黄河海勃湾水利枢纽取水影响分析

贾冬梅，宋红霞，贺丽媛，郭兵托

（黄河勘测规划设计有限公司，450003，郑州）

一、建设项目概况

黄河海勃湾水利枢纽位于内蒙古自治区乌海市境内的黄河干流上，工程上游距黄河石嘴山水文站50km，下游距三盛公水利枢纽87km，是《黄河治理开发规划纲要》（1997年修订）中确定的梯级工程之一。工程开发任务为防凌、发电等综合利用。枢纽建筑物主要由土石坝、泄洪闸、河床式电站等组成。坝顶总长6864.2m，坝顶高程1078.7 m，水库正常蓄水位1076m，总库容4.87亿m3。电站总装机容量90MW，多年平均发电量3.59亿kWh。工程等别为Ⅱ等，规模为大（2）型。

二、建设项目取用水方案

海勃湾水利枢纽取水地点位于内蒙古自治区乌海市海勃湾区的黄河干流上，取水水源为黄河干流河道径流，发电最大引水流量1 255.8 m3/s（3×418.6 m3/s），多年平均年发电取用水量214.1亿m3。海勃湾水利枢纽采用“蓄清排浑”的运行方式，其运行水位随年内水库调节期的不同而变化。汛期水库水位不超过汛期发电最高水位1074m运行，非汛期水库大部分时间在正常蓄水位1 076m运行。

三、建设项目取水影响分析

海勃湾水利枢纽为黄河干流上的大型水利工程，其建设运用对河段生态、防凌等方面的影响深远。本文结合工程开发任务，重点从对区域水资源、水域纳污能力、坝下河段最小生态水量、水温、水质、水生生物、西鄂尔多斯国家级自然保护区以及内蒙古河段防凌等方面的影响进行了分析论述。

1.对区域水资源的影响

（1）对水资源量的影响

海勃湾水利枢纽建成后，电站发电不消耗水量，因此，海勃湾水利枢纽发电取水对区域水资源量影响甚微。但由于工程建成后增大了水面面积，使库区蒸发、渗漏损失水量较建库前增加。多年平均年蒸发增损量由水面蒸发量、陆面蒸发量估算。经分析计算，海勃湾水库年蒸发增损量约0.83亿m3，渗漏损失水量约 0.27亿 m3，渗漏损失水量不消耗黄河水资源量。海勃湾水利枢纽蒸发增损量详见表1。

（2）对库区及坝下水文情势的影响

海勃湾水利枢纽水库的运用方式是汛期水库水位不超过汛期发电最高水位1 074 m运行，非汛期水库大部分时间在正常蓄水位1 076 m运行。工程建成后，因水库蓄泄水调度运行，坝址下游河段水位随着水库蓄泄水变化而变化。自然条件下河段日流量过程频繁波动，修建水库后坝址下游水位波动减缓。

表1 海勃湾水利枢纽水面蒸发量和蒸发增损量

表2 不同方法计算的海勃湾坝下河段生态流量 单位：m3/s

表3 海勃湾水库建库后下泄水温过程预测成果表 单位：℃

2.对水域纳污能力的影响

海勃湾水利枢纽建成蓄水后，随着库区水深和水体的增加，流速减缓，容易造成氮、磷等营养物质的积累，其水质问题主要表现为富营养化，水体对污染物的稀释能力会有所增大，但水库近岸水域纳污能力有所减小。对水库下游而言，由于海勃湾水利枢纽工程电站发电不消耗水量，也不产生污水，不影响区域水资源量，也不对水体构成污染，因此，项目取水对坝址下游水体纳污能力影响较小。

3.对坝下河段生态流量的影响

河道生态流量是指为维系和保护河流的最基本生态功能不受破坏，必须在河道内保留的最小流量，水库下泄的流量应该满足坝下生态流量要求。根据石嘴山水文站1956—2000年径流系列资料，分别采用Tennant法、近10年最枯月平均流量法和90%保证率最枯月平均流量法，计算海勃湾水库坝址下游河段最小生态流量，综合分析确定海勃湾水库坝址下游河段生态流量为313 m3/s。详见表2。海勃湾水库调节库容不大，设计采用基荷发电，工程本身对坝下生态流量基本没有影响。

4.对内蒙古河段防凌的影响

（1）水库调节冰期流量对下游内蒙古河段的防凌作用

海勃湾水库的防凌作用主要体现在两个方面：一是在目前刘家峡水库防凌调度的基础上，海勃湾水库按照防凌安全控制泄流，尽量消除刘家峡水库防凌运用时水流演进到内蒙古河段的不稳定性；二是当内蒙古河段发生重大凌汛灾害时，海勃湾水库可以应急滞洪，减小下泄流量，为下游防凌赢得时间。

（2）水库抬高出库水温对下游河段的防凌作用

水库修建以后，出库水温的变化一般与水库库容、水温结构、水库运行方式等因素有关。水库出库水温的变化一般会引起下游河道流凌量减小、封冻断面下移等方面的冰情变化。根据海勃湾水库的库容条件、水温结构以及冰期水库防凌运用方式，以石嘴山站的实测水温资料为参考资料，考虑水温沿程递减规律，作为海勃湾水库的入库水温，并参考青铜峡水库、天桥水库等工程建库前后河道水温的变化特点，初步预测海勃湾水库建库前后河道水温的变化情况如表 3。

由表3可以看出，建库后较建库前水温变动幅度0.1℃～0.3℃，11月和3月变化幅度较大。海勃湾水库的出库水温提高，对磴口以上河段的产凌量有些影响。经估算，海勃湾水库以下河段可减少20km左右河段的产凌量，下游约20km河段将由建库前的稳定封冻段变为不稳定封冻段，开河期对缓解巴彦高勒开河形势有所帮助。

（3）水库拦蓄流凌量对下游内蒙古河段的影响

海勃湾水库修建以后，由于在流凌封河期水库对上游流凌量的拦蓄作用，会使水库坝址以下河段的流凌量明显减小。经初步估算，流凌封冻期因海勃湾水库拦蓄而造成的巴彦高勒站流凌量将减少40%左右。

5.对水温、水质的影响

海勃湾水库属混合型水温结构，即上下层水温一致。出库水温随入库水温而变，但变化不大，不会对下游农业、水产养殖业带来不利影响。

黄河干流水质主要受上游河段来水水质的影响，海勃湾水库库容较小，水库对河段水文情势的影响较小，库区水体更换较快，水库的建设能够在一定程度上均匀来流污染物浓度。同时，海勃湾水利枢纽工程电站发电不消耗水量，也不产生污水，不影响区域水资源量，也不会对水体构成污染，工程运行期间产生的少量生活污水可进行收集处理，达标后用于农业灌溉。水库建设不会对河段水体功能区水质目标的实现造成不利影响。

6.对水生生物的影响

（1）对浮游生物的影响

海勃湾水利枢纽的建设，将打破黄河内蒙古河段原有的水生生态平衡，使水生生物的栖息、生长、繁殖环境发生一系列的变化。在大坝的上游地区，由于水库蓄水及淹没区回水，水位上升，库区水流流速降低，流态趋于稳定，水体中的有机物质和营养物质相对富集，库区表层水温相对稳定并较高，这些条件为浮游植物的繁殖、生长创造了有利环境，致使浮游植物在上游地区特别是库区范围内大量生长、繁殖，其生物量也会较原来有大幅度提高，可以改善鱼类生存环境。但由于生境内各种相关因子的变化，将使浮游植物在种类上发生改变，特别是优势种群的改变。

因为水生生态环境中食物链的关系，浮游动物的生长和繁殖与浮游植物息息相关。浮游植物大量地繁殖生长及生境内其他相关因子的适宜，也会对浮游动物的繁殖生长产生有利影响，其种类、密度和生物量都会有所增加。

（2）对鱼类的影响

①大坝阻隔对鱼类的影响。大坝阻隔是影响鱼类的重要因素。由于大坝建设导致河道连通性变差，使得河道生境破碎化，阻碍了鱼类溯河或降河洄游，影响上下游鱼类种群的交流。

②水文情势变化对库区鱼类繁殖的影响。海勃湾水利枢纽工程建成后，浮游动植物生物量增加为鱼类提供了更为丰富的饵料。但是由于流速减小，库区更适合于一些喜静水性的鱼类。

在一定温度范围内，鱼类的生长速度与水温呈正相关。库区表层水温相对较高，对栖息表层鱼类的生长会产生有利的影响。大坝上游河段及库区的饵料生物资源相对较为丰富，有利于上游鱼类的摄食、生长。

根据水库运行方式和鱼类繁殖期可知，3月防凌运用时因库区水位变化影响瓦氏雅罗鱼产卵，除上述情况外，水库调度基本不影响鱼类产卵。

受库区水位变化影响的主要鱼类是黄河鲤和赤眼鳟，因赤眼鳟产漂浮性卵，且喜急流，修建水库后，其栖息地会向水库上游发展，库区已不适合其生存。非凌汛期库区水位波动主要对生存其中的黄河鲤繁殖产生影响。影响发生在6月底，库水位由1 076 m降至1 074 m，7—9月根据来水情况水位在1 074～1 069 m变动，将会影响到库区黄河鲤的繁殖。

③水文情势变化对坝址下游鱼类的影响。海勃湾水利枢纽库容较小，下泄水流的温度变化较小，不会因温度变化对鱼类栖息环境造成不利影响。水流波动是水库影响坝址下游河段鱼类栖息环境的重要方面。但由于与自然情况下的逐日流量波动比较，非凌汛期建库后流量波动幅度增加有限，且时间很短，对鱼类栖息环境的影响较小；凌汛期下泄流量更为均匀，坝址下游水位波动减小，对鱼类栖息环境稳定有益。

水库运行对坝址下游鱼类繁殖的影响主要源于产卵期水库调度引起的水位变化。但影响程度有限，影响时间较短，而且水位变化会逐渐向下游减小，到老磴口断面，影响程度进一步减小，基本不会影响到碱贵河段的种质资源保护区Ⅰ号核心区。

（3）对鱼类种质资源保护区功能的影响

海勃湾坝址位于黄河干流鄂尔多斯段黄河鲤、兰州鲶国家级水产种质资源保护区Ⅰ号核心区上游约40 km的实验区内，实验区重点设置的2个旅游区、1个驯养繁殖基地、1个网围生态养殖示范区均在Ⅰ号核心区下游。因此，水库建设造成的水文情势变化基本不会影响保护区。海勃湾水利枢纽工程的修建在实验区形成阻隔，对重点保护鱼类的种质资源造成一定的影响。由于水库运行造成库区各种鱼类繁殖所需求的水流、底质、鱼卵所需附着的水草等一系列因素变化，部分适宜急流的鱼类生存受到威胁，库区水位变化使黄河鲤部分产卵时间和鱼苗孵化受到不同程度的限制。

水库大坝阻断了乌海段实验区向上游的延续性，削弱了栖息地功能。水库建设造成的水文情势变化对坝址下游实验区影响相对较小，基本不会对坝址下游40 km的Ⅰ号核心区造成不利影响。

7.对植被的影响

区域内珍稀保护植物主要分布在西鄂尔多斯国家级自然保护区内，项目坝址施工临时占地、工程占地、水库淹没、料场等均不涉及珍稀植被分布区。

工程运行期对植被的主要影响是由于淹没造成的生产力和生物多样性的损失。工程淹没以坝址上游的农田为主，造成了一定程度的农业产量的损失；其他淹没面积较大的植被是黄河左岸与乌兰布和沙漠接壤处的低覆盖草地和小面积的荒漠草地。

由于项目区位于干旱区，水位升高后会加剧土壤的盐渍化。在黄河左岸与乌兰布和沙漠接壤处，耐盐碱的沙生植物种类和数量会有所增加，同时将对农田产生不利影响，应采取适当的排水措施。

8.对西鄂尔多斯国家级自然保护区的影响

西鄂尔多斯自然保护区位于内蒙古自治区西部的鄂尔多斯市和乌海市交界处。海勃湾水利枢纽水库回水将淹没西鄂尔多斯国家级自然保护区部分实验区的胡杨岛。胡杨是自然保护区的重要物种，胡杨岛是保护区内胡杨现有唯一的存在区域，水库的建设威胁胡杨的生存，可能会导致保护区内的胡杨消失。长期的淹没也使得岛内的沙枣等天然林丧失。

9.对其他用户的影响

海勃湾水库建成后影响范围内主要有3座较大型扬水站，其中坝址上游乌达区黄河两岸有2座，坝址下游海勃湾区有1座。

根据水库回水计算和泥沙冲淤分析计算结果，海勃湾水库泥沙淤积运用20年和运用50年预计淤积末端位置均在HB 33～HB 34断面之间，水库上游的2座扬水站均位于水库淤积范围内。从断面淤积计算结果看，乌达区附近断面基本淤高3～5m，扬水站取水口会受到一定影响。由于水库蓄水后，水面宽度增加，取水口位置适当调整后能够保证取水不受影响。

海勃湾水库库容较小，调节能力非常小，水库蓄水量不大，蓄水时间短，从月平均来看，对下游流量过程基本没有影响，因此工程建成后对下游取水口影响较小。

四、结 语

海勃湾水利枢纽属闸坝类水利水电工程，具有防凌、发电等多项功能，其电站具有微耗水型和非污染型项目特点。水库建成后，对河道水文情势改变较大，进而影响水温、水质、水生生态及河段防凌等多个方面，因此取水影响分析是该类建设项目水资源论证的重要内容，工作过程中应关注以下几点：

①工程调度运行改变了区域水文情势，需分析工程调度运用方案对区域乃至流域现有水资源时空分布的影响。在对工程调度运用特点分析的基础上，分析工程运用前后库区及坝下流量、水位的变化情况。

②工程建成蓄水后，随着库区水深和水体的增加，流速减缓，容易造成氮、磷等营养物质的积累，其水质问题主要表现为富营养化，需分析取水对水域纳污能力的影响。

③为维系和保护河流的最基本生态功能不受破坏，水库下泄的流量应该满足坝下生态流量要求。坝下生态流量可根据工程所在河段特点采用Tennant法、近10年最枯月平均流量法等多种方法综合确定。

④取水对敏感生态水域和重要水功能区的水资源条件构成影响时，针对取水引起的水位降低、水量减少、流速变化、水质下降等水资源特性改变的情况，对可能进一步产生的重要濒危水生物生境、代表性鱼类资源、自然保护区影响等问题进行分析预测。重点论证水资源条件改变对河流生态系统中保护性生物栖息地、繁殖场和迁徙通道的影响，预测取水对水域生态系统生态完整性和生物多样性的影响。

⑤对于兼有防洪、防凌等综合性开发任务的水利枢纽工程，应定量分析工程建设运行对防洪、防凌等方面产生的影响。

[1]中华人民共和国水利部.建设项目水资源论证导则 （试行）（SL/Z 322—2005[S].2005.

[2]水利部水资源司.建设项目水资源论证培训教材[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[3]黄河勘测规划设计有限公司.黄河海勃湾水利枢纽工程水资源论证报告书[R].郑州：黄河勘测规划设计有限公司，2008.

[4]曹世惠.水电项目水资源论证工作中的主要技术问题[J].人民长江，2007（6）.

[5]赵保华，李丽.汉江蜀河水电站建设项目水资源论证的研究[J].水利科技与经济，2011（4）.