李穎卓

（遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166）

蓄滯洪平原水庫生態(tài)蓄水位初探

李穎卓

（遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166）

文中以遼河干流上最大的蓄滯洪平原水庫為研究對象，通過對生態(tài)水面、預泄時長、壩后浸沒影響及水生植物生長需求等方面進行對比分析，探索性地提出了蓄滯洪水庫的生態(tài)蓄水位。實踐證明，蓄滯洪水庫人工濕地構建效益顯著，值得推廣。

蓄滯洪；生態(tài)蓄水位；水生植物

1 概況

遼河石佛寺水庫樞紐一期工程是遼河干流唯一的一座控制性工程，同時也是遼河干流上最大的河道型平原水庫?？値烊?1.85 億 m3，其中防洪庫容 1.60 億 m3，設計洪水位 50.22 m，按 100 年一遇洪水設計，300 年一遇洪水校核，水庫主副壩全長42.6 km，泄洪閘 16 孔，總寬 248.5 m。

2 蓄滯洪水庫生態(tài)蓄水位的確定原則

在不影響正常發(fā)揮水庫防洪效益的前提下，結合石佛寺水庫水位~庫容關系等實際情況，確定最佳水位，考慮的主要因素如下：

1）壩后浸沒問題可通過適當?shù)墓こ檀胧┙鉀Q；

2）庫內淹沒土地基本在已征地范圍內；

3）蓄水后涉及的外因素較少，對黃家水源不構成影響，不影響明沈公路的正常交通；

4）工程開挖和回填土方基本平衡；

5）水生植物正常生長的需求。

3 生態(tài)水面對比分析

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

4 不同生態(tài)水位預泄時長對比分析

為了確保水庫防洪安全，發(fā)揮水庫原設計滯洪功能，在上游水文站預報洪峰達到庫區(qū)的徑流時長內，能夠放空庫容。如降雨中心就在水庫范圍內的特殊情況發(fā)生時，也能夠通過加大預泄，確保防護安全。當鐵嶺站洪峰流量為 300 m3/s時，考慮下游河道防洪安全，不同生態(tài)水位方案 1—4 放空水庫需要時長：預泄流量 500 m3/s時，放空時長分別為：13.0，16.5，22.0，34.0 h；預泄流量 800 m3/s時，放空時長分別為：6.5，8.3，11.0，15.5 h。

5 不同生態(tài)蓄水位壩后浸沒影響研究

5.1 水庫滲漏量計算

石佛寺水庫屬于平原型水庫類型，地質結構特點主要反映為上細下粗的沉積規(guī)律。表層粘性土透水性微弱，呈不等厚分布，下部透水巖組為中細砂、粗砂、礫砂和圓礫等。據(jù)室內和現(xiàn)場滲透試驗成果，表層粘性土的滲透系數(shù)（K1）值較比下部透水層滲透系數(shù)（K2）值相差 2～3 個數(shù)量級，為此按雙層結構有關公式計算：

表1 生態(tài)水面對比分析

式中：M1——上部透水層厚度，m；M2——下部透水層厚度，m；H1——含水層上 游厚度 ，m；H2——含水層下游厚度，m；B——滲漏段寬度，m；L——滲漏段長度，m。

5.2 水庫周邊地下水水位壅高計算

根據(jù)庫區(qū)水文地質結構特點，對水文地質邊界條件進行必要的概化處理：

1）地質沉積的特征是上細下粗的雙層結構，即表層粘性土，下部強透水層；

2）計算斷面基本垂直于庫岸，假定為平行地下水流方向。

根據(jù)以上對計算區(qū)水文地質邊界條件的概化，可以選用公式（2）：

式中：K1——下部透水層滲透系數(shù)，m/d；K2——上部透水層滲透系數(shù)，m/d；M——下部透水層厚度，m；h1——當前庫水位條件下水庫庫邊上部透水層厚度，m；Y1——正常高庫水位條件下水庫庫邊上部透水層厚度，m；hx——當前庫水位條件下計算斷面處上部透水層厚度，m；Yx——正常高庫水位條件下計算斷面處上部透水層厚度，m。

表層透水性很小，K2≈0 時，即該區(qū) K2＜＜K1，一般相差 2～3 個數(shù)量級，則地下水以不變值壅高傳播，式（2）可簡化為式（3）：

h1-hx=Yx-Y1即 Yx=Y1-h1＋hx（3）

5.3 水庫周邊地區(qū)地下水浸沒分析

5.3.1 關于地下水浸沒臨界值的確定

在 GB50487—2008《水利水電工程地質勘察規(guī)范》附錄 D 浸沒評價中，有關浸沒地下水臨界埋深按式（4）計算：

Hcr=Hk+△H （4）

式中：Hcr——浸沒臨界地下水位埋深，m；Hk——地下水位 以 上土 壤毛管 水 上 升 帶 的 高 度，m；△H——安全超高值，m，對農業(yè)區(qū)該值即為根系層的厚度。

5.3.2 毛管水上升高度的確定

采用注水法、含水量法等綜合實測及試驗結果，基本確定在庫水位達到 46.2 m 時，毛管水上升高度 1.4 m。庫水位穩(wěn)定時間長短直接影響毛管水的上升高度。如果正常高庫水位 46.2 m ，穩(wěn)定時間較長，毛管水的上升高度會大于上述建議值。

5.3.3 安全超高值的確定

根據(jù)探坑觀察，農作物根系層厚度為 0.35～0.5 m。參考有關資料，農田區(qū)根系層厚度按 0.5 m 計。5.3.4 浸沒臨界地下水位埋深計算

將以上確定的毛管水上升高度及安全超高值代入公式（4），計算結果為 1.9 m。

5.3.5 地下水浸沒范圍及影響程度的確定與評價

農田區(qū)地下水位埋深小于毛管水上升高度的浸沒區(qū)，為嚴重浸沒影響區(qū)，即地下水位埋深小于 1.4 m 的浸沒區(qū)。其它地區(qū)為一般浸沒影響區(qū)。經(jīng)分析計算蓄水位 46.2m，壩后浸沒影響土地 173.87 hm2；蓄水位 46.5m，壩后浸沒影響土地 246.53 hm2。

6 結語

經(jīng)綜合比較，生態(tài)蓄水位 46.2 m，為最優(yōu)方案。2009 年實施了蓄水試驗應急防護工程，經(jīng)過 5年的蓄水運用，生態(tài)效益顯著。

建議加大泥沙淤積、庫區(qū)水質及壩后浸沒影響的監(jiān)測與研究；開展?jié)竦貏又参镎{查，建立人工濕地動植物檔案；加強水庫生態(tài)調度與蓄滯洪調度結合研究；采取打供水井、建截滲溝等工程措施解決水庫浸沒問題。

［1］遼寧省水利水電勘測設計研究院.石佛寺水庫蓄水試驗應急防護工程實施方案設計報告［R］.2008，11.

［2］遼寧省水利水電勘測設計研究院.石佛寺水庫蓄水工程浸沒地質勘察及影響評價報告［R］.2011，12.

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2014-03-11