河床式水电站下泄生态流量措施研究

2016-03-15徐海阳王英奎向光红长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

水利水电快报 2016年12期

关键词：表孔明渠河床

徐海阳王英奎向光红(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉 430010)

设计与施工

河床式水电站下泄生态流量措施研究

徐海阳王英奎向光红
(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉 430010)

在水电工程建设过程中，为减轻对下游河段生态环境的影响，需要采取保障下泄生态流量的措施。鉴于此，针对某河床式水电站，分别提出了在建设期、蓄水期和运行期调控下泄生态流量的措施，以满足该水电站生态流量的要求，可为其他类似工程提供有益参考。

河床式水电站,生态流量；调控措施；金沙江

当前，随着人们对生态环境保护意识的逐步增强，在工程建设中对生态环境保护的要求越来越高，水电工程在设计及建设过程中需要尽可能减小对当地生态环境的影响。为维持下游河段的生态环境用水，水电工程在建设期和运行期均须满足生态流量的下泄要求。河道生态流量是维持河流生态系统运转、保障河流水环境质量、维持水生生态系统稳定的最小流量。工程中一般采用设置专门的生态泄水孔和泄洪调度的方式满足下泄生态流量。本文结合某河床式水电站的枢纽布置方案及工程运行条件，对生态流量的下泄措施进行了研究。

1 工程概况

该水电站位于金沙江干流中游末端，多年平均流量1 870 m3/s，主要建筑物包括混凝土重力坝、河床式电站厂房、泄洪消能建筑物和导流建筑物等。枢纽布置为：右岸布置导流明渠，纵向围堰坝段以左布置3个泄洪表孔，以右布置2个泄洪表孔，泄洪表孔尺寸为14.5 m×23 m，堰顶高程999 m；泄洪表孔右侧布置生态泄水孔，孔口尺寸为6 m×15 m；河床及左岸布置河床式电站厂房，电站装机560 MW(4×140 MW)，单机额定引用流量为954.5 m3/s；施工导流采用三期导流方式。枢纽布置平面图和上游立视图见图1和图2。

图1 枢纽平面布置示意(高程:m)

图2 上游立视图(高程:m)

2 生态流量泄放要求

生态流量一般需要满足以下要求：①维持河流生态系统运转的基本流量，即生态基流；②维持河流水环境质量的最小稀释净化水量；③维持水生生态系统稳定需水量；④维持下游河道外用水量；⑤维持下游河道航运、景观和水上娱乐环境用水量。

根据前期对该电站环境影响的研究成果，确定了该电站生态流量的泄放原则：①建设期和初期蓄水期电站下泄生态流量不小于480 m3/s；②运行期电站下泄生态流量不小于560 m3/s；③当上游来流量小于生态流量时，按来流量下泄。

3 生态流量泄放措施

根据生态流量泄放要求，结合枢纽布置特点，分别对电站建设期和运行期的生态流量泄放措施进行了研究。

3.1 电站建设期

该工程导流明渠布置于右岸，采用三期导流方案，需要分别针对3个导流期期间的生态流量泄放措施进行研究。

(1) 一期导流。一期导流时间段自第一年的7月份至第二年的11月份，在此期间，由右岸预留岩埂、一期混凝土围堰和混凝土纵向围堰挡水，水流从原河床下泄。最小月平均流量出现在3月份，为490 m3/s，可以满足下泄生态流量要求。

(2) 二期导流。第二年10月份导流明渠具备过流条件，主河床截流后，水流自右岸导流明渠下泄。二期导流时间段自第二年的11月份至第五年的11月份，导流明渠内的最小流量出现在每年的3月份，流量为490 m3/s。因此，二期截流期间，通过导流明渠泄流，能够满足生态流量的下泄要求。

(3) 三期导流。二期导流期间，完成该电站3孔河床溢流表孔及河床式电站厂房的施工。为满足导流需要，其中一个溢流表孔保留了缺口，底高程990 m，将择机封堵。第五年11月进行三期明渠截流，水流自河床2个表孔+1个表孔缺口下泄。

11月份三期明渠截流瞬间，明渠内水位高程为999.51 m，此时2表孔+1表孔缺口的总下泄量为802 m3/s，满足生态流量的下泄要求。

第六年1月表孔缺口将择机下闸封堵，1月份月平均流量为561 m3/s。在表孔缺口封堵过程中，其事故检修门局部开启高度为 4.8 m时，可满足下泄480 m3/s生态流量的要求。

三期导流时间段自第五年的11月份至第六年的10月份，最小下泄流量为480 m3/s，能够满足生态流量的泄放要求。

3.2 初期蓄水期

根据初期蓄水计划，该电站的起蓄时间为第六年10月份，此时要求溢流表孔闸门下闸蓄水。由于表孔闸门采用弧形门型式，可将弧形门局部开启来下泄生态流量。单孔弧门局部开启高度为5m时，下泄流量为480 m3/s，满足生态流量的下泄要求。

3.3 运行期

在正常运行期间，该水电站5个泄洪表孔和4台机组均具备过流条件。该电站的单机额定引用流量为954.5 m3/s，单台机组运行即可满足下泄生态流量的要求。若遇到机组发生故障检修或者停发电的情况，可通过泄洪表孔局部开启的方式来下泄生态流量。经计算，单个泄洪表孔在死水位1 020 m情况下，弧门局部开启高度为7 m时，下泄流量为560 m3/s，满足生态流量的下泄要求。

为方便控制生态流量下泄，在电站运行期还可设置专门的生态泄水孔来下泄生态流量。根据计算，该电站在右岸非溢流坝段设置孔口尺寸为6 m×15 m的生态泄水孔，采用平板工作门，在死水位为1 020 m情况下，敞泄流量为580 m3/s，可满足生态流量的下泄要求。

相对于泄洪表孔弧门局部开启下泄生态流量的方案，设置专门的生态泄水孔，可更好地控制生态流量的下泄，可靠性更高，但会增加开挖、混凝土及金属结构工程量，增加投资约2 000万元。

综合比较，在运行期采用可靠性更高且增加工作量不大的专门生态泄水孔的方案，可满足生态流量的下泄要求。