董 武

(新疆額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

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某水庫(kù)下游用小流量配合工程措施進(jìn)行生態(tài)淹灌的思考

董 武

(新疆額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

對(duì)比分析某水庫(kù)多年入庫(kù)水量及淹灌下泄水量、汛期5～6月的來(lái)水及下泄水量，系統(tǒng)和科學(xué)地論證了采取小流量配合工程措施淹灌的緊迫性和必要性，并提出了修建新型的壩型(橡膠壩、自動(dòng)翻板壩)及草場(chǎng)渠系等措施。圖3幅，表2個(gè)。

水庫(kù)；小流量淹灌；措施

1 工程概況

某水利樞紐工程位于新疆阿勒泰地區(qū)福?？h境內(nèi)額爾齊斯河干流中游段，工程于2000年5月開(kāi)始投入運(yùn)行。本工程是某供水工程的水源工程，是以供水為主，結(jié)合灌溉并兼顧發(fā)電的綜合性水利樞紐工程，開(kāi)發(fā)任務(wù)是為北疆油田工業(yè)區(qū)供水，為沿途的農(nóng)業(yè)和牧業(yè)灌溉、發(fā)電和生態(tài)環(huán)境用水提供水資源。

2 淹灌的目的

某水庫(kù)下游約有150 km的河段，兩岸河漫灘和低階地上分布著由喬木和灌木組成的河谷林群體，面積約41萬(wàn)畝，林間草地也是當(dāng)?shù)啬翗I(yè)的收割草場(chǎng)和冬季牧場(chǎng)。每年的洪水不僅是維系河谷林草生長(zhǎng)的重要因素，也是該區(qū)河谷林繁殖和自然更新的必備條件。在工程修建以前，下游河谷林、草主要靠天然洪水進(jìn)行淹灌，根據(jù)洪水資料分析，某水利樞紐壩址斷面2年一遇的洪峰流量為802 m3/s，天然平均狀態(tài)下下泄流量大于800 m3/s的天數(shù)約為1周。由于河道每年洪峰流量有大有小，且大洪峰持續(xù)時(shí)間不定，并不能保證對(duì)下游河谷林、草的有效灌溉。

某水利樞紐的修建，在水資源配置上充分考慮了河谷林、草場(chǎng)的生態(tài)用水。為確保該河段河谷林、草場(chǎng)不因工程興建而遭到破壞，采取了積極有效的保護(hù)措施。工程運(yùn)行后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最大洪峰不小于800 m3/s以上才能對(duì)下游河谷林、草場(chǎng)進(jìn)行有效淹灌。因此，在汛期做好防洪工作的同時(shí)，通過(guò)科學(xué)合理的調(diào)度，結(jié)合上游來(lái)水情況，每年應(yīng)適時(shí)地以800 m3/s以上的下泄流量對(duì)下游地區(qū)天然草場(chǎng)和河谷林帶進(jìn)行多次持續(xù)和相對(duì)穩(wěn)定的淹灌。

通過(guò)某水庫(kù)的調(diào)節(jié)，下游河谷林、草場(chǎng)能夠得到1 a至少2次的有效灌溉，提高了下游河谷林生長(zhǎng)、繁殖期的供水保證率，有效地促進(jìn)了其生長(zhǎng)繁育，防止日漸退化，而且使得枯水年份河谷林、草場(chǎng)長(zhǎng)勢(shì)好于往年。通過(guò)歷年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，使淹灌工作不斷趨于完善，現(xiàn)在可以適時(shí)適量地對(duì)下游地區(qū)天然草場(chǎng)和河谷林帶進(jìn)行淹灌，對(duì)于牧草的生長(zhǎng)和河谷林生態(tài)環(huán)境的改善起到至關(guān)重要的作用。

3 歷年的淹灌情況

工程自2000年5月運(yùn)行以來(lái)，結(jié)合上游來(lái)水情況，通過(guò)水庫(kù)調(diào)蓄，每年人造最少2次大于800 m3/s的流量對(duì)下游進(jìn)行淹灌，從后期的調(diào)研發(fā)現(xiàn)效果不錯(cuò)，但存在很大的弊端，對(duì)水資源的浪費(fèi)相對(duì)比較嚴(yán)重。2009、2012年在下游河道修建簡(jiǎn)易擋水壩以抬高水位，節(jié)省水量，同樣達(dá)到預(yù)期的目的(見(jiàn)表1)。

表1 歷年淹灌統(tǒng)計(jì)

4 進(jìn)行小流量淹灌的必要性

隨著全球氣候變化及水庫(kù)上游流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，森林植被破壞，沿途用水不斷增加，截水和引水量不斷增加，水庫(kù)來(lái)水量日趨衰減，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致可供下游河谷林、草場(chǎng)的淹灌水量減少，矛盾突顯。

某壩址以上流域面積16 000 km2，多年平均徑流量31.96億m3。2007—2009年及2011年的平均入庫(kù)水量?jī)H24.81億m3，較多年平均偏少22.38%，而下游生態(tài)淹灌時(shí)間相對(duì)比較集中，一般為5～6月。近幾年，特別是2007、2009、2011、2012年5月平均來(lái)水流量較多年平均偏少33.33%，2007、2008、2009、2011、2012年6月平均來(lái)水流量較多年平均偏少46.72%。結(jié)合來(lái)水量減少的趨勢(shì)，若下游河谷林草場(chǎng)不以工程措施為保證，生態(tài)淹灌將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)(見(jiàn)圖1～圖3)。

圖1 上游來(lái)水與溢洪道下泄水量過(guò)程線

圖2 歷年5月來(lái)水流量與多年平均比較

圖3 歷年6月來(lái)水流量與多年平均比較

5 小流量淹灌的效果

工程運(yùn)行以來(lái)，對(duì)下游河谷林、草場(chǎng)的淹灌水量主要是從溢洪道下泄，發(fā)電下泄水量在淹灌期間作為補(bǔ)充水量，更多的則承擔(dān)著下游居民的生產(chǎn)生活用水。多年來(lái)，平均每年溢洪道下泄水量11.93

億m3，而2009、2012年采取工程措施后，下泄水量分別為1.24、0.71億m3，較歷年平均分別節(jié)約水量85.95%、94.07%。同樣達(dá)到了生態(tài)所需水量，維系了河谷林草的生長(zhǎng)，保證了河谷林繁殖和自然更新；更好地節(jié)約了水資源，為水資源的合理配置打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)(見(jiàn)表2)。

表2 某水庫(kù)下游額河干流阿勒泰市段灌溉面積統(tǒng)計(jì)

6 建議實(shí)施的工程措施

為保證下游河谷林草場(chǎng)的淹灌，應(yīng)盡量用最少的水量發(fā)揮最大的效益。2009、2012年下游單位在河道內(nèi)筑簡(jiǎn)易土壩以抬高水位，但土壩的使用壽命較短，建議在合適的位置修建新型壩型或者修建草場(chǎng)渠系，如橡膠壩、自控翻板壩。

6.1 橡膠壩

橡膠壩是用高分子合成材料按要求的尺寸錨固于底板上，形成封閉狀，用水(氣)充脹后形成的擋水壩。不需擋水時(shí)，放空壩袋內(nèi)的水(氣)，就可恢復(fù)原有河渠的過(guò)水?dāng)嗝?。橡膠壩與常規(guī)閘壩相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)節(jié)省三材(鋼材、木材、水泥)。

(2)造價(jià)低，一般可減少投資30%～70%。

(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工期短，一般為3～6個(gè)月。

(4)壩體跨度大、不阻水、自重輕、抗震性能好。

6.2 自控翻板壩

水力自動(dòng)翻板閘壩是由門(mén)下的壩體與壩體上的水力自控翻板閘門(mén)組成。閘門(mén)啟閉原理就是作用在閘門(mén)上的水壓力與門(mén)重量來(lái)作為啟閉閘門(mén)的動(dòng)力，無(wú)需其他外加能源。具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 原理獨(dú)特、作用微妙、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)行安全。

(2) 施工簡(jiǎn)便、造價(jià)合理、投資僅為常規(guī)門(mén)的1/2左右。

(3) 自動(dòng)啟閉，自控水位準(zhǔn)確，運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性良好。管理方便安全、省人、省事、省時(shí)、省力。

(4) 門(mén)體為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅支撐部分為金屬結(jié)構(gòu)。維修方便，費(fèi)用低。

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責(zé)任編輯 吳 昊

2014-11-18

董 武(1982-)，男，工程師，主要從事水利工程管理工作。E_mail：18988827585@163.com