趙麗麗

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

1 水庫(kù)基本情況

閻王鼻子水庫(kù)位于大凌河干流朝陽(yáng)市肖家店村，壩址距朝陽(yáng)市25km，控制流域面積9482km2，總庫(kù)容2.17億m3。水庫(kù)設(shè)計(jì)任務(wù)為滿足朝陽(yáng)市近期工業(yè)和生活用水及朝陽(yáng)市郊區(qū)部分農(nóng)業(yè)灌溉用水，并以防洪為主、兼顧發(fā)電。水庫(kù)樞紐主要由擋水壩段、沖沙閘壩段、溢流壩段、電站壩段、城市工業(yè)取水口壩段及農(nóng)業(yè)取水口壩段等組成。水庫(kù)工程于1996年10月正式開工，1999年9月下閘蓄水，2000年主體工程基本建成，2006年12月通過(guò)驗(yàn)收，正式投入使用。

2 建庫(kù)前后水文過(guò)程變化分析

根據(jù)1956—2016年壩下逐月實(shí)測(cè)徑流資料，選取水庫(kù)下閘蓄水時(shí)間為節(jié)點(diǎn)，分析建庫(kù)前后水文過(guò)程變化情況[1-2]。水庫(kù)調(diào)蓄對(duì)大凌河徑流變化影響較大，汛期7月、8月由于水庫(kù)的調(diào)蓄，同期流量較建庫(kù)前明顯減少；從9月開始由于水庫(kù)蓄水，下泄流量低于天然狀態(tài)。建庫(kù)前后各月月平均流量見(jiàn)表1。

表1 閻王鼻子水庫(kù)下游河道月平均流量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)情況 單位：m3/s

3 生態(tài)需水量分析

基本生態(tài)需水是河湖生態(tài)環(huán)境需水要求的下限，是維持河湖給定的生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境功能不喪失的重要表征指標(biāo)；生態(tài)基流則是其年內(nèi)需水過(guò)程的最小值[3-4]。

目標(biāo)生態(tài)需水是指需要維系的河湖生態(tài)環(huán)境功能，一般包括維持河湖形態(tài)、生物棲息地、自凈、輸沙、景觀、河口防潮壓咸及其他生態(tài)環(huán)境功能等[5-6]。

根據(jù)大凌河水生生態(tài)調(diào)查資料，大凌河干流閻王鼻子水庫(kù)以下河段魚類主要以鯉科和鰍科為主，均為本土魚類，未發(fā)現(xiàn)重要水生態(tài)環(huán)境敏感目標(biāo)；同時(shí)該河段受人類活動(dòng)影響大，水資源開發(fā)利用程度高，用水矛盾突出?；谏鲜鲆蛩?，確定該河段生態(tài)需水重點(diǎn)考慮生態(tài)基流，同時(shí)兼顧魚類生態(tài)敏感期需水，采用Tennant法確定斷面生態(tài)流量。針對(duì)流域徑流過(guò)程年內(nèi)、年際差異顯著的規(guī)律，將生態(tài)需水分為基本生態(tài)需水和目標(biāo)生態(tài)需水。

3.1 基本生態(tài)需水

大凌河屬于北方河流，冬季河流冰封期長(zhǎng)，考慮大凌河實(shí)際情況，冰封期1月、2月、11月、12月暫不考慮冰封期生態(tài)水量；5—6月中旬為魚類產(chǎn)卵期，采用多年平均徑流量的20%作為下泄生態(tài)水量；6月下旬和7月、8月，下泄生態(tài)水量按多年平均徑流量的20%計(jì)算；其余3月、4月、9月和10月，為保證下游基本生態(tài)用水，按多年平均徑流量的10%進(jìn)行流量下泄。

3.2 目標(biāo)生態(tài)需水

在基本生態(tài)需水方案基礎(chǔ)上，考慮到大凌河河道內(nèi)魚類生存需水時(shí)段，因4月魚類未開始大量繁殖，所以5—9月采用多年平均徑流量的30%作為魚類生存需水量，其余3月、4月、10月采用多年平均徑流量的10%作為目標(biāo)生態(tài)流量。生態(tài)需水量見(jiàn)表2。

4 生態(tài)用水調(diào)度方案研究

水庫(kù)現(xiàn)狀供水尚未達(dá)到設(shè)計(jì)能力，仍有部分富余能力可用于生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水，因此，增加生態(tài)補(bǔ)水任務(wù)不會(huì)改變水庫(kù)原設(shè)計(jì)特征水位及庫(kù)容。水庫(kù)死水位204.50m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容1111萬(wàn)m3；正常蓄水位210.5m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容6035萬(wàn)m3。水庫(kù)起調(diào)水位及庫(kù)容的選取是為使生態(tài)供水調(diào)度方案更具操作性，對(duì)不同起調(diào)水位、不同典型年來(lái)水過(guò)程、不同年末控制水位對(duì)應(yīng)的生態(tài)供水調(diào)度方案進(jìn)行分析[7]。

4.1 邊界條件選定

4.1.1 起調(diào)庫(kù)容及水位選取

水庫(kù)供水調(diào)度是在優(yōu)先保障城鎮(zhèn)居民生活用水的前提下進(jìn)行生態(tài)用水調(diào)度的，并選取豐、平、枯等典型來(lái)水年份進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度計(jì)算。在死庫(kù)容和正常蓄水位對(duì)應(yīng)庫(kù)容之間插入3個(gè)水位，將水庫(kù)興利庫(kù)容均分成4份，相應(yīng)水位分別為206.62m、208.47m、209.68m，具體見(jiàn)圖1。將上述水位作為水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用模擬的起調(diào)水位。

圖1 閻王鼻子水庫(kù)起調(diào)水位示意

4.1.2 典型年選取

選取豐、平、枯3個(gè)典型年，其中豐水年入庫(kù)水量為51020萬(wàn)m3，平水年入庫(kù)水量為29579萬(wàn)m3，枯水年入庫(kù)水量為20407萬(wàn)m3。具體入庫(kù)水量過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 水庫(kù)典型年入庫(kù)水量過(guò)程

4.1.3 水庫(kù)供水任務(wù)

目前閻王鼻子水庫(kù)每年向朝陽(yáng)市西部產(chǎn)業(yè)新區(qū)內(nèi)的凌鋼和燕山湖電廠供水930萬(wàn)m3，考慮未來(lái)企業(yè)發(fā)展需求，近3年水庫(kù)每年平均向朝陽(yáng)市(含凌鋼、燕山湖電廠)城市工業(yè)及生活供水2190萬(wàn)m3。水庫(kù)補(bǔ)水任務(wù)有兩項(xiàng)：?向庫(kù)下現(xiàn)有地下水源地補(bǔ)水，多年平均補(bǔ)水量1069萬(wàn)m3；?向下游區(qū)間補(bǔ)水，多年平均補(bǔ)水量457萬(wàn)m3。

4.2 生態(tài)用水泄流方式分析

閻王鼻子水庫(kù)下游河道較寬，河道坡度緩，淤積嚴(yán)重，小流量放流生態(tài)效果不明顯，可采用集中放流和結(jié)合下游補(bǔ)水的方式提供生態(tài)水量。如在3月、4月、9月、10月的生態(tài)需水較小，可以采用集中在上旬或者每個(gè)月的前后5天泄放生態(tài)水量，5—8月可結(jié)合水庫(kù)向下游的供水任務(wù)提供生態(tài)水量。分期集中生態(tài)泄流方式及目的見(jiàn)表3。

表3 分期集中生態(tài)泄流方式及目的

4.3 生態(tài)調(diào)度方案分析

基本生態(tài)需水、目標(biāo)生態(tài)需水調(diào)度方案見(jiàn)表4。從表4中可以看出，年初水庫(kù)水位較高且預(yù)測(cè)年度徑流量偏豐時(shí)，基本生態(tài)和目標(biāo)生態(tài)需水的要求水庫(kù)均可以滿足。通過(guò)分析，當(dāng)起調(diào)庫(kù)容為4804萬(wàn)m3時(shí)，采用目標(biāo)生態(tài)流量供水方案較基本生態(tài)流量供水方案可增供純生態(tài)水量2540萬(wàn)m3，水庫(kù)棄水減少明顯。

表4 基本、目標(biāo)生態(tài)需水調(diào)度方案 單位：萬(wàn)m3

不同典型年生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程見(jiàn)表5[8]。從表5可以看出，因1月、2月、11月、12月為結(jié)冰期，河道內(nèi)結(jié)冰，水流動(dòng)性差，不考慮生態(tài)需水；5月、6月是農(nóng)業(yè)灌溉期，水庫(kù)需放流完成下游補(bǔ)水任務(wù)，河道內(nèi)生態(tài)需水結(jié)合水庫(kù)放流后水庫(kù)直供生態(tài)水量較少；3月、4月、9月、10月生態(tài)需水量約為汛期的一半，所以需水庫(kù)提供的補(bǔ)水量亦較少；7月、8月為汛期，生態(tài)需水要求和水庫(kù)棄水均較多，水庫(kù)向下游的補(bǔ)水任務(wù)減少，因此水庫(kù)純放生態(tài)水量增多。

表5 生態(tài)需水生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程 單位：萬(wàn)m3

5 結(jié) 論

在充分考慮大凌河流域河道外需水的前提下，通過(guò)對(duì)閻王鼻子水庫(kù)的調(diào)度方案進(jìn)行研究，經(jīng)分析論證后得出如下結(jié)論：

a.水庫(kù)原設(shè)計(jì)供水任務(wù)中未考慮生態(tài)環(huán)境供水，現(xiàn)狀調(diào)度運(yùn)用方式對(duì)下游水文情勢(shì)影響較大。

b.水庫(kù)壩下基本生態(tài)需水5059萬(wàn)m3，目標(biāo)生態(tài)需水7599萬(wàn)m3。結(jié)合水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)時(shí)段不間斷小流量放流對(duì)下游生態(tài)環(huán)境改善功能有限，并且考慮到大凌河結(jié)冰期長(zhǎng)，水流流動(dòng)性差，水庫(kù)放流達(dá)不到預(yù)期效果。因此在結(jié)冰期不考慮下游的生態(tài)供水，非結(jié)冰期中灌溉期5—8月結(jié)合下游供水，3月、4月、9月、10月通過(guò)分期集中泄流的方式提供下游生態(tài)用水，改善下游生態(tài)環(huán)境。

c.由于水庫(kù)現(xiàn)狀供水尚未達(dá)到設(shè)計(jì)能力，還有部分富余水量可滿足生態(tài)環(huán)境放流。水庫(kù)實(shí)際生態(tài)泄流過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)關(guān)注水庫(kù)供水和來(lái)水情況，及時(shí)修正，并應(yīng)為可能遭遇的枯水年份預(yù)留庫(kù)容。