王 麗,朱遠(yuǎn)生,楊曉靈,梁曉華
(1.珠江水資源保護(hù)科學(xué)研究所,廣東 廣州 510610; 2. 廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)技術(shù)中心,廣西 南寧 530028)
大藤峽水利樞紐工程設(shè)計中的水生態(tài)優(yōu)化措施
王麗1,朱遠(yuǎn)生1,楊曉靈1,梁曉華2
(1.珠江水資源保護(hù)科學(xué)研究所,廣東 廣州510610; 2. 廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)技術(shù)中心,廣西 南寧530028)
摘要:針對水利水電工程對環(huán)境的影響和大藤峽水利樞紐工程所在江段的水生生態(tài)敏感性,探討大藤峽水利樞紐工程設(shè)計中的水生態(tài)優(yōu)化措施:優(yōu)化運(yùn)行水位;采取保護(hù)魚類、優(yōu)化施工方案的多種水生態(tài)保護(hù)措施;實施生態(tài)調(diào)度。分析這些水生態(tài)保護(hù)措施的可行性及有效性,認(rèn)為這些措施技術(shù)上可行,可有效減緩水利工程對魚類產(chǎn)卵場及魚類資源的影響。
關(guān)鍵詞:大藤峽水利樞紐工程;水生態(tài)敏感性;水生態(tài)優(yōu)化;生態(tài)調(diào)度;魚類產(chǎn)卵場;魚類資源
珠江流域具有較強(qiáng)的水體自凈能力和生態(tài)環(huán)境自我修復(fù)能力,流域總體開發(fā)利用程度約17.9%,生境多樣性條件豐富,水質(zhì)良好。為切實保護(hù)珠江,大力推進(jìn)流域水生態(tài)文明建設(shè),為子孫后代留下一條健康優(yōu)美的河流,水利部珠江水利委員會(以下簡稱珠江委)在分析珠江特點(diǎn)和總結(jié)多年治江實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,于2005年提出了“維護(hù)河流健康,建設(shè)綠色珠江”的治理總體目標(biāo)[1-2]。建設(shè)綠色珠江,要把生態(tài)文明理念融入流域水資源開發(fā)、利用、配置、節(jié)約、保護(hù)的各方面以及水利規(guī)劃、建設(shè)、管理的各環(huán)節(jié)中,在合理利用河流為人類服務(wù)的同時,更加注重水資源承載力對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的約束,注重維護(hù)河流健康。
近年來,珠江委一直致力于將綠色珠江的理念貫徹到各項流域管理實踐中,在流域控制性工程大藤峽水利樞紐的設(shè)計中充分融入生態(tài)保護(hù)理念,從生態(tài)保護(hù)的角度,對工程設(shè)計進(jìn)行一系列優(yōu)化,以達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維護(hù)河流健康的目的。本文分析水利水電工程對環(huán)境的影響,以及大藤峽水利樞紐工程所在江段的水生生態(tài)敏感性,認(rèn)為大藤峽水利樞紐工程設(shè)計中的水生態(tài)優(yōu)化措施已較好地將綠色珠江建設(shè)理念貫徹到工程設(shè)計過程中。
1水利水電工程建設(shè)對環(huán)境的影響
水利水電工程建設(shè)對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在兩個方面:①大壩阻隔對水文情勢、河流泥沙、局地氣候、水生生物、水體自凈能力等方面的影響,其中受到較多關(guān)注的是對水文情勢及水生生物的影響;②水庫淹沒產(chǎn)生的影響,主要體現(xiàn)在對重要生境、陸生生物的影響及移民安置帶來的社會影響等[3-4]。
在水生生態(tài)影響方面,修建水利工程會改變河流的自然形態(tài),引起局部河段水流的水深、含沙量等發(fā)生變化,進(jìn)而引起河流上下游的水文、泥沙情勢發(fā)生變化。而水文、泥沙的改變是影響河流生態(tài)環(huán)境變化的原動力,并將進(jìn)一步影響河流的水溫、水質(zhì)、地質(zhì)環(huán)境以及局部地區(qū)的氣候。上述變化對水生生物特別是魚類將產(chǎn)生較明顯的影響,水深、水溫的改變將導(dǎo)致底棲生物的種類變化,并影響魚類的產(chǎn)卵環(huán)境;大壩的修建也將直接影響洄游魚類的基因交流,改變魚的種類等。
2工程概況及水生態(tài)敏感性分析
2.1大藤峽水利樞紐工程概況
大藤峽水利樞紐工程壩址位于珠江水系西江流域黔江干流大藤峽出口,距下游桂平市黔江彩虹橋6.6 km,壩址以上控制流域面積19.86萬km2,約占西江水系流域總面積的56.2%;壩址處多年平均徑流量1 340億m3,多年平均流量4 240 m3/s;工程正常蓄水位61.0 m,死水位47.6 m,防洪起調(diào)水位47.6 m,水庫總庫容34.3億m3,防洪庫容15億m3;電站總裝機(jī)容量1 600 MW(8臺機(jī)組),多年平均年發(fā)電量61.30億kW·h;規(guī)劃航道等級為Ⅰ級,多年船閘設(shè)計通航最大船舶等級3 000 t。根據(jù)工程任務(wù)要求,大藤峽水利樞紐每年6—8月按照防洪水位47.6 m運(yùn)行,4、5、9月按59.6 m運(yùn)行,10月至次年3月按照正常蓄水位61.0 m運(yùn)行。
大藤峽水利樞紐工程開發(fā)任務(wù)以防洪、航運(yùn)、發(fā)電和水資源配置為主,結(jié)合灌溉等綜合利用任務(wù),是西江北江中下游防洪體系中不可替代的控制性工程,具有顯著的航運(yùn)、壓咸、灌溉等綜合效益,在珠江流域防洪減災(zāi)和水資源綜合利用中具有不可或缺的作用和地位[5-6]。
2.2大藤峽所在江段的水生態(tài)敏感性
大藤峽水利樞紐工程所在江段的水生生態(tài)敏感程度非常高,庫尾有紅水河來賓段珍稀魚類自治區(qū)級自然保護(hù)區(qū);庫尾到壩下分布有12個產(chǎn)漂流性卵的魚類產(chǎn)卵場,其中大藤峽壩下10 km處的東塔魚類產(chǎn)卵場為西江水系主要產(chǎn)卵場之一,亦被稱為全國第二大產(chǎn)卵場[7],該江段魚類資源豐富,記錄各種魚類270種,其中記錄有國家級保護(hù)魚類中華鱘、花鰻鱺、唐魚、廣西壯族自治區(qū)重點(diǎn)保護(hù)魚類鰣魚等珍稀特有魚類33種。
從整個流域來看,大藤峽江段是高原山地急流性魚類向江河平原魚類過渡區(qū),是流水性魚類的重要生境之一,也是珠江洄游魚類的重要通道,魚類多樣性豐富。在流域魚類資源保護(hù)中,大藤峽江段具有重要地位。
3水生態(tài)優(yōu)化措施探討
為了減緩大藤峽水利樞紐工程建設(shè)對水生生態(tài)的不利影響,踐行“維護(hù)河流健康,建設(shè)綠色珠江”的要求,在大藤峽水利樞紐工程的設(shè)計過程中采取一系列的水生態(tài)優(yōu)化措施。
3.1優(yōu)化運(yùn)行水位
大藤峽庫尾分布有紅水河來賓段珍稀魚類自治區(qū)級自然保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)分2段,西段西起上灘(N23°40′08″、E109°02′39″),東至召平出口下三門(N23°42′02″、E109°08′35″);東段西起紅河農(nóng)場渡口下行1.8 km處(N23°43′38″、E109°23′55″),東至三江口(N23°47′53″,E109°31′54″),保護(hù)區(qū)所涉河段總長度為44.5 km,水域面積約582 hm2。每年4—9月的豐水期、平水期,保護(hù)區(qū)上灘下游2.2 km處至召平出口下三門上游0.8 km處的7.5 km河段為季節(jié)性核心區(qū),其余河段為實驗區(qū);每年10月至次年3月枯水期,保護(hù)區(qū)所有河段為實驗區(qū)。保護(hù)區(qū)內(nèi)分布有定子灘和大步2個魚類產(chǎn)卵場,其中定子灘產(chǎn)卵場位于季節(jié)性核心區(qū)內(nèi)。根據(jù)該產(chǎn)卵場2013年5月20日—7月18日的監(jiān)測結(jié)果,在紅水河來賓江段共采集魚卵5 727顆,魚苗10尾。根據(jù)產(chǎn)卵徑流公式推算該江段魚卵(苗)總量為1.8億顆(尾),魚卵主要種類為銀鮈,魚苗已鑒定種類有鰕虎、鱖、鳊、大眼華鳊等,其中定子灘產(chǎn)卵場的產(chǎn)卵規(guī)模占該江段的38.9%,即魚卵(苗)量為0.7億顆(尾)。
為避免水庫回水對保護(hù)區(qū)季節(jié)性核心區(qū)的不利影響,工程設(shè)計在水庫汛期水位已經(jīng)降至47.6 m的基礎(chǔ)上,繼續(xù)以損失0.26億kW·h電量的代價,將4月運(yùn)行水位從61.0 m降低至59.6 m,使得水庫回水位置處于保護(hù)區(qū)季節(jié)性核心區(qū)下游(圖1)。
圖1 4月水位調(diào)整后大藤峽水庫回水位置示意圖
運(yùn)行水位優(yōu)化后,根據(jù)該江段魚類自然繁殖所需的水文水力學(xué)特征,在漂流性卵魚類的主要產(chǎn)卵季節(jié)5—7月,水溫18~24℃條件下,魚卵從受精卵到孵化出膜約需要36 h,達(dá)到鰾一室期約需139 h,才能發(fā)育成具有主動游泳能力的幼魚。定子灘產(chǎn)卵場魚卵經(jīng)過36 h孵化出苗的漂程見圖2。由圖2可以看出,定子灘產(chǎn)卵場5、7月份產(chǎn)出的魚卵在大藤峽庫區(qū)孵化出苗但不能達(dá)到鰾一室成為具有主動游泳能力的仔稚魚,6月份產(chǎn)出的魚卵要通過大壩在壩下孵化出苗。因此,定子灘產(chǎn)卵場5—7月4大家魚魚卵及同時庫區(qū)孵化出的仔魚均要通過大壩才能發(fā)育成具有主動游泳能力的仔稚魚。利用葛洲壩21#水輪機(jī)組進(jìn)行魚類通過水輪機(jī)的標(biāo)志回捕實驗,結(jié)果表明,106尾不同長度的鳙魚在通過水輪機(jī)后,仍保持92%~100%的成活率;且20~30 cm組的活體回捕率和24 h成活率均大于30~50 cm組??梢酝茢?在一定流量條件下,體長小于50 cm的魚類個體在通過水輪機(jī)組時受水輪機(jī)影響較小,且個體越小,受水輪機(jī)的影響越小。而大藤峽壩下江段多年漁獲物調(diào)查資料顯示,壩下江段魚類體長分布中,小于50 cm的個體占絕大多數(shù),因此預(yù)計卵苗通過大藤峽發(fā)電機(jī)組后所受影響相對較低,成活率較大。
圖2 定子灘產(chǎn)卵場魚卵孵化漂程示意圖
3.2采取水生態(tài)保護(hù)措施
3.2.1魚類保護(hù)措施
大藤峽水利樞紐工程是珠江水系西江干流紅水河規(guī)劃的最末一個梯級。為了保護(hù)工程所在江段乃至流域的魚類資源,提出了由生境保護(hù)、過魚設(shè)施、生態(tài)調(diào)度、增殖放流、科學(xué)研究和漁政管理等組成的魚類保護(hù)措施體系,見表1。
表1 大藤峽水利樞紐魚類保護(hù)措施體系
a. 棲息地保護(hù)。野生動物及其棲息環(huán)境(如森林、河流、濕地和草原等)是大自然賦予人類最為寶貴的資源,保護(hù)好棲息地是生物多樣性保護(hù)的一種有效手段。在目前的水生生態(tài)保護(hù)中,棲息地保護(hù)是正被逐漸使用且行之有效的措施之一。通過對大藤峽庫區(qū)、壩下河段及支流水文條件、水質(zhì)狀況、河流開發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃、魚類資源現(xiàn)狀及保護(hù)情況、管理可行性等因素進(jìn)行篩選,劃定橋鞏壩下至柳江河口、柳江紅花水電站至三江口以及洛清江江口電站以下至柳江匯口兩段、南木江黔江匯口至潯江河口河段、大藤峽壩下至桂平東塔河段為大藤峽江段魚類棲息地保護(hù)范圍(圖3)。采取設(shè)置人工魚巢、人工產(chǎn)卵場、加強(qiáng)漁政管理等多種措施對棲息地范圍內(nèi)魚類資源進(jìn)行保護(hù)。
棲息地保護(hù)河段總長256.8 km,涵蓋了魚類自然保護(hù)區(qū)、魚類產(chǎn)卵場等重要水生生境。從棲息地的生境條件及魚類資源現(xiàn)狀可以看出,通過棲息地的保護(hù),可以有效保護(hù)大藤峽庫區(qū)及壩下江段的魚類資源。
b. 過魚設(shè)施。魚道是針對人類活動破壞魚類洄游通道而采取的補(bǔ)救措施,通常是通過設(shè)置隔板將上下游水位差分為若干級,利用消能減速以及控制水流流量等措施,來創(chuàng)造適合于魚類上溯的流態(tài),一般適用于中低水頭的大壩。我國修建的過魚設(shè)施中魚道運(yùn)用最多。
圖3 大藤峽江段魚類棲息地保護(hù)范圍
根據(jù)大藤峽的壩高、所處河段自然條件、河段魚類特點(diǎn)等,結(jié)合大藤峽水利樞紐工程可能對魚類產(chǎn)生的影響,擬在黔江主壩右岸設(shè)置過魚通道。由于魚道的過魚季節(jié)涵蓋水庫運(yùn)行的主汛期和非汛期,因此在過壩時分設(shè)兩個出口,其中主汛期魚道長1 999 m,非主汛期魚道長1 238 m,魚道長度總計3 237 m。由于大藤峽下游長洲水利樞紐已建魚道,從近幾年長洲魚道的過魚效果,可推測大藤峽魚道的建設(shè)對上下游魚類的交流將起到重要的連通功效。
c. 南木江生態(tài)通道。仿自然通道是在岸上人工開鑿的類似于自然河流的小型溪流,通過溪流底部、沿岸由石塊堆積成的障礙物的摩阻起到消能、減緩流速的目的,適應(yīng)河流生態(tài)恢復(fù)的原則。
鑒于黔江支流南木江對大藤峽壩址上下游河段具有天然水力聯(lián)通作用,可以為大藤峽大壩建設(shè)后壩上壩下的營養(yǎng)物質(zhì)和能量、生物群落連通提供基礎(chǔ),因此,規(guī)劃在南木江采取工程措施建設(shè)魚道和仿自然通道,工程魚道布置在左岸,總長1 254 m,同時在南木江構(gòu)筑人工仿生態(tài)河道,增加大藤峽上下游的水力連通;同時實行生態(tài)流量泄放、禁漁保護(hù)等管理措施,使其作為大藤峽樞紐建成后的水力、生態(tài)聯(lián)通通道和魚類的棲息地。
d. 魚類增殖放流。魚類人工增殖放流是補(bǔ)償水利水電工程開發(fā)造成魚類資源衰退、保護(hù)珍稀瀕危魚類種群延續(xù)以及補(bǔ)充經(jīng)濟(jì)魚類資源的一種重要手段[8]。我國已先后建成烏江索風(fēng)營、大渡河瀑布溝、金沙江向家壩、瀾滄江糯札渡、雅礱江錦屏、紅水河橋鞏等近20座魚類增殖站,并相繼開展大規(guī)模的放流活動[8],對保護(hù)、恢復(fù)和增殖珍稀瀕危魚類種群,增強(qiáng)魚類種群生存和延續(xù)能力,提高天然水域的魚類資源量有著重要意義[9]。
為緩解大藤峽樞紐工程建設(shè)對魚類種群、資源量的不利影響,擬于大藤峽業(yè)主營地布置占地4 hm2的魚類增殖放流站,進(jìn)行受影響珍稀特有魚類的野生親本捕撈、運(yùn)輸、馴養(yǎng),實施人工繁殖和苗種培育,提供苗種進(jìn)行放流等。近期人工增殖放流對象主要是4大家魚、長臀鮠、斑鱯、光倒刺鲃、三角魴、赤眼鱒、銀鲴、黃尾鲴、卷口魚等珍稀特有和經(jīng)濟(jì)魚類。
e. 建設(shè)紅水河珍稀魚類保育中心。為更加有效地保護(hù)紅水河流域魚類資源,大藤峽水利樞紐工程將與珠江流域其他梯級水電工程共建紅水河珍稀魚類保育中心。該中心不承擔(dān)增殖放流任務(wù),主要任務(wù)是基于流域水生生物保護(hù)的需要,組織開展紅水河流域范圍內(nèi)珍稀瀕危及特有魚類的調(diào)查、監(jiān)測、繁育、救護(hù)及科研等多方面的工作,組織開展黔江及潯江江段中華鱘應(yīng)急救護(hù)能力建設(shè),逐步開展珍稀、瀕危種類種群、個體、精卵、胚胎、細(xì)胞、基因等多層次的種質(zhì)資源保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用實踐研究,建造紅水河珍稀魚類保護(hù)平臺。紅水河珍稀魚類保育中心的建設(shè)將為紅水河流域的魚類資源做技術(shù)儲備,為魚類的保護(hù)進(jìn)行前期研究,對魚類保護(hù)具有不可估量的作用。
3.2.2施工方案優(yōu)化
圖4 銅鼓灘料場與東塔魚類產(chǎn)卵場位置關(guān)系
根據(jù)早期設(shè)計,大藤峽水利樞紐工程有兩個主要砂礫石料場,即銅鼓灘料場和江口料場(圖4),但銅鼓灘料場所在位置為東塔魚類產(chǎn)卵場,該產(chǎn)卵場是珠江水系西江段最主要的草、青、鰱、鳙、鯪、鳊、鰣等魚類天然產(chǎn)卵場之一,是江河魚類一個天然的基因庫。為更好地保護(hù)東塔魚類產(chǎn)卵場的生態(tài)環(huán)境,工程設(shè)計階段對料場方案進(jìn)行修改,重新尋找新的料場。同時,為了保護(hù)江口料場所在區(qū)域的魚類產(chǎn)卵活動不受影響,對江口料場的開采范圍及開挖時序也進(jìn)行了優(yōu)化。
3.3實施生態(tài)調(diào)度
生態(tài)調(diào)度是一種主要的河流生態(tài)修復(fù)措施,國際上許多國家開展了生態(tài)調(diào)度實踐。自2000年以來,我國珠江、黃河、嫩江、海河、太湖、淮河各大流域都陸續(xù)開展了生態(tài)調(diào)度實踐。針對大藤峽所在流域水生生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的生態(tài)需水要求及大藤峽水利樞紐工程的水生生態(tài)影響特點(diǎn),在工程方案設(shè)計時要制定生態(tài)調(diào)度措施。
a. 在大藤峽水庫營運(yùn)期,通過泄水低孔結(jié)合發(fā)電下泄700 m3/s的生態(tài)流量;在流域壓咸期,通過利用發(fā)電機(jī)組發(fā)電下泄壓咸流量,服從流域水資源配置調(diào)度要求。
b. 在魚類產(chǎn)卵期,當(dāng)流域來水偏枯,無明顯洪水時,采用人造洪峰調(diào)度方式來刺激魚類洄游產(chǎn)卵。
c. 在4—7月入庫流量大于3 000 m3/s時,電站不參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻調(diào)度,保留水流對魚類產(chǎn)卵的刺激作用,滿足魚類產(chǎn)卵育幼要求。
3.4水生態(tài)保護(hù)措施的可行性及有效性分析
大藤峽水利樞紐工程設(shè)計時采取的各項水生態(tài)保護(hù)措施,多為目前已經(jīng)應(yīng)用且較成熟的措施,經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整,從技術(shù)上來看是可行的。
通過主要產(chǎn)卵期低水位運(yùn)行、棲息地保護(hù)、制定禁漁區(qū)和禁漁期、建設(shè)南木江魚道、建設(shè)人工產(chǎn)卵場、增殖放流及珍稀魚類保育等措施,大藤峽水利樞紐工程對產(chǎn)漂流性卵魚類的產(chǎn)卵場及魚類資源的影響能夠得到有效減緩。采取保護(hù)措施后,定子灘、老城廂、大步、里壅、運(yùn)江魚類產(chǎn)卵場產(chǎn)卵功能可以得到發(fā)揮,原分布于衣灘、石龍三江口、大藤峽、前進(jìn)產(chǎn)卵場的魚可以上溯至這些產(chǎn)卵場繁殖;東塔、盆龍及觀音閣產(chǎn)卵場基本不受影響。紅水河來賓段、柳江紅花電站下游、大藤峽壩下桂平江段魚類資源豐富,魚類多樣性高,且以流水性魚類為主,將此3個河段作為棲息地保護(hù),可有效保護(hù)大藤峽庫區(qū)及壩下江段現(xiàn)有的各種魚類。大藤峽魚道下游的長洲水利樞紐已建設(shè)有魚道,根據(jù)水利部中國科學(xué)院水工程生態(tài)研究所2011—2013年連續(xù)對長洲魚道的觀測結(jié)果,魚道過魚效果良好。大藤峽主壩魚道與長洲魚道相似,南木江生態(tài)通道為近仿自然通道,它們的建設(shè)將對上下游魚類的交流起到重要的連通功效。大藤峽魚類增殖站建成后人為放流受工程影響較大的魚類,可以補(bǔ)充魚類資源量,對穩(wěn)定大藤峽庫區(qū)及壩下的魚類種群資源數(shù)量起到有效的作用。
4結(jié)語
識別及調(diào)查大藤峽水利樞紐工程所在河段的水生生態(tài)敏感保護(hù)目標(biāo),分析預(yù)測大藤峽水利樞紐工程對水生生態(tài)特別是魚類資源的影響,從協(xié)調(diào)工程建設(shè)和魚類保護(hù)的角度出發(fā),筆者提出采取多種水生態(tài)保護(hù)措施,以有效減緩水利工程對魚類產(chǎn)卵場及魚類資源的影響。
在下一階段工程的建設(shè)實施中,應(yīng)進(jìn)一步研究如何將水生態(tài)保護(hù)措施落實并充分發(fā)揮其效用,使大藤峽水利樞紐工程真正成為珠江流域人水和諧的生態(tài)保護(hù)工程典范。
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Measures for aquatic ecological optimization in design of Datengxia Water Project
WANG Li1, ZHU Yuansheng1, YANG Xiaoling1, LIANG Xiaohua2
(1.ScientificInstituteofPearlRiverWaterResourcesProtection,Guangzhou510610,China2.EnvironmentalProtectionTechnologyCenterofGuangxiZhuangAutonomousRegion,Nanning530028,China)
Abstract:With consideration of the influence of hydraulic and hydro-power projects on aquatic environments and the sensitivity of the aquatic ecosystem in the river reach of the Datengxia Water Project, measures for aquatic ecological optimization in the design of the Datengxia Water Project are discussed in this paper. These measures include optimizing the operating water level, protecting the aquatic ecosystem through fish conservation and optimization of construction schemes, and aquatic ecological operation. The feasibility and effectiveness of the measures are analyzed. The results show that the measures are technically applicable and can effectively reduce the influence of water projects on fish spawning sites and fish resources.
Key words:Datengxia Water Project; sensitivity of aquatic ecosystem; aquatic ecological optimization; ecological operation; fish spawning site; fish resources
DOI:10.3880/j.issn.1004-6933.2016.03.014
作者簡介:王麗(1974—),女,高級工程師,博士,主要從事水資源保護(hù)、水利工程環(huán)境影響評價工作。E-mail:79846493@qq.com
中圖分類號:X820.3; TV61
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1004-6933(2016)03-0074-05
(收稿日期:2015-04-26編輯:彭桃英)