龍渠水電站生態流量關系率定分析

石海濤

（甘肅省張掖水文水資源勘測局，甘肅 張掖 734000）

關鍵字：生態流量；下泄量；測驗方法

1 基本概況

甘肅地處黃土高原、青藏高原、內蒙古高原三大高原交匯處，是黃河、長江上游的重要水源補給區，是國家“兩屏三帶”生態安全屏障的重要組成部分，生態環境具有多樣性、脆弱性和戰略性特征。祁連山作為河西走廊的“母親山”和“生命線”孕育了石羊河、黑河、疏勒河三大內陸河流域，供給河西走廊良田灌溉、居民生活、企業生產，維系著敦煌、酒泉、張掖、武威等綠洲的繁衍生息，是保障北方地區生態安全的天然屏障[1]。

龍渠一級電站位于甘肅省張掖市甘州區龍渠鄉三清灣村，坐標位置東經100°12′59.97016″北緯38°49′19.18647″。是黑河出峽谷后第一座水電站，現裝機容16000kW（4×4000kW），距張掖市區20km。龍渠一級水電站始建于1976 年，經過1992 年和2010 年兩次擴建，建成現有電站規模。電站布置在黑河右岸，是一座徑流引水式水電站，電站裝機容16000kW，設計水頭32.3m，設計引水流量66m3/s，年發電量8000 萬kW·h，年利用小時數5000h，電站主要由引水樞紐（如圖1 所示）、引水渠道（如圖2 所示）、壓力前池、發電廠房（如圖3 所示）和尾水渠組成。引水樞紐位于鶯落峽水文站上游1km 處，是一座攔河閘式[2]引水樞紐，由進水閘和泄水閘組成，閘底基礎為板巖，進水閘布置在樞紐右側，1 孔，單孔寬度6.5m，閘底高程1679.9m，比泄沖閘底板高1.9m；泄沖閘7 孔，垂直主河道布置，右邊5 孔（從右向左依次為1#-5#）單孔寬度8m，原設計閘底板高程均為1678.0m，2#、3#、4#閘閘底板維修時加高至1678.3m，1#、5#兩孔閘底板高程維持原設計不變，1#、5#兩孔閘安裝高6.8m 的平板升臥式鋼閘門，2#、3#、4#閘安裝高6.5m 的平板式升臥式鋼閘門，左側兩孔（從右至左依次為6#、7#）單孔寬度5.5m，閘底高程1680.8m，安裝高4m 的平板式鋼閘門。引水渠長度為4.7km，梯形斷面，底寬7m，漿砌石襯砌。發電廠房安裝4 臺混流式水輪發電機組，單機容量4000km，尾水渠長200m，梯形斷面，底寬12m，漿砌石襯砌。

圖1 龍渠一級電站引水樞紐

圖2 龍渠一級電站引水樞紐（引水渠道）

圖3 龍渠一級電站發電廠房

2 監測內容

水電站下泄生態流量監測以水情自動監測為主，主要監測參數為水位、流量（多通過水位—流量關系曲線計算得出），還可以集成雨量監測、水質監測、圖像/視頻監控、閘門監控等功能，為流域生態保護、水政管理、水文水資源監測等提供服務。

3 最小生態流量概況

3.1 批復情況

2012 年12 月3 日，張掖市環保局以張環函[2012]232 號文下發《關于張掖市龍渠一級水電站工程竣工環境保護驗收意見的函》，驗收意見要求“龍渠一級水電站的運行應保證生態下泄流量的要求，須在引水樞紐區設置確保不小于5m3的生態流量下泄裝置，按照環保部門的要求安裝生態下泄流量在線檢測儀。

2018 年5 月14 日，甘肅省水利廳和甘肅省環境保護廳以甘水河湖發[2018]189 號文下發了《甘肅省水利廳 甘肅省環境保護廳關于嚴格落實祁連山地區水電站最小下泄流量的通知》，通知附表中確定龍渠一級水電站在枯水期（11 月～次年3 月）最小下泄流量值3.41m3/s，豐水期（4 月～10 月）最小下泄流量值7.78m3/s。

3.2 現場調查情況

經現場調查表明，龍渠一級水電站生態流量[3]在線檢測設施為高清攝像頭、水位計、流量計等，具備遠程監測、自動采集、數據存儲等功能，如圖4 所示。

圖4 龍渠一級水電站引水樞紐處實時監測數據

生態流量下泄通過龍渠一級引水樞紐5#下泄閘門增加墊塊方式下泄，在枯水期保證不小于3.41m3/s 的下泄流量，豐水期保證不小于7.78m3/s的下泄流量，現場下泄情況如圖5 所示。

圖5 龍渠一級生態流量下泄現場照

3.3 最小生態下泄流量

為保證生態流量足額下泄，龍渠一級電站采用泄沖閘閘孔出流方案，利用5#泄沖閘下泄生態流量，為防止人為減小生態流量，在閘槽上游靠近閘墩閘底板預埋件上焊接限位墊塊，以限制最小開度。枯水期墊塊高度為99mm，豐水期為205mm。2020 年實際下泄生態流量成果見表1。

表1 最小生態流量下泄成果表 單位：m3/s

4 復核生態流量概況

4.1 測驗方法儀器設備選擇

本次復核流量測驗工作選取流速儀法涉水施測，選取重慶華正水文儀器有限公司生產的Ls(25-1)型流速傳感儀器，儀器編號No.141832。測速范圍0.06m3/s-5m3/s。右岸水邊距漿砌石護岸較遠故左右岸岸邊系數均選擇為0.7。

4.2 斷面概況

受地形因素限制影響，本次測驗選取代表斷面為龍渠一級電站引水樞紐下游1km 處（東經100°10′51.56577″北緯38°48′27.78792″）的順直河道，河床由鵝卵石、大塊砂石組成，右岸有漿砌石護岸，左岸為自然河道。

4.3 測量成果

本次測量采用流速儀法涉水施測，布設測深垂線13 條，測速垂線12 條。測驗結果得出實測流量7.80m3/s，實測斷面面積11.7m2，實測平均流速0.67m/s、最大流速1.05m/s，實測斷面水面寬26.0m，實測平均水深0.45m、最大水深0.65m。測量現場如圖5 所示。

5 結果及建議

通過實地調研、實地測量，得出結果表明龍渠一級水電站生態流量下泄任務完成狀況較好，嚴格執行了電調服從水調的原則，計量監測設施使用正常。水資源論證報告中最小下泄流量計算方法正確，復核最小下泄流量結果與水資源論證報告結果基本一致。但是相關單位要積極推動河湖生態流量保障法，在法律法規制度框架下明確河湖生態流量管理與監督的總體要求、責任主體、目標任務等，以適應新形勢下我國生態文明建設的迫切需要。同時，全面加強生態流量理論和方法等基礎研究，在系統梳理分析現有生態流量的基礎上，進一步深化研究并提出能夠達成共識的生態流量定義、概念和內涵，為生態流量保障和管理[4]提供堅實的理論基礎。