時長對比分析

水庫按照初設運行，下游河道防洪安全的最大允許泄量為5500m3/s。但實際運行中，在充分考慮下游河道防洪安全，不影響下游工程施工及人員安全條件下，非汛期正常運行情況預泄流量應不超過500m3/s。從安全角度分析，本次計算鐵嶺站洪峰流量（300m3/s），按石佛寺水庫汛期需要進行預泄的最低泄量進行考慮。為了確保水庫和下游河道堤防的防洪安全，不同生態蓄水位放空水庫需要的預泄時間見表2。

表2　不同生態蓄水位預泄時長對比分析

石佛寺水庫上游唯一的水位控制站為鐵嶺站，因此水庫放空時長按鐵嶺站洪峰流量進行考慮，鐵嶺站洪峰至石佛寺水庫時長為20～24h，生態水位46.00m、46.20m和46.50m較符合水庫放空時長要求。

3.3 不同生態蓄水位壩后浸沒影響研究

石佛寺水庫類型屬于平原型，一期工程的功能主要是滯洪。根據遼河多年的洪水觀測資料得知，洪峰持續時間不長，所以，根據分析并按照權威機構的審查評估意見，一期工程壩基滲漏及庫周地帶浸沒影響可暫不考慮。但如果水庫蓄水，應考慮對庫區周邊區域的浸沒影響，結合地質勘查、觀測和試驗，確定浸沒影響范圍及程度，要以盡量減少投資、操作方便為原則。

3.3.1 庫區水文地質工程地質條件評價

水庫絕大部分庫邊由主壩和左右岸副壩來控制，僅有珠爾山、南山和團山子三座孤丘，大部分為巖質岸邊，僅有少量庫邊與山麓坡洪積層接觸，因庫水水深較淺，同時高水位持續時間較短，不會出現較大的庫邊塌岸現象。

庫內淤積物來源主要是豐水年汛期河道淤積的中粗砂和灘地淤積的粉細砂，1994—1995大水年汛期洪水淤積尤為明顯。

3.3.2 觀測井水位與庫水位變化關系

為研究地下水位與庫水位升降變化規律，利用一期工程在庫周邊布設15個觀測井。根據地下水位與庫水位聯系的緊密程度，把右岸觀測區分為四個區域，即代家荒地（ZK1-1、ZK1-2）、祝家堡—團山路南低洼地帶（ZK1-3、ZK1-4、ZK1-16、ZK1-17）、祝家堡—團山路北低洼地帶（ZK1-7、ZK1-8）、拉馬河地帶（ZK1-9、ZK1-10）；左岸觀測區沿副壩布設（ZK1-11～ZK1-15）。

代家荒地（ZK1-1、ZK1-2）：地下水水位隨庫水位升降有所波動，但變幅不是很大，分析原因為祝家堡—石家荒地過水斷面較狹窄。

祝家堡—團山路南低洼地帶（ZK1-3、ZK1-4、ZK1-16、ZK1-17）：該區域地下水水位升降與庫水位升降聯系緊密，幾乎與庫水位同升同降，為浸沒嚴重地區，尤其是靠近大堤的400m內浸沒嚴重，當庫水位到達46.00m附近時，該區域局部地段已被淹沒。

祝家堡—團山路北低洼地帶（ZK1-7、ZK1-8）：地下水水位與庫水位升降雖有一定聯系，但滯后，可能是由于距離庫區較遠、含水層為細砂層的緣故。

拉馬河地帶（ZK1-9、ZK1-10）：地下水水位與庫水位升降相關性不強，基本無聯系。

左岸（ZK1-11～ZK1-15孔）：地下水也是隨著庫水位的起落而起落的。

3.3.3 地下水浸沒范圍及影響程度的確定與評價3.3.3.1 浸沒影響程度分析

對比臨界地下水位埋深與正常庫水位條件下壅高后各點的地下水位埋深，如果壅高后地下水位埋深小于臨界地下水位埋深，則該地區為浸沒區，據此確定浸沒范圍。同時按地下水位埋深與毛管水上升帶的高度關系及相應的危害程度，將浸沒范圍分為一般浸沒影響區和嚴重浸沒影響區。一般浸沒影響區浸沒危害程度相對較小，嚴重浸沒影響區浸沒危害程度相對較大。

對于農田區，地下水位埋深小于毛管水上升高度的浸沒區為嚴重浸沒影響區（即地下水位埋深小于1.5m的浸沒區）。其他地區為一般浸沒影響區。

不同部位浸沒影響程度見表3所列。

表3　不同部位浸沒影響程度

由表中可以看出當庫水位為45.88m時，只有右岸拉馬河附近區域基本沒有影響，其他大部分地區均存在嚴重的浸沒影響。

3.3.3.2 蓄水水位分別在46.2m和46.5m時，壩后浸沒影響情況分析

石佛寺水庫原設計為滯洪水庫，水庫大壩基礎下為遼河平原，以粉細砂為主，深度達60～70m，因壩基繞滲，造成壩外部分土地受到浸沒影響。經現場調研統計，當生態蓄水位為46.20m時，壩外浸沒土地2608.1畝，其中：左岸762畝；右岸1846.1畝。蓄水水位提高到46.50m后，庫區外影響土地3697.25畝，比蓄水水位46.20m時增加了1089.15畝，其中：左岸1064.4畝，增加了302.4畝；右岸2632.85畝，增加了786.75畝。

3.4 方案比選現狀水庫庫底高程在44.0～48.5m之間，平均高程45.5m，后續生態植物主要是蘆葦和荷花，蘆葦的適宜水深為0.3m，荷花生長的最佳水深為0.8～1.2m左右。庫區主壩迎水面附近區域，遠離主河道，為緩流區，地面平均高程45.0m，適宜荷花生長，并且便于觀賞，蓄水位46.20m時，水深1.2m，其便成為庫區內最適宜種植荷花的區域。明沈路以東的蘆葦種植區，原地面高程在46.0～46.3m之間，為了增加水面面積和種植蘆葦，只需簡單進行土地整理，清除原有的雜草，便可在明沈路兩側形成生態景觀帶。具體方案見表4。

表4　方案比選

由表4可知，方案1生態水面較小，無法形成核心區域，生態植物種植區土方工程量巨大，人工濕地構建意義不大；方案4影響明沈公路正常交通，對上游未征用土地造成浸沒影響，不易作為生態蓄水水位。方案2、方案3較符合要求，但方案3壩后受浸沒影響農田面積較方案2多1089畝，增加水面面積較少。經綜合比較，方案2即生態蓄水位46.20m為最優方案。

4 石佛寺水庫生態調度

4.1 調度原則

石佛寺水庫的生態調度是指在滿足防洪安全的前提下，依據水庫蓄水試驗應急防護工程和庫區生態建設荷花種植工程實際需要，適時開展靈活的生態調度，石佛寺水庫蓄水試驗的蓄水位采用46.20m，因此生態調度一般控制水位為46.20m。其調度原則為：

a.當發生小于30年一遇標準洪水時，泄洪閘全部開啟，水庫下泄流量小于5500m3/s。

b.當發生30年一遇到100年一遇標準洪水時，為保證水庫下游的組合流量不超過5500m3/s，水庫泄洪閘閘門部分開啟，水庫開始滯洪，同時，水庫最高洪水位不超過50.22m（相應庫容1.60億m3）。

c.當發生超過100年一遇標準洪水時，水庫最高洪水位不超過50.69m（相應庫容1.85億m3），其泄量不大于最大入庫洪峰流量。

4.2 調度方式

水庫運行方式為非汛期低水位運

行，滿足生態水庫運行需要，汛期分兩種情況，非洪水期維持水位46.20m，滿足水庫生態調度需要；如遭遇洪水，預泄空庫迎洪，按洪水調度方案進行實時調度。具體調度方式為：7月1日—9月9日分兩種情況進行運行，未發生洪水期間蓄水至46.20m水位；發生洪水期間通過水情測報，根據不同量級洪水進行預泄實時調度，滿足滯洪水庫的防洪要求，按照初設批復方式進行調度運行。具體預泄方式為：

a.當鐵嶺站洪峰流量達300m3/s時，水庫按800m3/s預泄。

b.當鐵嶺站洪峰流量達400m3/s時，水庫按900m3/s預泄。

c.當鐵嶺站洪峰流量達500m3/s時，水庫按1000m3/s預泄。

d.當鐵嶺站洪峰流量達600m3/s時，水庫按1100m3/s預泄。

e.當鐵嶺站洪峰流量達700m3/s時，水庫按13孔閘門全開敞泄運行。

f.當鐵嶺站洪峰流量700m3/s以上，此時水庫13孔閘門全開，按原滯洪方案運行。■

Research on ecologicalwater level in Shifosi Reservoir artificialwetland

JIANG Hao
（Liaoning Shifosi Reservoir Administration，Shenyang 110166，China）

Abstract:In the paper，engineering condition and artificial wetland importance of Shifosi Reservoir are introduced.The most scientific and rational accumulated water leveland schedulingmode are determined through comparative analysis in the aspects of ecological water surface landscape effect，different ecological accumulated water level pre-discharge durations，immersion influence of different ecological accumulated water level behind dam，etc.The most scientific and rational accumulated water level and schedulingmode are determined.

Key words:Shifosi Reservoir，artificial wetland；ecological water level

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.011

中圖分類號：TV62

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774（2016）04-0042-04