張新壽

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710001）

1 概況

咸陽市柏嶺寺水庫為一座Ⅳ等?。?）型水庫，主要建筑物為4級(jí)。水庫正常蓄水位1066.3m，庫容989萬m3，年供水保證率為95.9%，工程總投資為17359.31萬元，工程開發(fā)任務(wù)為供水、攔沙。

水庫工程建成蓄水后，將由壩后抽水站通過三級(jí)抽水向職田鎮(zhèn)人飲、太村工業(yè)園區(qū)和青村電廠供水。工程由攔河壩、大壩右岸泄洪排沙洞、大壩右岸非溢流段放水建筑物、壩后抽水站以及上壩道路等組成。

2 水文情勢(shì)

水庫位于三水河中游，水庫壩址處河道多年平均天然徑流量為7391萬m3，多年平均流量2.34m3/s，壩址附近的三水河常年補(bǔ)給較穩(wěn)定，河段豐、枯流量相差不大。水庫壩址斷面處不同保證率情況下的徑流量及流量年內(nèi)分配情況詳見表1、表2。

柏嶺寺水庫建成后，壩址以下河道徑流量將會(huì)減小，即使在柏嶺寺水庫壩址下游有第界河等多條支流匯入，仍會(huì)使壩下游河道水文情勢(shì)發(fā)生改變，使壩址～三水河入涇河河口段約54km河道出現(xiàn)減水現(xiàn)象，尤其是壩址后第一條支流第界河入三水河口上游段9.84km處河道減水明顯。

3 壩后下泄生態(tài)基流保障措施

經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)部分已建水庫或水電站下泄生態(tài)流量情況的調(diào)查研究認(rèn)為，要保障并落實(shí)生態(tài)流量下泄，應(yīng)分別從工程、監(jiān)督和管理三個(gè)方面采取綜合措施才能獲得比較好的效果[1]。

3.1 生態(tài)流量工程措施

3.1.1 工程措施方案

（1）利用放水建筑物泄放生態(tài)流量（方案 a）。

放水建筑物布置于大壩右岸非溢流段，由取水浮箱蘑菇頭和輸水管道兩部分構(gòu)成。設(shè)計(jì)放水流量0.48m3/s。放水建筑物為放水管道，設(shè)計(jì)過水能力0.72m3/s，采用浮箱蘑菇頭取水，下端接活動(dòng)鉸相連的鋼管。放水管最終接壩下游抽水泵站集水池。生態(tài)水量初步考慮由一級(jí)抽水泵站前輸水管道閘閥處專門接生態(tài)基流泄放管道，將其延至壩下游三水河干流河道，達(dá)到泄放生態(tài)水量的目的。

（2）利用泄洪排沙閘泄放生態(tài)流量（方案 b）。

泄洪排沙洞閘門位于河道右岸，在進(jìn)口設(shè)放水塔，進(jìn)口底板高程1048.0m，塔內(nèi)設(shè)一扇4m×4m的事故檢修閘門，閘門設(shè)計(jì)水頭19.2m，閘門結(jié)構(gòu)為滾輪支承的平面閘門，發(fā)生事故時(shí)動(dòng)水閉門，充水閥充水平壓后，靜水啟門。另外在泄洪洞出口設(shè)置了弧形工作閘門，底檻高程1048.0m，孔口尺寸4m×3.5m，設(shè)計(jì)水頭19.2m，閘門采用主橫梁、直支臂、球鉸結(jié)構(gòu)。為下泄生態(tài)基流，在水庫靠泄洪排沙洞的弧形閘門上設(shè)一小孔，放至下游河道。此孔設(shè)在弧形閘門底以上30cm處，安裝有管徑為Φ200的鋼管，管長(zhǎng)60cm，末端設(shè)有手電控制閘閥。

（3）泄洪排沙閘泄側(cè)墩埋管泄放生態(tài)流量（方案c）。

在水庫泄洪排沙洞洞室左側(cè)的側(cè)墩下部繞過平面閘門、弧形閘門和側(cè)墩，在底部低于底板高程埋設(shè)鋼管排放生態(tài)水量，鋼管可以埋設(shè)在側(cè)墩中，鋼管由泄洪排沙洞進(jìn)口穿越壩體一直通至泄洪排沙洞出口后直至通至河道。為防止管道出口與河道垂直高差造成的生態(tài)水流沖刷壩后坡腳影響壩體安全，可將泄水鋼管適當(dāng)延長(zhǎng)，離開大壩下游背水坡坡腳。管道出口處設(shè)置開口朝下的彎管，縮減出水落差，并在管道出口處布設(shè)護(hù)坦防止沖刷掏蝕河床[2]。生態(tài)基流泄水管道在穿越壩體時(shí)沿縱向每隔一定距離要加設(shè)一道止水環(huán)，以防庫水沿鋼管外形成滲流，以此達(dá)到下泄生態(tài)水量的目的。

3.1.2 措施方案比選

方案a通過在輸水管末端、一級(jí)抽水泵站前閘閥處連接管道實(shí)現(xiàn)生態(tài)水量泄放。因水庫工程供水保證率為95%，故在抽水泵站不能完全滿足全時(shí)段向塬區(qū)供水時(shí)，也無法保證各個(gè)水情期全時(shí)段內(nèi)下泄生態(tài)水量，而且輸水管道承擔(dān)分流生態(tài)下泄水量后，也影響塬區(qū)供水，因此，此方案存在一定的不利因素。

方案b中提出在弧形閘門底以上30cm處安裝有Φ200的鋼管泄放生態(tài)水量。在泄洪排沙洞閘門發(fā)生故障實(shí)施檢修時(shí)必然要關(guān)閉進(jìn)水口處閘門，故生態(tài)下泄水量出口設(shè)置在弧形閘門底部，一是不符合設(shè)計(jì)常規(guī)，另外在閘門故障維修時(shí)斷流不能保證下泄生態(tài)水量，故該方案不滿足生態(tài)水量下泄要求。

表1 柏嶺寺水庫工程不同保證率徑流年內(nèi)月分配表 （單位：萬m3）

表2 柏嶺寺水庫工程不同保證率流量年內(nèi)月分配表 （單位：m3/s）

方案c雖然需要投入一定數(shù)量的管道材料和配件，但該方案能夠在豐、平、枯各水期全時(shí)段內(nèi)達(dá)到水庫下泄生態(tài)水量的目的，而且利于環(huán)境保護(hù)行政主管部門和水行政主管部門的監(jiān)督檢查，故推薦方案c為生態(tài)流量下泄工程措施。

3.1.3 生態(tài)流量及工程措施設(shè)計(jì)

經(jīng)過分析，推薦采用方案c。在水庫泄洪排沙洞洞室左側(cè)側(cè)墩下部繞過平面閘門、弧形閘門和側(cè)墩，在樞紐沖沙閘底板高程以下設(shè)計(jì)、敷設(shè)生態(tài)基流下泄管道設(shè)施，并在鋼管穿出壩體之后設(shè)置不能完全截止最小生態(tài)流量的手電自動(dòng)控制閘閥。手電自動(dòng)控制閘閥在調(diào)至最小過水流量狀態(tài)時(shí)仍可保證枯水期生態(tài)流量，控制閘閥開啟泄放生態(tài)水量時(shí)過水流量可保證平水期或洪水期生態(tài)流量。另外，洪水期無法調(diào)節(jié)的棄水量還可通過壩頂溢流下泄至壩下游河道補(bǔ)充三水河生態(tài)基流。

3.2 生態(tài)流量監(jiān)測(cè)措施

在柏嶺寺水庫建成運(yùn)行后，雖然采取了具體的工程和管理措施，但為了保障壩下游三水河最小生態(tài)流量的落實(shí)，仍需要采取壩下游水庫下泄最小生態(tài)流量的監(jiān)督、監(jiān)測(cè)措施，在壩下游三水河河道設(shè)置水情在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)河道生態(tài)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)督。

3.3 綜合管理措施

（1）首先在樞紐下游減水河段1km處干流河道處布設(shè)生態(tài)流量水情在線監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)。另外，由水庫建設(shè)管理部門制定保證最小生態(tài)下泄流量的運(yùn)行管理措施，報(bào)請(qǐng)水行政主管部門和環(huán)境保護(hù)行政主管部門審批、備案，并對(duì)水庫運(yùn)行期全年干流河道來水量、供水引水量、下泄流量進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)和歸檔[3]。同時(shí)，把生態(tài)下泄流量監(jiān)測(cè)作為水庫運(yùn)行期主要環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容，將來委托具有環(huán)境監(jiān)測(cè)資質(zhì)的單位完成。

（2）建立水庫下泄生態(tài)流量管理措施，制定工作制度，并在生態(tài)基流下泄通道出現(xiàn)故障進(jìn)行維修的同時(shí)，安排專人提升沖沙閘下泄生態(tài)流量，同時(shí)將工作過程進(jìn)行詳細(xì)記錄建檔，以備檢查[4]。

（3）加強(qiáng)河道沿岸宣傳工作，增強(qiáng)群眾的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，建立群眾監(jiān)督、舉報(bào)制度，以確保河道生態(tài)基流。

（4）水庫管理單位要對(duì)泄放流量數(shù)據(jù)與壩下游生態(tài)流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的比較和驗(yàn)證，并委托計(jì)量認(rèn)證單位定期對(duì)手電自動(dòng)控制閘閥進(jìn)行檢查，對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)定期校驗(yàn)，以保障下泄生態(tài)流量的準(zhǔn)確性。

（5）確實(shí)保障下泄生態(tài)流量的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)施能夠與水庫樞紐等主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。

4 結(jié)論

（1）咸陽市柏嶺寺水庫建成運(yùn)行后，應(yīng)在分析水文情勢(shì)變化的基礎(chǔ)上，按照有關(guān)要求下泄生態(tài)流量。

（2）經(jīng)比選分析，確定在水庫泄洪排沙洞洞室左側(cè)側(cè)墩下部繞過平面閘門、弧形閘門和側(cè)墩，在底部低于底板高程埋設(shè)鋼管排放生態(tài)水量。

（3）除落實(shí)生態(tài)流量泄放的工程措施外，還需要配套相應(yīng)的監(jiān)督管理措施。

（4）在生態(tài)流量泄放的工程監(jiān)督和管理措施落實(shí)后，壩后河道生態(tài)需水量將基本得到保障。陜西水利

[1]楊文正,薛聯(lián)芳.生態(tài)流量泄放設(shè)施設(shè)計(jì)及存在問題探討.中國(guó)水電顧問集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.

[2]吳飚.蓋下壩水電站生態(tài)流量的確定以及工程措施[J],安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009年第05期.

[3]南環(huán)保支隊(duì)〔2011〕88號(hào).南平市環(huán)保局關(guān)于松溪縣六墩電站修復(fù)生態(tài)流量監(jiān)控設(shè)施的通知，（2011年11月29日）.

[4]向芳,黃川友.三巖龍水電站下泄生態(tài)流量的確定及措施[J],吉林水利,2011年08期.