崔庸范，許萬才，劉新星

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

塔林西水利樞紐工程生態(tài)需水量計(jì)算與評估

崔庸范，許萬才，劉新星

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

規(guī)劃擬建的塔林西水利樞紐工程是以發(fā)電為主，同時兼有防洪、改善生態(tài)環(huán)境、養(yǎng)魚、森林防火、旅游等綜合利用效益的大型水利樞紐工程。工程的建設(shè)將改變壩下的水文情勢，對呼瑪河自然保護(hù)區(qū)的魚類資源帶來一定的影響。為了減緩水文情勢變化對下游水生生物的不利影響，就要確保河道內(nèi)的生態(tài)需水量。在分析壩下生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用Tennant法對壩下生態(tài)需水量進(jìn)行評估與計(jì)算，并對工程實(shí)施后河道徑流變化進(jìn)行分析，對生態(tài)需水的保證條件進(jìn)行評估。

塔林西水利樞紐;建設(shè)規(guī)模;發(fā)電;水文情勢;魚類;生態(tài)保護(hù);Tennant法;生態(tài)需水量

1 工程概況

呼瑪河是黑龍江右岸的一級支流，發(fā)源于大興安嶺的伊勒呼里山北麓，南以伊勒呼里山為界與嫩江相鄰，西和北與額爾古納河及盤古河接壤，東至黑龍江干流。呼瑪河源頭為呼瑪爾河和亞里河，始向北和東流，兩河在奮斗上游約15 km處匯合后稱為呼瑪河，經(jīng)呼中至碧水附近流向轉(zhuǎn)為東偏北，在下游的白哈橋附近流向轉(zhuǎn)為南偏東，從上游到下游流經(jīng)奮斗、呼中、碧水、塔河、十八站、三間房、二道盤查、余慶屯等村鎮(zhèn)，于呼瑪縣城附近的呼瑪橋下12 km處匯入黑龍江。

干流河道總長542 km，流域平均寬度為58 km，流域面積31 197 km2，行政區(qū)劃屬于黑龍江省大興安嶺地區(qū)的呼中區(qū)及塔河、呼瑪兩縣。按照自然條件及水資源特點(diǎn)，呼瑪河干流可分為上、中、下游3段。呼中以上為上游段，全長140 km，河段特點(diǎn)是支流多，水系發(fā)育，河道坡降較陡，兩岸森林密布;呼中至塔河鎮(zhèn)為中游段，全長102 km，無大支流匯入，水量比較集中，河道比降較陡，兩岸山體陡峭;塔河鎮(zhèn)以下為下游段，河段長約300 km，河道比降開始變緩，大支流均分布在呼瑪河右岸，下游河灘地土地肥沃，已開墾大片耕地。

塔林西水利樞紐位于黑龍江省大興安嶺地區(qū)塔河縣和呼中區(qū)境內(nèi)，黑龍江右岸支流呼瑪河中游，壩址控制流域面積10 215 km2，占呼瑪河流域面積的32.74%。擬建攔河壩、輸水洞、溢洪道和電站廠房等主要建筑物均座落在塔河縣境內(nèi)，距下游塔河縣城34 km。工程的主要任務(wù)以發(fā)電為主，同時兼有防洪、改善生態(tài)環(huán)境、養(yǎng)魚、森林防火、旅游等綜合利用效益。水庫總庫容為19.66億m3，水電站裝機(jī)容量為102 MW，多年平均發(fā)電量為2.45億kW·h。

表1 塔林西水利樞紐工程建設(shè)規(guī)模匯總表

2 生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的確定

呼瑪河流域主要以林業(yè)生產(chǎn)為主，人煙稀少。工程設(shè)計(jì)階段以及常年監(jiān)測的各監(jiān)測斷面各監(jiān)測項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)值均≤1，即所有監(jiān)測項(xiàng)目均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，這表明呼瑪河現(xiàn)狀水質(zhì)較好，滿足功能區(qū)水質(zhì)要求。下游排污較少，因此不必考慮下游稀釋污水、自凈的環(huán)境流量。

呼瑪河為少沙河流，多年平均輸沙率為4.77 kg/s，多年平均輸沙量為15.04萬t，歷年最大輸沙率為12.08 kg/s，歷年最小輸沙率為0.7 kg/s。最大輸沙率出現(xiàn)在夏汛7月份，次大輸沙率出現(xiàn)在春汛5月份，所以也不用考慮排沙的環(huán)境流量。

塔林西水利樞紐工程壩址下游即為呼瑪河自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)，主要保護(hù)對象為大麻哈魚、細(xì)鱗魚、哲羅魚、黑龍江茴魚、日本七鰓鰻、江鱈等冷水性魚類及其自然生境。其中大麻哈魚目前在呼瑪河已絕跡，冷水性魚產(chǎn)卵期以及呼瑪河流域產(chǎn)卵場、索餌場、越冬分布位見表2、表3。

表2 呼瑪河主要冷水性魚類產(chǎn)卵期一覽表

表3 呼瑪河流域魚類主要產(chǎn)卵場、索餌場、越冬場分布位置一覽表

魚類在河流生態(tài)系統(tǒng)中有特殊的作用，且對水量敏感，考慮到壩址下游分布有多處產(chǎn)卵場和越冬場，因此，將魚類作為河流生態(tài)系統(tǒng)中的指示物種和生態(tài)保護(hù)的目標(biāo)，對壩下生態(tài)需水進(jìn)行估算。

3 生態(tài)需水量計(jì)算

生態(tài)需水估算采用生態(tài)需水評估技術(shù)導(dǎo)則(征求意見稿)中的Tennant法，Tennant法是非現(xiàn)場測定類型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法，河流流量推薦值是在考慮保護(hù)魚類、野生動物、娛樂和有關(guān)環(huán)境資源的河流流量狀況下，以預(yù)先確定的年平均流量的百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。Tennant法根據(jù)水文資料以多年平均徑流百分?jǐn)?shù)來描述河道內(nèi)流量狀態(tài)，設(shè)有8個等級，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 河道內(nèi)流量與魚類、野生動物、娛樂和相關(guān)環(huán)境資源的關(guān)系表

塔林西水利樞紐工程下泄生態(tài)流量主要目的是滿足壩址下游河道內(nèi)水生生物最低生態(tài)需水要求，維持壩址下游河道內(nèi)水生生物生境。呼瑪河每年11月上旬-翌年4月下旬為冰封期，4月下旬-11月上旬為明水期。開江日期在4月13日左右，封江日期在11月15日左右。

結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況，綜合考慮生態(tài)需水的要求，參照Tennant法河流流量推薦值，并結(jié)合北方河流特點(diǎn)，確定下泄生態(tài)流量原則為：每年11月-翌年4月為冰封期，按多年月平均流量作為最小生態(tài)基流;5-6月為壩址下游大多數(shù)冷水性魚類的產(chǎn)卵期，以多年平均流量(78.46 m3/s)的50%作為最小生態(tài)基流，以滿足壩址下游魚類的產(chǎn)卵條件;7～9月是壩址下游魚類索餌期和育肥期，以多年平均流量的40%作為最小生態(tài)基流;10月為一般用水期，按多年平均流量的30%作為最小生態(tài)基流。采用上述原則，提出了壩址斷面的最小下泄生態(tài)流量見表5。

表5 塔林西水利樞紐最小生態(tài)基流表 m3/s

4 水文情勢分析與生態(tài)需水量保證程度評估

4.1 流量變化

壩址斷面建庫前后水文情勢變化見表6。建庫后下泄流量與最小生態(tài)需水量比較見表7。

表6 壩址斷面建庫前后多年月平均流量比較表 m3/s

由表7可以看出，工程實(shí)施后，由于水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，水庫的調(diào)節(jié)作用將改變壩下河流流量的天然分配狀態(tài)，使壩下河流流量變得較為穩(wěn)定，即壩下河流豐、平、枯三水期之間的流量差變小，水庫年內(nèi)總下泄水量與天然來水量相差不大。

經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后，多年平均情況下，5-9月壩下河流的流量將變小，多余的水量蓄積在水庫里，其中5月、6月、7月共3個月流量變化較大，分別較天然狀態(tài)下減小54.16 m3/s、69.04 m3/s、108.06 m3/s，減小幅度占天然流量的47.84%，46.41%、47.89%;8月、9月流量分別減少43.59 m3/s和19.76 m3/s，降幅為天然流量的22.40%和13.20%?？菟?，壩下河流量將明顯增大，10-翌年4月流量較天然狀態(tài)下有所增加，其中1月、2月、3月變化幅度較大，流量較天然狀態(tài)下分別增加42.05 m3/s、44.32 m3/s、46.06 m3/s，增幅最大的為2月份，流量增大到天然流量的41.7倍，3月份次之，為天然流量的41.4倍，1月份為天然流量的24.9倍。11月和12月流量增加值為27.78 m3/s，38.48 m3/s，建庫后流量為天然流量的3倍和10.4倍，10月份流量變化不大，僅增加了0.87 m3/s，僅較天然狀態(tài)流量增加1.23%。

由于塔林西水電站擔(dān)任電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)，平均發(fā)電6 h/d左右，發(fā)電時間主要集中在清晨和傍晚，因此在一天之中，壩下河段流量變化較大，在不發(fā)電的情況下，通過小機(jī)組發(fā)電以保證壩址下游不出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。

4.2 生態(tài)需水量保證程度評估

工程實(shí)施后，壩址斷面下泄流量與最小生態(tài)需水量比較見表7。

由表6可以看出，1～3月和12月大機(jī)組每天調(diào)峰結(jié)束后，小機(jī)組下泄流量大于1～3月和12月的河道內(nèi)最小生態(tài)流量;4～11月調(diào)峰大機(jī)組每天調(diào)峰結(jié)束后，擔(dān)任電網(wǎng)基荷任務(wù)的一臺大機(jī)組最小下泄流量與小機(jī)組下泄流量之和大于4～11月的河道內(nèi)最小生態(tài)流量。

本工程設(shè)置擔(dān)任電網(wǎng)基荷任務(wù)的一臺大機(jī)組和小機(jī)組的目的是通過發(fā)電下泄連續(xù)流量，保證在大機(jī)組停機(jī)時下游河道不斷流，滿足下游河流水生生物最低生存條件，機(jī)組調(diào)度上服從生態(tài)用水需要。故工程實(shí)施后，每月下泄的水量不會小于壩址下游河道內(nèi)最小生態(tài)需水量，生態(tài)需水量可以得到保證。

［1］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.塔林西水利樞紐工程環(huán)境影響報(bào)告書［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2006：8-31.

［2］王西琴.河流生態(tài)需水理論、方法和應(yīng)用［M］.北京：中國水利水電出版社，2007：92-99.

［3］中華人民共和國水利部.生態(tài)需水評估技術(shù)導(dǎo)則(征求意見稿)［S］. 北京：中華人民共和國水利部，2007：27-28.

［4］徐志俠，等.河流與湖泊生態(tài)需水理論與實(shí)踐［M］.北京：中國水利水電出版社，2005：9-10.

Ecological Water Demand Calculation and Assessment of Talinxi Hydro-complex Project

CUI Yong-fan;XU Wan-cai and LIU Xin-xing
(Heilongjiang Province Water Conservancy＆ Hydroelectric Power Investigation，Design and Research Institute，Harbin 150080，China)

Talinxi Hydro-complex Project is a large-scale comprehensive water conservancy project，taking power generation as the main purpose，and gives considerations to flood control，ecological environment improvement，fish raising，fire fight for forest，tourism etc.The proposed project will change the hydrological situation in the lower reach of the dam and affect the fishery resources in the natural reserve along the Huma River.The ecological water demand should be guaranteed within the river course in order to relieve the un-favorable impacts on aquatic organism in the lower reach due to changed hydrological situation.Based on the analysis of ecological protection objects in the lower reach of the dam，Tennant method is applied to assess and calculate the ecological water demand，and the runoff change of river course is analyzed after construction of the project，and the guarantee conditions are assessed for ecological water demand.

Talinxi hydro-complex project;ecology;ecological protection;tennant method;ecological water demand

TV214

A

1007-7596(2011)06-0022-03

2011-08-16

崔庸范(1964-)，男，吉林撫松人，高級工程師;許萬才(1964-)，男，黑龍江雙鴨山人，高級工程師;劉新星(1986-)，女，黑龍江安達(dá)人，助理工程師。

表7 建庫后下泄流量與最小生態(tài)需水量比較表 m3/s