梁 媛

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

0 前 言

金沙江干流具有徑流豐沛且較穩(wěn)定、河道落差大、水能資源豐富、開(kāi)發(fā)條件較好等特點(diǎn)，是全國(guó)最大的水電能源基地。隨著金沙江流域中下游水電項(xiàng)目基本開(kāi)發(fā)完畢，上游河段梯級(jí)電站建設(shè)正式拉開(kāi)序幕。根據(jù)開(kāi)發(fā)時(shí)序安排，葉巴灘水電站和拉哇水電站為近期重點(diǎn)開(kāi)發(fā)梯級(jí)，按照目前的建設(shè)情況，葉巴灘水電站將首先建成，隨后建成拉哇水電站。大型水電工程在發(fā)電、供水等諸多方面發(fā)揮巨大作用的同時(shí)，也對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成了一定的影響，從而不同程度地影響了流域的生態(tài)過(guò)程。在此背景下，研究并開(kāi)展水電工程的生態(tài)調(diào)度，從而保護(hù)和恢復(fù)河流健康生境顯得尤為重要［1-4］。

葉巴灘水電站壩址至蘇洼龍水電站庫(kù)尾河段長(zhǎng)約119 km，流域面積16 149 km2，區(qū)間河段多年平均流量為114 m3／s；其間匯入的支流主要有羅麥曲、斜曲、西曲和瑪曲，支流流域面積總計(jì)10 454 km2，約占該河段流域面積的64.7%，支流多年平均流量總計(jì)81.02 m3／s，約占該河段多年平均流量的71.07%。本文以上述河段的生態(tài)調(diào)度為研究對(duì)象，根據(jù)建設(shè)時(shí)序安排，通過(guò)水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型對(duì)葉巴灘和拉哇梯級(jí)電站聯(lián)合運(yùn)行非恒定流沿程坦化進(jìn)行模擬，分析兩座電站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行對(duì)下游河道的生態(tài)影響［5-7］。

1 葉巴灘單獨(dú)運(yùn)行情況分析

葉巴灘水電站具有不完全年調(diào)節(jié)性能，運(yùn)行期電站可根據(jù)系統(tǒng)需要參與調(diào)峰運(yùn)行。葉巴灘水電站進(jìn)行日調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)，不穩(wěn)定流下泄將對(duì)下游河道水文情勢(shì)造成一定影響。根據(jù)現(xiàn)有水生生態(tài)調(diào)查結(jié)果，金沙江干流在羅麥曲匯口、斜曲匯口和西曲匯口分別有裂腹魚(yú)類(lèi)的零星產(chǎn)卵場(chǎng)分布，因此，選擇典型枯水年魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期（以枯水年4月為例）一個(gè)典型日進(jìn)行分析。

為全面反映葉巴灘水電站日內(nèi)下泄流量逐時(shí)變化特征及下游河段逐時(shí)流量過(guò)程的沿程變化，采用MIKE11一維水力模型，模擬典型日內(nèi)葉巴灘下游河段水文情勢(shì)變化過(guò)程，模擬時(shí)段設(shè)置為72 h。

根據(jù)電站日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行工況，1號(hào)斷面為生態(tài)機(jī)組尾水出口斷面，日內(nèi)流量穩(wěn)定維持在132 m3／s。與天然情況相比，月均流量減幅35.0%～93.3%。最大水深由2.624～7.886 m減少為2.526～4.327 m，減幅3.73% ～57.7%。水面寬度由33.814～59.678 m減少為33.192～48.652 m，減幅1.84%～38.93%。流速由2.733～7.001 m／s減少為2.644～4.259 m／s，減幅3.26% ～52.33%。

以下重點(diǎn)分析日調(diào)峰運(yùn)行時(shí)葉巴灘水電站壩下6處典型斷面（2～7號(hào)斷面）水位和流量的逐時(shí)變化過(guò)程，據(jù)此說(shuō)明葉巴灘水電站典型日內(nèi)下泄流量對(duì)下游河段水文情勢(shì)的影響。

1.1 對(duì)流量的影響

圖1為枯水年4月典型日葉巴灘水電站運(yùn)行時(shí)逐時(shí)下泄流量及下游河段各典型斷面的逐時(shí)流量過(guò)程。

枯水年4月典型日葉巴灘水電站日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行時(shí)部分時(shí)段流量波動(dòng)較大，如17時(shí)至18時(shí)之間，下泄流量從337 m3／s迅速升高至549 m3／s，持續(xù) 4個(gè)小時(shí)后又下降至337 m3／s；整個(gè)過(guò)程中，日最大升幅和降幅均為212 m3／s。下泄流量變化將直接影響下游河段各典型斷面的流量過(guò)程，如圖1所示。當(dāng)下泄流量形成的不穩(wěn)定流到達(dá)3號(hào)斷面（羅麥曲匯口、產(chǎn)卵場(chǎng)河段）時(shí)，日內(nèi)最大升幅為143.69 m3／s，最大降幅為134.8 m3／s；當(dāng)下泄流量形成的不穩(wěn)定流到達(dá)5號(hào)斷面（西曲匯口，產(chǎn)卵場(chǎng)河段）時(shí)，日內(nèi)最大升幅為 107.5 m3／s，最大降幅 82.66 m3／s；到達(dá) 7號(hào)斷面（蘇洼龍庫(kù)尾河段）時(shí)，日內(nèi)最大升幅為65.05 m3／s，最大降幅為 46.95 m3／s。將葉巴灘水電站典型日內(nèi)下泄流量過(guò)程與下游河段逐時(shí)流量過(guò)程進(jìn)行對(duì)比可知，下泄流量的急劇變化將對(duì)下游河段產(chǎn)生影響，但越向下游流量過(guò)程的日內(nèi)升幅和降幅均減小，隨著下游河流斜曲、瑪曲等的入?yún)R，加之河道的坦化和滯流作用，日內(nèi)升幅和降幅均明顯減小（分別減小了 271.95 m3／s和 290.05 m3／s），但與天然狀況相比，日內(nèi)升幅和降幅仍較為明顯。

圖1 葉巴灘水電站日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行時(shí)壩下河段典型斷面流量逐時(shí)變化過(guò)程（枯水年4月）

1.2 對(duì)水位的影響

圖2為枯水年4月葉巴灘水電站運(yùn)行時(shí)下游河段各典型斷面的逐時(shí)水位過(guò)程。由圖2可知，受葉巴灘水電站日調(diào)節(jié)下泄流量影響，2號(hào)斷面（葉巴灘主機(jī)尾水出口斷面）水位在短時(shí)間內(nèi)大幅漲落，日內(nèi)最大漲幅0.85 m，最大降幅0.75 m。當(dāng)下泄流量形成的不穩(wěn)定流到達(dá)3號(hào)斷面時(shí)，日內(nèi)最大升幅為0.83 m，最大降幅為0.78 m；到達(dá)7號(hào)斷面（蘇洼龍庫(kù)尾河段）時(shí)，日內(nèi)最大升幅為0.1 m，最大降幅為0.08 m。將葉巴灘水電站典型日內(nèi)下泄流量過(guò)程與下游河段逐時(shí)流量過(guò)程進(jìn)行對(duì)比可知，下泄流量的急劇變化將對(duì)下游河段產(chǎn)生影響，但越向下游流量過(guò)程的逐時(shí)升幅和降幅均減小；隨著下游河流斜曲、瑪曲等的匯入，加之河道的坦化和滯流作用，逐時(shí)升幅和降幅均明顯減小。對(duì)比各斷面逐時(shí)水位過(guò)程圖可知，與流量變化特征相似，隨著下游中型河流西曲、斜曲和瑪曲等的匯入，加之河道的坦化和滯流作用，越往下游水位逐時(shí)變幅越小。因此，受河道滯流作用影響及支流匯入對(duì)干流水量的影響，使得下游河段水位落差較上游明顯變小，逐時(shí)水位變化呈現(xiàn)平坦化的趨勢(shì)。

1.3 魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期實(shí)施生態(tài)調(diào)度后對(duì)下游水文情勢(shì)的影響

根據(jù)前述分析結(jié)果，電站日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行時(shí)對(duì)下游水文情勢(shì)影響較大，特別在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期3～4月期間，產(chǎn)卵場(chǎng)河段水位變幅較大，為保護(hù)下游河段魚(yú)類(lèi)生境，結(jié)合魚(yú)類(lèi)生態(tài)學(xué)特性及繁殖習(xí)性，本工程調(diào)度運(yùn)行初步考慮在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期的3～4月份每月中旬各進(jìn)行一次持續(xù)10 d的生態(tài)調(diào)度過(guò)程，期間電站不進(jìn)行日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行，按照不低于上游來(lái)流下泄，維持下游河態(tài)穩(wěn)定。3～4月下泄流量不低于272 m3／s，各代表年3～4月中旬考慮生態(tài)調(diào)度需求條件下，電站逐日入庫(kù)流量、發(fā)電流量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。由表中3～4月魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期生態(tài)調(diào)度流量及過(guò)程可知，期間葉巴灘水電站尾水下游流態(tài)基本穩(wěn)定，對(duì)水文情勢(shì)影響改善作用明顯。

圖2 葉巴灘水電站日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行時(shí)壩下河段典型斷面水位逐時(shí)變化過(guò)程（枯水年4月）

表1 葉巴灘水電站各典型年3～4月生態(tài)調(diào)度過(guò)程后電站的運(yùn)行調(diào)度過(guò)程（枯水年） m3／s

2 葉巴灘和拉哇水電站聯(lián)合運(yùn)行情況分析

葉巴灘水電站下游為拉哇水電站，拉哇水電站正常蓄水位與葉巴灘水電站尾水銜接良好。拉哇水庫(kù)運(yùn)行方式與葉巴灘相同，即崗?fù)兴畮?kù)建成前，拉哇水庫(kù)具備不完全年調(diào)節(jié)性能，可作為補(bǔ)償電站。

根據(jù)拉哇水電站水生生態(tài)調(diào)查成果，葉巴灘主電站尾水下游約11.6 km為羅麥曲匯口，此處為裂腹魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)卵河段，該河段也位于拉哇的庫(kù)尾。葉巴灘與拉哇聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，對(duì)羅麥曲匯口產(chǎn)卵場(chǎng)的影響與葉巴灘單獨(dú)運(yùn)行時(shí)一致，即枯水年4月典型日日內(nèi)該斷面最大水位漲幅達(dá)0.85 m，降幅達(dá)0.75 m。需要指出的是，上述變幅均按照4月份拉哇水電站尚處在死水位運(yùn)行，即羅麥曲匯口處產(chǎn)卵河段處于類(lèi)天然河段時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)葉巴灘和拉哇水電站聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，若拉哇水庫(kù)在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期3～4月處在死水位，此期間羅麥曲匯口處產(chǎn)卵場(chǎng)處于類(lèi)天然河段，葉巴灘的生態(tài)調(diào)度可對(duì)此處產(chǎn)卵場(chǎng)的水文過(guò)程起到改善作用。

正常運(yùn)行工況下，葉巴灘發(fā)電尾水直接進(jìn)入拉哇庫(kù)區(qū)，拉哇處在死水位運(yùn)行時(shí)，庫(kù)尾有15.8 km的流水性河段，此時(shí)流水性河段的來(lái)流主要為葉巴灘發(fā)電尾水及生態(tài)電站下泄流量。按照前述典型日電站運(yùn)行方式可知，葉巴灘水電站正常運(yùn)行時(shí)，豐水年4月典型日逐時(shí)出庫(kù)流量在360～758 m3／s，平水年4月典型日逐時(shí)出庫(kù)流量在360～583 m3／s，枯水年4月典型日逐時(shí)出庫(kù)流量在337～549 m3／s?？梢钥闯觯娬具\(yùn)行時(shí)絕大部分時(shí)段出庫(kù)流量都大于132 m3／s，即使在最不利工況——葉巴灘大機(jī)組停機(jī)時(shí)，該流水性河段仍至少有不低于132 m3／s生態(tài)流量。因此，葉巴灘與拉哇水電站聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，拉哇庫(kù)尾的變動(dòng)回水段不會(huì)出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，該河段流水性生境條件依然存在，且流量滿足生態(tài)需求。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上分析，葉巴灘水電站壩址至蘇洼龍水電站庫(kù)尾河段區(qū)間匯流及支流入?yún)R可減緩典型日調(diào)節(jié)對(duì)下游河段水文情勢(shì)的影響。

在各斷面的影響程度方面，隨著下游地表徑流及各支流的匯入，電站運(yùn)行對(duì)下游水文情勢(shì)影響隨著河道的延長(zhǎng)而逐漸減弱。尤其是在瑪曲匯入河道以后（瑪曲河口多年平均流量54 m3／s），干流水文情勢(shì)的影響總體得到較大緩減。

總體來(lái)看，4個(gè)產(chǎn)卵場(chǎng)河段斷面在產(chǎn)卵期內(nèi)日內(nèi)水文情勢(shì)均受到一定程度影響。以3號(hào)斷面（羅麥曲匯口，產(chǎn)卵場(chǎng)河段）為例，枯水年4月典型日電站運(yùn)行時(shí)，日內(nèi)最大水位漲幅達(dá)0.85 m，降幅達(dá)0.75 m。由于葉巴灘水電站下游為拉哇水庫(kù)，根據(jù)開(kāi)發(fā)時(shí)序，拉哇水庫(kù)將晚于葉巴灘2.5年建成，拉哇水庫(kù)建成后，葉巴灘水電站尾水下游水文情勢(shì)將受拉哇庫(kù)區(qū)水位變動(dòng)影響，因此，葉巴灘電站日調(diào)節(jié)運(yùn)行對(duì)下游水文情勢(shì)影響的時(shí)段較短，但為保護(hù)下游河段魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵生境，仍需根據(jù)下游魚(yú)類(lèi)生態(tài)習(xí)性及生物學(xué)特性。從滿足魚(yú)類(lèi)繁殖和生存所需的水文情勢(shì)條件出發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)化工程調(diào)度運(yùn)行方案，在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期電站盡量不進(jìn)行日內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行，探索適合工程實(shí)際的生態(tài)調(diào)度方案。

為保護(hù)下游河段魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵生境，擬在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期的3～4月每月中旬各進(jìn)行一次持續(xù)10 d的生態(tài)調(diào)度過(guò)程。生態(tài)調(diào)度期間葉巴灘水電站尾水下游流態(tài)基本穩(wěn)定，對(duì)水文情勢(shì)影響改善作用明顯。當(dāng)葉巴灘和拉哇水電站聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，拉哇庫(kù)尾的變動(dòng)回水段不會(huì)出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，該河段流水性生境條件依然存在，且流量滿足生態(tài)需求。