趙麗麗

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006)

1 水庫基本情況

閻王鼻子水庫位于大凌河干流朝陽市肖家店村，壩址距朝陽市25km，控制流域面積9482km2，總庫容2.17億m3。水庫設計任務為滿足朝陽市近期工業(yè)和生活用水及朝陽市郊區(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月通過驗收，正式投入使用。

2 建庫前后水文過程變化分析

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

表1 閻王鼻子水庫下游河道月平均流量指標統(tǒng)計情況 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)境保護目標所對應的生態(tài)環(huán)境功能不喪失的重要表征指標；生態(tài)基流則是其年內(nèi)需水過程的最小值[3-4]。

目標生態(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；同時該河段受人類活動影響大，水資源開發(fā)利用程度高，用水矛盾突出。基于上述因素，確定該河段生態(tài)需水重點考慮生態(tài)基流，同時兼顧魚類生態(tài)敏感期需水，采用Tennant法確定斷面生態(tài)流量。針對流域徑流過程年內(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，考慮大凌河實際情況，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%進行流量下泄。

3.2 目標生態(tài)需水

在基本生態(tài)需水方案基礎上，考慮到大凌河河道內(nèi)魚類生存需水時段，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%作為目標生態(tài)流量。生態(tài)需水量見表2。

4 生態(tài)用水調(diào)度方案研究

水庫現(xiàn)狀供水尚未達到設計能力，仍有部分富余能力可用于生態(tài)環(huán)境補水，因此，增加生態(tài)補水任務不會改變水庫原設計特征水位及庫容。水庫死水位204.50m，對應庫容1111萬m3；正常蓄水位210.5m，對應庫容6035萬m3。水庫起調(diào)水位及庫容的選取是為使生態(tài)供水調(diào)度方案更具操作性，對不同起調(diào)水位、不同典型年來水過程、不同年末控制水位對應的生態(tài)供水調(diào)度方案進行分析[7]。

4.1 邊界條件選定

4.1.1 起調(diào)庫容及水位選取

水庫供水調(diào)度是在優(yōu)先保障城鎮(zhèn)居民生活用水的前提下進行生態(tài)用水調(diào)度的，并選取豐、平、枯等典型來水年份進行水庫調(diào)度計算。在死庫容和正常蓄水位對應庫容之間插入3個水位，將水庫興利庫容均分成4份，相應水位分別為206.62m、208.47m、209.68m，具體見圖1。將上述水位作為水庫調(diào)度運用模擬的起調(diào)水位。

圖1 閻王鼻子水庫起調(diào)水位示意

4.1.2 典型年選取

選取豐、平、枯3個典型年，其中豐水年入庫水量為51020萬m3，平水年入庫水量為29579萬m3，枯水年入庫水量為20407萬m3。具體入庫水量過程見圖2。

圖2 水庫典型年入庫水量過程

4.1.3 水庫供水任務

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

4.2 生態(tài)用水泄流方式分析

閻王鼻子水庫下游河道較寬，河道坡度緩，淤積嚴重，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月的前后5天泄放生態(tài)水量，5—8月可結(jié)合水庫向下游的供水任務提供生態(tài)水量。分期集中生態(tài)泄流方式及目的見表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、目標生態(tài)需水調(diào)度方案見表4。從表4中可以看出，年初水庫水位較高且預測年度徑流量偏豐時，基本生態(tài)和目標生態(tài)需水的要求水庫均可以滿足。通過分析，當起調(diào)庫容為4804萬m3時，采用目標生態(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m3，水庫棄水減少明顯。

表4 基本、目標生態(tài)需水調(diào)度方案 單位：萬m3

不同典型年生態(tài)補水過程見表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，水流動性差，不考慮生態(tài)需水；5月、6月是農(nóng)業(yè)灌溉期，水庫需放流完成下游補水任務，河道內(nèi)生態(tài)需水結(jié)合水庫放流后水庫直供生態(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，所以需水庫提供的補水量亦較少；7月、8月為汛期，生態(tài)需水要求和水庫棄水均較多，水庫向下游的補水任務減少，因此水庫純放生態(tài)水量增多。

表5 生態(tài)需水生態(tài)補水過程 單位：萬m3

5 結(jié) 論

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

a.水庫原設計供水任務中未考慮生態(tài)環(huán)境供水，現(xiàn)狀調(diào)度運用方式對下游水文情勢影響較大。

b.水庫壩下基本生態(tài)需水5059萬m3，目標生態(tài)需水7599萬m3。結(jié)合水庫實際運行經(jīng)驗，長時段不間斷小流量放流對下游生態(tài)環(huán)境改善功能有限，并且考慮到大凌河結(jié)冰期長，水流流動性差，水庫放流達不到預期效果。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.由于水庫現(xiàn)狀供水尚未達到設計能力，還有部分富余水量可滿足生態(tài)環(huán)境放流。水庫實際生態(tài)泄流過程中，應隨時關(guān)注水庫供水和來水情況，及時修正，并應為可能遭遇的枯水年份預留庫容。