戛灑江一級(jí)水電站下泄水溫對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響

張信，乾愛(ài)國(guó)，王鵬遠(yuǎn)，汪青遼，葛德祥，安廣楠

(1.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南昆明　650051； 2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京　100038；3.中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司，北京　100038； 4.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京　100012)

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戛灑江一級(jí)水電站下泄水溫對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響

張信1，乾愛(ài)國(guó)2，王鵬遠(yuǎn)3，汪青遼1，葛德祥4，安廣楠4

(1.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南昆明650051； 2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京100038；3.中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司，北京100038； 4.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京100012)

戛灑江一級(jí)水電站是紅河干流梯級(jí)綜合規(guī)劃十一級(jí)開(kāi)發(fā)方案的“龍頭”水庫(kù)，具有年調(diào)節(jié)能力。戛灑江一級(jí)水庫(kù)為溫度成層型水庫(kù)，為減免下泄低溫水對(duì)下游河流環(huán)境的負(fù)面影響，電站進(jìn)水口擬采用多層進(jìn)水口疊梁門(mén)方案。通過(guò)與傳統(tǒng)的單層(底層)進(jìn)水口下泄水溫的對(duì)比，進(jìn)水口控制下泄低溫水效果明顯，下泄水溫對(duì)魚(yú)類(lèi)影響不大。

水電站；水溫分層；低溫水；魚(yú)類(lèi)

大型水庫(kù)的興建對(duì)水資源合理開(kāi)發(fā)利用及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要意義[1]。但與此同時(shí)，高壩大庫(kù)會(huì)形成水庫(kù)水溫分層結(jié)構(gòu)[2]，會(huì)對(duì)水體的理化性質(zhì)、壩下魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)及農(nóng)作物灌溉等產(chǎn)生一定影響。因此，預(yù)測(cè)戛灑江一級(jí)水電站水庫(kù)形成后水溫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)有效的低溫水效應(yīng)減緩措施[3]，對(duì)水利水電工程和生態(tài)保護(hù)具有重要意義。

1　水電站工程概況

紅河是云南乃至我國(guó)西南地區(qū)最主要的國(guó)際河流之一，發(fā)源于云南省巍山縣哀牢山東麓茅草哨，自西北向東南流經(jīng)巍山、南澗等13個(gè)縣(市)，在河口縣出國(guó)境流入越南，最終注入北部灣。干流國(guó)內(nèi)部分全長(zhǎng)692 km，落差2 510 m，流域面積3.46萬(wàn)km2。

戛灑江一級(jí)水電站是紅河干流梯級(jí)綜合規(guī)劃十一級(jí)開(kāi)發(fā)方案的“龍頭”水庫(kù)，壩址位于云南省玉溪市，工程任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧下游綜合用水要求。電站采用堤壩式開(kāi)發(fā)，水庫(kù)正常蓄水位675 m，死水位640 m，總庫(kù)容17.74億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容8.22億m3，具有年調(diào)節(jié)能力。電站總裝機(jī)容量27萬(wàn)kW，多年平均發(fā)電量10.84億kW·h。

2　水電站下泄水溫預(yù)測(cè)

經(jīng)計(jì)算，該水庫(kù)α值為2.3，水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)為分層型；β值為0.26，一次洪水對(duì)水溫分層影響不大；Fr值為0.05，小于0.1，結(jié)果為分層型水庫(kù)。水溫計(jì)算模型采用環(huán)境流體動(dòng)力學(xué)模型EFDC，以水庫(kù)正常蓄水位675 m的庫(kù)區(qū)范圍為數(shù)模邊界。

劃分網(wǎng)格方案為：壩前及支流入?yún)R處網(wǎng)格適當(dāng)加密，最小網(wǎng)格長(zhǎng)度約90 m，寬40 m，壩前垂向網(wǎng)格高約5 m。收集戛灑江一級(jí)電站庫(kù)區(qū)河段2007年3—4月水位、流量數(shù)據(jù)，對(duì)建庫(kù)前模擬河段水力特性進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證后，庫(kù)區(qū)糙率系數(shù)n取0.015，水流水平方向渦黏性系數(shù)取5 m2/s。除用二灘水電站水庫(kù)水溫實(shí)測(cè)資料對(duì)水溫模型進(jìn)行驗(yàn)證外，還對(duì)收集到的庫(kù)區(qū)天然河道情況下的水溫資料進(jìn)行驗(yàn)證，并由此給出壩址天然水溫。驗(yàn)證后的水溫模型參數(shù)中，湍流參數(shù)按常規(guī)取值給定；水平橫向和縱向溫度擴(kuò)散系數(shù)取值10 m2/s；垂向擴(kuò)散按數(shù)學(xué)模式計(jì)算得出，其中在水溫向內(nèi)層水體傳熱模式中，快尺度衰減系數(shù)βf取0.02，慢尺度衰減系數(shù)βs取0，分配系數(shù)r取0.3。

電站采用岸塔式進(jìn)水口，底板高程620 m，塔頂與壩頂同高為684.5 m，塔身尺寸(長(zhǎng)×寬×高)28.35×30×70 m。工程擬采用三節(jié)疊梁門(mén)設(shè)計(jì)方案，閘門(mén)孔口尺寸4.5×24.9 m。設(shè)計(jì)平水年，不同取水方案下，下泄水溫與天然水溫比較結(jié)果如圖1所示。單層取水，下泄水溫較天然水溫下降0.9～4.4℃，最大值為7月份，降低4.4℃；疊梁門(mén)取水，下泄水溫較天然水溫下降0.3～1.1℃，最大值為7月份，降低1.1℃；全年平均單層取水下泄水溫較天然水溫降低0.9℃，而疊梁門(mén)取水全年平均降低0.3℃。

圖1　設(shè)計(jì)平水年不同取水案下泄水溫與天然水溫比較Fig.1　Comparison between discharge water temperature and natural water temperature of different intakes (design average water condition year)

3　下泄低溫水對(duì)魚(yú)類(lèi)影響

根據(jù)歷史資料和多次調(diào)查結(jié)果[4-6]，紅河干流水系共有魚(yú)類(lèi)為6目19科104種。戛灑江一級(jí)庫(kù)尾至橋頭電站壩址區(qū)域?yàn)榧t河上游流域，共有魚(yú)類(lèi)53種，分屬于6目15科。其中，鯉形目種類(lèi)最多，共4科31種，占上游區(qū)域魚(yú)類(lèi)種數(shù)的58.5%；鲇形目有4科10種，占上游區(qū)域魚(yú)類(lèi)種數(shù)的18.9%。工程所在河段無(wú)國(guó)家級(jí)、云南省級(jí)珍稀保護(hù)魚(yú)類(lèi)，涉及大斑南鰍、美斑南鰍等7種紅河特有魚(yú)類(lèi)，干支流主要漁獲物為橫紋南鰍、棒花魚(yú)等。

上游區(qū)域以石礫型產(chǎn)卵場(chǎng)為主，適宜產(chǎn)卵種類(lèi)有紋胸鮡、褶鮡、爬鰍、華吸鰍、原纓口鰍等，環(huán)境條件為多峽谷江段，河谷較壩上江段寬，河道落差較小，灘潭交替，水流緩急相間，河道中的心灘、卵石灘和沙灘增多，主要為急流性產(chǎn)黏沉性卵的魚(yú)類(lèi)在此繁殖。產(chǎn)卵魚(yú)類(lèi)需要砂礫石底質(zhì)，產(chǎn)卵季節(jié)集中在3—6月，繁殖時(shí)天然水溫為17～27℃。

依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)平水年下泄水溫為13.5～26.9℃，天然水溫為14～28℃，與天然水溫相比，溫度變化為-1.1～0.6℃。普通魚(yú)類(lèi)生存適宜水溫范圍一般是12～33℃[7]，表明戛灑江下泄水溫在魚(yú)類(lèi)生存適宜水溫內(nèi)，對(duì)該河段魚(yú)類(lèi)生存影響很小。繁殖期下泄水溫為17.2～25.9℃，天然水溫為17.5～26.5℃，比天然水溫低0.3～0.7℃。下泄低溫水將使魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期略有推遲(預(yù)計(jì)不到1周)，總體與天然情況差別不大。相關(guān)研究顯示，水庫(kù)下泄低溫水對(duì)魚(yú)類(lèi)的直接影響，是導(dǎo)致繁殖季節(jié)推遲、當(dāng)年幼魚(yú)生長(zhǎng)期縮短、生長(zhǎng)速度減緩、個(gè)體變小等問(wèn)題[8-9]。

4　結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)下泄水溫相對(duì)河流天然水溫的變化，對(duì)于河流中土著魚(yú)類(lèi)繁殖生長(zhǎng)帶來(lái)的影響程度，依生物種類(lèi)或個(gè)體對(duì)溫度的敏感性會(huì)有所不同[10]。戛灑江一級(jí)水庫(kù)水溫結(jié)構(gòu)為分層型，疊梁門(mén)分層取水方案對(duì)水溫的減緩效果比較明顯，下泄水溫在魚(yú)類(lèi)生存適宜水溫范圍內(nèi)，與天然情況差別不大。由于預(yù)測(cè)模型未經(jīng)過(guò)紅河流域類(lèi)似水庫(kù)實(shí)測(cè)水溫的驗(yàn)證，相關(guān)水溫預(yù)測(cè)結(jié)果存在一定的不確定性。此外，關(guān)于紅河流域魚(yú)類(lèi)對(duì)溫度適宜性的研究也比較少，水溫變化對(duì)魚(yú)類(lèi)繁殖影響的量化，需結(jié)合具體生物對(duì)象和工程運(yùn)行以后的實(shí)測(cè)水溫，開(kāi)展進(jìn)一步研究。

建議結(jié)合紅河干流其他梯級(jí)開(kāi)發(fā)，對(duì)戛灑江一級(jí)工程影響區(qū)開(kāi)展長(zhǎng)期下泄低溫水、水生生物和魚(yú)類(lèi)資源監(jiān)測(cè)，把握工程興建后水溫對(duì)水生生態(tài)環(huán)境影響變化的規(guī)律，預(yù)測(cè)不良趨勢(shì)并及時(shí)預(yù)警，提出規(guī)避對(duì)策，為魚(yú)類(lèi)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

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Impact of Temperature of Discharge Water from Jiasajiang Ⅰ Hydropower Station on Fishes

ZHANG Xing1, QIANG Ai-guo2, WANG Peng-yuan3,WANG Qin-liao1, GE De-xiang4, AN Guang-nan4

(1. Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, China; 2. China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100048, China; 3. China Three Gorges Corporation, Beijing 100038, China;4. Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China)

Jiasajiang Ⅰ Reservoir is a flagship cascaded reservoir on Honghe Rvier, which has annual regulation capacity. Jiasajiang Ⅰ Reservoir is thermally stratified and the hydropower station adopts a multi-level intake stoplog gate structure to reduce the negative effect of discharging low-temperature water on the environment in downstream. In comparison with a traditional low-level intake, the multi-level intake is effective in controlling temperature of discharge water. The impact on fishes is acceptable.

hydropower station; water temperature stratification; low-temperature water; fishes

2016-02-27

張信(1980—)，男，湖北黃陂人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)及環(huán)保設(shè)計(jì)，E-mail：59152016@qq.com

10.14068/j.ceia.2016.03.006

X820.3

A

2095-6444(2016)03-0022-02