石海濤
(甘肅省張掖水文水資源勘測局,甘肅 張掖 734000)
關(guān)鍵字:生態(tài)流量;下泄量;測驗(yàn)方法
甘肅地處黃土高原、青藏高原、內(nèi)蒙古高原三大高原交匯處,是黃河、長江上游的重要水源補(bǔ)給區(qū),是國家“兩屏三帶”生態(tài)安全屏障的重要組成部分,生態(tài)環(huán)境具有多樣性、脆弱性和戰(zhàn)略性特征。祁連山作為河西走廊的“母親山”和“生命線”孕育了石羊河、黑河、疏勒河三大內(nèi)陸河流域,供給河西走廊良田灌溉、居民生活、企業(yè)生產(chǎn),維系著敦煌、酒泉、張掖、武威等綠洲的繁衍生息,是保障北方地區(qū)生態(tài)安全的天然屏障[1]。
龍渠一級電站位于甘肅省張掖市甘州區(qū)龍渠鄉(xiāng)三清灣村,坐標(biāo)位置東經(jīng)100°12′59.97016″北緯38°49′19.18647″。是黑河出峽谷后第一座水電站,現(xiàn)裝機(jī)容16000kW(4×4000kW),距張掖市區(qū)20km。龍渠一級水電站始建于1976 年,經(jīng)過1992 年和2010 年兩次擴(kuò)建,建成現(xiàn)有電站規(guī)模。電站布置在黑河右岸,是一座徑流引水式水電站,電站裝機(jī)容16000kW,設(shè)計水頭32.3m,設(shè)計引水流量66m3/s,年發(fā)電量8000 萬kW·h,年利用小時數(shù)5000h,電站主要由引水樞紐(如圖1 所示)、引水渠道(如圖2 所示)、壓力前池、發(fā)電廠房(如圖3 所示)和尾水渠組成。引水樞紐位于鶯落峽水文站上游1km 處,是一座攔河閘式[2]引水樞紐,由進(jìn)水閘和泄水閘組成,閘底基礎(chǔ)為板巖,進(jìn)水閘布置在樞紐右側(cè),1 孔,單孔寬度6.5m,閘底高程1679.9m,比泄沖閘底板高1.9m;泄沖閘7 孔,垂直主河道布置,右邊5 孔(從右向左依次為1#-5#)單孔寬度8m,原設(shè)計閘底板高程均為1678.0m,2#、3#、4#閘閘底板維修時加高至1678.3m,1#、5#兩孔閘底板高程維持原設(shè)計不變,1#、5#兩孔閘安裝高6.8m 的平板升臥式鋼閘門,2#、3#、4#閘安裝高6.5m 的平板式升臥式鋼閘門,左側(cè)兩孔(從右至左依次為6#、7#)單孔寬度5.5m,閘底高程1680.8m,安裝高4m 的平板式鋼閘門。引水渠長度為4.7km,梯形斷面,底寬7m,漿砌石襯砌。發(fā)電廠房安裝4 臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組,單機(jī)容量4000km,尾水渠長200m,梯形斷面,底寬12m,漿砌石襯砌。
圖1 龍渠一級電站引水樞紐
圖2 龍渠一級電站引水樞紐(引水渠道)
圖3 龍渠一級電站發(fā)電廠房
水電站下泄生態(tài)流量監(jiān)測以水情自動監(jiān)測為主,主要監(jiān)測參數(shù)為水位、流量(多通過水位—流量關(guān)系曲線計算得出),還可以集成雨量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、圖像/視頻監(jiān)控、閘門監(jiān)控等功能,為流域生態(tài)保護(hù)、水政管理、水文水資源監(jiān)測等提供服務(wù)。
2012 年12 月3 日,張掖市環(huán)保局以張環(huán)函[2012]232 號文下發(fā)《關(guān)于張掖市龍渠一級水電站工程竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收意見的函》,驗(yàn)收意見要求“龍渠一級水電站的運(yùn)行應(yīng)保證生態(tài)下泄流量的要求,須在引水樞紐區(qū)設(shè)置確保不小于5m3的生態(tài)流量下泄裝置,按照環(huán)保部門的要求安裝生態(tài)下泄流量在線檢測儀。
2018 年5 月14 日,甘肅省水利廳和甘肅省環(huán)境保護(hù)廳以甘水河湖發(fā)[2018]189 號文下發(fā)了《甘肅省水利廳 甘肅省環(huán)境保護(hù)廳關(guān)于嚴(yán)格落實(shí)祁連山地區(qū)水電站最小下泄流量的通知》,通知附表中確定龍渠一級水電站在枯水期(11 月~次年3 月)最小下泄流量值3.41m3/s,豐水期(4 月~10 月)最小下泄流量值7.78m3/s。
經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查表明,龍渠一級水電站生態(tài)流量[3]在線檢測設(shè)施為高清攝像頭、水位計、流量計等,具備遠(yuǎn)程監(jiān)測、自動采集、數(shù)據(jù)存儲等功能,如圖4 所示。
圖4 龍渠一級水電站引水樞紐處實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)
生態(tài)流量下泄通過龍渠一級引水樞紐5#下泄閘門增加墊塊方式下泄,在枯水期保證不小于3.41m3/s 的下泄流量,豐水期保證不小于7.78m3/s的下泄流量,現(xiàn)場下泄情況如圖5 所示。
圖5 龍渠一級生態(tài)流量下泄現(xiàn)場照
為保證生態(tài)流量足額下泄,龍渠一級電站采用泄沖閘閘孔出流方案,利用5#泄沖閘下泄生態(tài)流量,為防止人為減小生態(tài)流量,在閘槽上游靠近閘墩閘底板預(yù)埋件上焊接限位墊塊,以限制最小開度。枯水期墊塊高度為99mm,豐水期為205mm。2020 年實(shí)際下泄生態(tài)流量成果見表1。
表1 最小生態(tài)流量下泄成果表 單位:m3/s
本次復(fù)核流量測驗(yàn)工作選取流速儀法涉水施測,選取重慶華正水文儀器有限公司生產(chǎn)的Ls(25-1)型流速傳感儀器,儀器編號No.141832。測速范圍0.06m3/s-5m3/s。右岸水邊距漿砌石護(hù)岸較遠(yuǎn)故左右岸岸邊系數(shù)均選擇為0.7。
受地形因素限制影響,本次測驗(yàn)選取代表斷面為龍渠一級電站引水樞紐下游1km 處(東經(jīng)100°10′51.56577″北緯38°48′27.78792″)的順直河道,河床由鵝卵石、大塊砂石組成,右岸有漿砌石護(hù)岸,左岸為自然河道。
本次測量采用流速儀法涉水施測,布設(shè)測深垂線13 條,測速垂線12 條。測驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)測流量7.80m3/s,實(shí)測斷面面積11.7m2,實(shí)測平均流速0.67m/s、最大流速1.05m/s,實(shí)測斷面水面寬26.0m,實(shí)測平均水深0.45m、最大水深0.65m。測量現(xiàn)場如圖5 所示。
通過實(shí)地調(diào)研、實(shí)地測量,得出結(jié)果表明龍渠一級水電站生態(tài)流量下泄任務(wù)完成狀況較好,嚴(yán)格執(zhí)行了電調(diào)服從水調(diào)的原則,計量監(jiān)測設(shè)施使用正常。水資源論證報告中最小下泄流量計算方法正確,復(fù)核最小下泄流量結(jié)果與水資源論證報告結(jié)果基本一致。但是相關(guān)單位要積極推動河湖生態(tài)流量保障法,在法律法規(guī)制度框架下明確河湖生態(tài)流量管理與監(jiān)督的總體要求、責(zé)任主體、目標(biāo)任務(wù)等,以適應(yīng)新形勢下我國生態(tài)文明建設(shè)的迫切需要。同時,全面加強(qiáng)生態(tài)流量理論和方法等基礎(chǔ)研究,在系統(tǒng)梳理分析現(xiàn)有生態(tài)流量的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深化研究并提出能夠達(dá)成共識的生態(tài)流量定義、概念和內(nèi)涵,為生態(tài)流量保障和管理[4]提供堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。