石佛寺水库多目标调度研究

柴晓利

（辽宁省观音阁水库管理局,辽宁 本溪 117100）

1 水库常规调度运用

目前，我国水库调度主要围绕防洪、发电、灌溉、供水、航运等综合利用效益而进行的，因此现行的水库管理和调度运行模式是处理、协调防洪和兴利的矛盾，以及兴利任务之间的利益。石佛寺水库承担防洪任务，保障水库建筑物自身安全及下游防洪目标安全是水库控制运用的根本。水库管理局在汛期必须密切关注水库及相关控制站水情、控制流域雨情、水库工情变化，适时把握蓄泄时机，确保防洪安全。

2 水生生物的生长需要

石佛寺水库蓄水试验应急防护工程，是2009年辽宁省重点水利建设项目，是在确保水库防洪安全的前提下，为水库蓄水试验和生态景观建设创造条件，它是改善辽河水生态环境的重要举措。从长远角度看，将极大地改善辽河水质和当地生态环境，实现社会、经济、环境效益的一体化目标。

石佛寺水库库区生态建设，荷花种植总面积100 hm2，工程的实施，对进一步丰富石佛寺水库的植物种类，实现石佛寺水库水清草绿花美的自然生态目标，使石佛寺水库发展为功能多样、生态优美的现代化生态水库具有重要作用。

以上工程的实施对于保护珍稀禽鸟类、调蓄辽河河干流洪水、调节区域气候，改善生态环境，促进地区经济社会可持续发展，具有十分重要的作用和意义。因此水库的调度运用除满足防洪、兴利要求，也要考虑蓄水试验应急防护工程中水生植物的生长需要。

石佛寺水库库区水生植物，主要有芦苇142 hm2，蒲草 29.5 hm2，荷花 100 hm2。经多年各地栽培芦苇的实践表明：芦苇只有水深在10～25 cm时，才生长发育良好。芦苇是广播种，但必须在水分条件适宜时，才能形成纯群落，老乡称“清塘苇”，才能使芦苇这种再生资源持续利用。蒲草宜生于浅水的湖、塘、沟渠中，详见表1。经多年北方栽植荷花的实践表明：荷花只有在水深1.2～1.5 m时，才能长势良好，才能满足越冬需要，详见表2。因此，水库的蓄水水位应在46.00～46.20 m范围。

表1 芦苇、蒲草栽植高程与库水位对应关系

表2 荷花栽植高程与库水位对应关系

3 扼制水质恶化提高供水质量

石佛寺水库是典型的河道平原型水库，蓄水试验工程具有蓄水深度浅、水体分布面积广，除主河道水体外的大部分缓流区具有水体流动性差等特点。水库蓄水以后，库区水流变缓，水温升高，库内水体易发生富营养化现象。从2009年以来，蓄水试验情况看（蓄水高程46.20 m），富营养化现象时有发生。此外，石佛寺水库库区内分布有黄家水源地、沈北新区工业供水水源地。两个水源地的存在对库区内水质提出了较高的要求，为保证供水质量，避免河水在水库内长期滞留，保持库内优质水质极为必要。为此可通过不同的调度方式，破坏水体富营养化的形成条件，达到改善水质，提高供水质量的目的。

控制水体富营养化改善水质，可采取如下措施：

1）充分运用水动力学原理，改变污染物在水库中的输移和扩散规律以及营养物浓度场的分布，从而影响生物群落的演替和生物自净作用的变化。

2）在一定的时段内降低坝前蓄水位，使缓流区域水体的流速加大，或通过在一定的时段内增加水库下泄流量，带动水库水体的流速加大，达到消除水库局部水体富营养化的目的。

3）在一定的时段内泄空水库，重新拦蓄清水，达到彻底更换水体，彻底破坏水体富营养化形成条件，达到改善水库水质的目的。

4）通过对水库水位或水滞留时间的调节，对藻类种类组成和现存量进行调控，其机理是破坏大型藻类的生存条件，并且对营养和藻类的现存量起到稀释的作用，是改善水库水质的有效途径。

如遇辽河河道来水持续偏枯，为保障植物生长水位，又兼顾兴利效益及下游生态因素，可能会致使库内绝大部分水体长期滞留，库内水体水温升高，使水质严重恶化，为此，可采用与清河水库、柴河水库联合调度方式，适时适量调剂补水，以缓解水质恶化。

从水生植物养护管理方面看，需要不定期防治病虫害打药，每年秋季需要收割，及时彻底的收割不仅具有一定经济效益，同时也是减轻次年水库水体富营养化的有效手段。为此，需要适时降低库水位，为防治病虫害、收割创造必要条件。

4 保证下泄合理的生态流量

根据对生态环境的要求，确定维持下游生态功能不受到损害的下泄水流量，这一流量称为河道生态需水量。由于人为水量调度，在枯水期不能满足下游河道的生态需水要求，需要保证下泄最小生态需水量，即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水量。石佛寺水库在保证水生植物生长的水位条件时，水库下泄流量不小于河道生态需水量。

5 减少水库泥沙淤积

辽河是一条多泥沙河流，自水库投入运行以来，闸前闸后淤积问题较为严重，随着水库蓄水试验应急防护工程、生态建设荷花种植工程的实施，水库淤积问题将会更加突出。为有效减少水库泥沙淤积，除采取必要的工程措施外，通过适时、科学、合理的调度运用水库，对延长水库使用寿命，保证泄洪闸运用安全，发挥水库防洪效益同样具有重要意义。通过调整运用不同的泄洪闸门，或开启不同的孔数，不同的高度，减少闸前闸后泥沙淤积成为可能，通过2009年以来的实际运用，效果较为明显。尤其是2010年，石佛寺水库发生中等量级洪水，当入库洪水进入退水阶段，由于洪峰已经过去，水位在蓄泄平衡点达到最高后开始下降，在水位开始下降后，无论对于下游还是水库自身，其防洪风险已经开始处于可控的状态，通过在该阶段利用水库的下泄流量进行输沙调度，效果明显。此外，可以考虑蓄清排浑、调度冲沙、或配以必要工程措施的调水调沙。