流量节点图在金水河流域梯级电站规划环评中的应用

张刚

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安 710001）

1 概述

1.1 规划河段电站概况

金水河是汉江北岸穿越佛坪、洋县两县的一级支流，发源于秦岭主脊兴隆岭、黄桶梁至光头山一线，全长151 km，流域面积720 km2，平均坡降24译，金水河干流有两条支流分别是：右岸的西河和左岸的吕关河，全流域水能理论蕴藏量90.39 MW，其中可开发44.9 MW。金水河在佛坪县境内的总长约120 km，流域面积507 km2，占全流域面积的70.4%。金水河佛坪段规划三级电站：分别是支流西河一级（西花水电站）；干流金水河一级（沙梁水电站）；支流吕关河一级（四川庵水电站）。总装机容量为21.5MW，多年平均总发电量为8 634 kW·h。3座电站均属于径流引水式电站，各电站的组成如下。

西花水电站由4部分组成，从上至下分为：拦河拱坝工程、跨金水河流域调水工程、引水隧洞工程和发电厂房，其中拦河拱坝工程和跨流域引水工程为水源工程均属于浆砌石混凝土坝。引水隧洞位于西河的左岸，长度10.2 km；跨金水河调水隧洞经3.72 km于西河引水隧洞汇合。

沙梁水电站由3部分组成，从上至下分为：翻板拦河坝工程、引水隧洞工程和发电厂房。引水隧洞位于金水河的右岸，总长度3.95 km；

四川庵水电站由3部分组成，从上至下分为：底格栅堰溢流坝工程、引水隧洞工程和发电厂房组成。引水隧洞位于吕关河的左岸，总长度2.15 km。各电站的相对位置见图1。

1.2 各坝址处水文现状

金水河流域无实测径流资料，在金水河西边与其相邻的酉水河上设有酉水街水文站，酉水河气候、下垫面条件与金水河相似，两河又自北而南平行汇入汉江，在《汉中地区实用水文手册》中，属同一水文分区（汉江北区）。故选用酉水街水文站作为金水河水文分析计算的参证站经推求金水河支流西河在西花电站坝址处的多年平均径流量2.13亿m3，金水河干流上游西花调水低坝处的多年平均径流量0.46亿m3；金水河干流下游沙梁电站坝址附近的多年平均径流量2.04亿m3；金水河支流吕关河四川庵电站坝址处的多年平均径流量0.25亿m3。

图1 规划电站位置图

各梯级电站多年平均流量见表1。

2 减脱水段生态基流分析

规划方案实施后，形成4个非连续减水段，第1段西花拱坝以下至西花电站厂房减水段14 km，第2段西花调水低坝至西河入金水河口减水段11 km，第3段沙梁翻板坝至沙梁电站厂房减水段4 km，第4段四川庵低栅溢流坝至吕关河入金水河口减水段3.6 km。在平、枯水期减水段内河道流量明显减少，为确保河道原有生态功能，应在规划实施后保证河道生态基流。

生态基流指为维持河床基本形态、防止河道断流、保持水体天然自净能力和避免河流水体生物群落遭到无法恢复的破坏而保留在河道中的最小水（流）量。根据国家环境保护总局发布的《关于印发水电水利建设项目水环境与水生生态保护技术政策研讨会会议纪要的函》（环办函【2006】11号），“维持水生生态系统所需最小水量一般不应小于河道控制断面多年平均流量的10%”。根据水文分析的各坝址处多年平均流量，4段减脱水段的最小生态流量见表2。

表1 各梯级电站多年平均流量表

表2 各减脱水段下泄最小生态流量表 m3/s

同时经过对各小支流进行水文面积比拟计算，金水河一号小支流多年平均流量为0.02 m3/s，西河一号小支流多年平均流量为0.3 m3/s，西河二号小支流多年平均流量为0.2 m3/s，西河三号小支流多年平均流量为0.1 m3/s。

3 流量节点图应用

经过对以上3座电站4个减脱水段的的分析，绘制流量节点图步骤如下：

1）量取西花调水低坝至金水河佛坪段干流总长度长度，作为横轴；

2）以多年平均流量作为纵轴，分析最大流量数值，纵轴应标注到最大流量处；

3）分段量出小支流进入干流的距离；

4）根据综合数据绘制金水河流量节点图，见图2。

图2 金水河干流流量节点图

3.1 金水河干流流量节点图分析

说明：经过地形图上测量，从金水河引水低坝坝址到金水河出佛坪段界总计18 km，期间生态流量经过7段变化。下面分别进行诠释：

第1段，为西花调水低坝预留的最小生态流量0.15 m3/s，长度0.3 km；

第2段，起点为金水河一号小支流汇入金水河后，末端西河入金水河口处，长度为10.7 km，流量为金水河一号小支流多年平均流量（0.02 m3/s）加西花调水低坝预留的最小生态流量（0.15 m3/s）之和0.17 m3/s；

第3段，起点为西河入金水河口处后，末端沙梁翻板坝址处，长度为0.3 km，流量为西河多年平均流量（3.53 m3/s）和西花调水流量（1.37 m3/s）再加第2段最小生态流量（0.17 m3/s）之和5.07 m3/s；

第4段，沙梁电站坝址下泄的最小生态流量0.68m3/s，长度1.7km；

第5段，起点为吕关河入金水河口处后，末端四川庵水电站尾水前处，长度为0.2 km，流量为吕关河减脱水段下泄最小生态流量多年平均流量（0.08 m3/s）加第4段最小生态流量（0.68 m3/s）之和0.76 m3/s；

第6段，起点为四川庵水电站尾水后，末端沙梁水电站尾水前处，长度为2.8 km，流量为四川庵水电站尾水流量（0.74 m3/s）加第5段最小生态流量（0.76 m3/s）之和1.5 m3/s；

第7段，起点为为沙梁水电站尾水后，末端金水河出佛坪县境，长度为2.5 km，流量为沙梁水电站尾水流量（5.27 m3/s）加第6段最小生态流量（1.5 m3/s）之和6.77 m3/s，亦即截至沙梁水电站尾水以上所有金水河流域面积之内的流量之和6.77 m3/s。

3.2 西河支流流量节点图分析

图3中西河支流分析范围自西花拱坝到西河入干流金水河口总计14.5 km，期间生态流量经过5段变化，下面分别进行诠释。

图3 西河支流流量节点图

第1段，为西花拱坝拦河坝预留的最小生态流量0.35 m3/s；

第2段，起点为西河一号小支流汇入西河后，末端为西河二号小支流汇入西河之前，长度为5.5 km，流量为西河一号小支流多年平均流量（0.3 m3/s）加西花拱坝拦河坝预留的最小生态流量（0.35 m3/s）之和0.65 m3/s；

第3段，起点为西河二号小支流汇入西河后，末端为西河三号小支流汇入西河之前，长度为1.0 km，流量为西河二号小支流多年平均流量（0.2 m3/s）加前面最小流量（0.65 m3/s）之和0.85 m3/s；

第4段，起点为西河三号小支流汇入西河后，末端西花电站厂房尾水排除出前，长度为7.0 km，流量为西河三号小支流多年平均流量（0.1 m3/s）加前面最小流量（0.85 m3/s）之和0.95 m3/s；

第5段，起点为西花电站厂房尾水后，末端直至西河入干流金水河，长度为0.5 km，流量为金水河跨流域引水流量（3.97 m3/s）加前面最小流量（0.95 m3/s）之和4.92 m3/s。

3.3 吕关河支流流量节点图分析

图4中吕关河支流分析范围自四川庵拦河坝到吕关河入干流金水河口总计3.8 km，期间没有小支流汇入，仅为最小下泄生态流量0.08 m3/s；减脱长度3.8 km。

图4 吕关河支流流量节点图

4 结语

流量节点图是引水式水电站工程环境影响评价必需绘制的图件之一，它能准确、简明和详细地分段分点表示出各减脱水段的下泄最小生态流量，它为下一步工程施工的环境监理、竣工验收和环保执法部门的后期环境监测提供了应有的技术支撑，可见只有认真做好流量节点图才能为生态环境保护做出应有的贡献。

[1]李爱贞,周兆驹,林国栋，等.环境影响评价实用技术指南[M].北京：机械工业出版社，2008.