南渡江龙塘大坝枢纽改造工程生态环境保护措施设计

2021-11-09菅宇翔王伟王艳芳李晓兵

水利水电工程设计 2021年3期

菅宇翔王伟王艳芳李晓兵

1 工程概述

龙塘坝位于海南省海口市南渡江干流，是南渡江的最后一级。大坝于1970 年兴建，1971 年建成投入使用，现具有城市供水、灌溉和发电等任务，是海口市最重要的水源。枢纽正常蓄水位为8.35 m，设计灌溉面积约2 万hm2（30 余万亩），电站装机规模6 125 kW。

工程已运行近50 年，运行时间较长，历经多次除险加固仍存在较多安全隐患，因此规划拆除重建。

拟将现有龙塘坝拆除，在坝下游70 m 重建。南渡江龙塘大坝枢纽改造工程轴线长452 m，从左至右依次为左岸连接段、左岸龙塘船闸坝段、拦河闸（泄洪闸、控泄闸）、右岸连接段、引水闸、鱼道出口闸、右岸副坝。鱼道布置在引水渠和电站厂房的右侧，穿越灵山干渠，长约649 m。

2 生态环境关注重点问题

（1）工程涉及南渡江河段为海口市主要水源——龙塘饮用水水源保护区。需重点关注水源保护区的水环境保护和水质风险防范。

（2）原有生态流量下泄及监控措施要求不明确，本次设计的调度运行方式要求以生态优先，优先保障生态流量，同时设置生态流量监控措施提高监控管理水平。

（3）大坝造成生态阻隔，阻隔了洄游鱼类及河口鱼类上溯的通道，本次通过建设仿自然鱼道，并辅以其他水生态保护措施予以解决。

3 生态环境保护措施设计

3.1 水源保护区保护措施

3.1.1 闸顶桥面污水导排收集措施

根据主体设计，本工程改建后在闸室下游侧闸顶设置宽7 m 交通桥连接两岸交通。由于上游为水源地，该交通桥不宜采用桥面径流直排，应在桥面两侧布设排水管道，同时岸侧设置沉淀池与事故池，防止初期雨水、车辆漏油、风险事故污水等桥面污水进入水源地影响取用水水质。综合考虑初期雨水污染以及运输车辆事故排放污染，沉淀池容积按不小于20 m3设计，事故池容积按不小于30 m3设计。其主要工作原理为：

（1）无事故正常情况下，沉淀池进、出水管阀门开启，沉淀池池底泄水管阀门关闭，沉淀池与事故池连接管阀门及事故池池底阀门关闭，桥面径流水由排水管收集后，经沉淀池沉淀后排出。

（2）风险事故情况下，沉淀池进水管阀门打开，沉淀池出水管、沉淀池、事故池池底泄水阀门关闭，沉淀池与事故池连接管阀门打开，桥面径流污水进入沉淀池后，再进入事故池存储，便于后期处理。

（3）需对该排水系统进行清洗时，关闭全部出水口阀门，开启全部其他阀门。

3.1.2 水源保护区范围调整等保护措施

工程建成后，应按照HJ 338—2018《饮用水水源保护区划分技术规范》等要求，根据新闸址调整龙塘饮用水水源保护区范围。划定方案需经过专题研究后报省人民政府批准，作为水源保护管理的依据。

水源保护区保护措施建议如下：

（1）保护区范围调整后，应依据HJ/T433—2008《饮用水水源保护区标志技术要求》和HJ/733—2015《集中式饮用水水源地规范化建设环境保护技术要求》设置界碑、交通警示牌和宣传牌等标识，并进行规范化建设；应按照《海口市龙塘饮用水水源保护规定》及将水源保护区划定为危险化学品运输车辆限制通行区域，并在制定剧毒化学品运输车辆运输线路时，避开龙塘饮用水水源保护区。按照GB 5768—2009《道路交通标志和标线》要求设置保护区内道路警示标志。

（2）在一级保护区区域设置隔离防护设施，禁止无关人员进入活动。

（3）对穿越保护区的污水管道、泵站采取防泄漏措施，必要时设置事故导流槽。

（4）加强饮用水水源保护区的水质监测，保障水质安全。

3.2 生态流量保障措施

本工程主要通过鱼道和泄水闸下泄生态流量，当来水小于22.5 m3/s 时，泄水量等于来水量，当来水大于或等于22.5 m3/s时，下泄流量不小于22.5 m3/s。

3.2.1 初期蓄水生态流量下泄措施

初期蓄水时，闸门保持局部开启，确保下泄流量不小于22.5 m3/s。

3.2.2 运行期生态流量下泄措施

运行期根据运行水位和上游来水流量，通过鱼道、电站和闸门多种方式组合下泄河道生态水量。

（1）来水量大于最小发电流量时，通过电站、鱼道及闸门下泄生态流量。

（2）来水量小于最小生态流量22.5 m3/s 及最小发电流量时，停止发电，通过闸门和鱼道同时下泄生态流量，闸门局部开启以控制水位，来多少放多少。

（3）鱼道和电站检修时，通过闸门开启下泄生态流量。

3.2.3 生态调度要求

根据《海南水网建设规划环境影响报告书》要求，南渡江鱼类敏感时段生态调度方式见表1。

表1 南渡江鱼类敏感时段生态调度方式

此外，针对国家二级保护动物花鳗鲡，花鳗鲡于秋季洄游至深海繁殖，鳗苗主要于12 月至翌年2月进入河流，由于鳗苗游泳能力较弱，一般在涨潮时随潮水进入河流，因此，在此期间应维持自然的枯水期水文过程。

3.3 生态影响避免与消减措施

拦河闸和左右岸连接线工程施工期在水下作业时，搅动水体和河床底泥，局部范围内破坏了鱼类的栖息地，对鱼类有驱赶作用，也会使鱼类远离施工现场。施工期的松动爆破产生的冲击波对水生生物尤其是鱼类造成较大影响。

3.3.1 采取松动爆破

为减少爆破对鱼类的影响，本爆破采用松动爆破，爆破位置在水面之上，爆破时由下至上依次覆盖3 层钢筛网、废轮胎和钢丝绳网，以防爆破时石块飞溅。

3.3.2 设置防污屏

根据工程可知，坝址在施工期间采取围堰和防污屏处理，根据预测结果，围堰施工扰动引起的水体悬浮物浓度在施工点位置最高，并随水流向下游扩散，随着下游距离的增加，SS 浓度值逐渐降低。有防污屏时，在水流方向170 m 左右的距离全断面SS 浓度降至35 mg/L 左右，水体悬浮物浓度的影响可有效降低，减轻悬浮物对鱼类的影响。

3.3.3 合理安排施工期，优化施工方案

合理安排工程施工期和施工计划，尽量避免3—7 月鱼类繁殖期和洄游期间进行水下施工，减少工程施工活动对鱼类繁殖期的不利影响。为避免施工期间对水生生物造成伤害，施工单位应优化施工工艺方案，特别是水下施工方法，施工期间，采购超声波驱鱼设施，进行驱鱼作业，采取围堰和防污屏处理，避免昼夜连续作业，尽量减轻水下噪声。陆上施工时也应尽量减轻噪声污染。

3.3.4 设置拦鱼设施

根据一般电站设计，拦鱼设施主要用于防止鱼类误入电机从而造成损坏，一般会采取栅板进行阻隔，借鉴南水北调中线一期陶岔渠首枢纽工程，设置拦鱼网设施。拦鱼网安装包括辊杠托架安装、浮栅钢缆安装、鱼网安装、浮栅尼龙绳网装配、总装配等。

3.3.5 优化航道路线

后期如启用船闸，通过船闸的来往船舶产生的噪声和震动会对江中的鱼类造成一定的驱赶，迫使它们离开游船附近的水域；主要是对鱼类的产卵场和索饵场影响较大，建议规划航道路线期间优化路线，绕行避开鱼类的产卵场和索饵场区域。

3.4 生态恢复措施

3.4.1 过鱼设施建设

根据相关规划批复要求，本工程需配套建设过鱼设施，以缓解大坝对南渡江洄游性鱼类的阻隔影响。工程过鱼设施选用仿自然鱼道，仿自然鱼道适应生态恢复原则，具有鱼类较易适应、可连续过鱼并易于改造的优点，能维持河流连通性和连续性，易于管理和维护。

本工程鱼道布置于龙塘电站右岸，鱼道进口布置在电站厂房尾水渠下游右侧，鱼道沿厂房尾水渠及上游引水渠右岸布置，垂直堤轴线穿过南渡江堤防，出口闸布置在引水闸右侧。本鱼道为上行过鱼设施，总长度435 m，水位落差约为8.10 m。主要过鱼对象为花鳗鲡、日本鳗鲡、大鳞鲢、海南长臀鮠、高体鳜、黄尾鲴、草鱼、赤眼鳟、鲢、鳙、鲮、三角鲂、光倒刺鲃、长臀鮠、南方白甲鱼、斑鳠等16 种，重点过鱼对象为日本鳗鲡、花鳗鲡、七丝鲚及四大家鱼（鲢鱼、鳙鱼、草鱼、青鱼）。过鱼季节主要集中在鱼类繁殖盛期的4—8月。过鱼季节鱼道出口最低水位为0.25 m，鱼道进口正常蓄水位为8.35 m，最大水位差8.10 m，最低工作水深不小于1.00 m，设计流速0.18～1.2 m/s。

3.4.2 栖息地保护措施

根据南渡江引水工程环评批复意见（环审[2015]163 号），“采取鱼类栖息地保护……，将金江枢纽以下南渡江干流约96 km 河段……作为栖息地进行保护”。本次龙塘坝改建后，在东山枢纽已建设过鱼通道的基础上，金江枢纽以下至南渡江河口干流基本保持河流的连通性，满足作为鱼类栖息地保护的条件。应由政府相关部门牵头，继续严格落实连通性维护、水质保护等措施。

南渡江龙塘坝下5 km 范围内是多种鱼类的产卵场、索饵场、幼鱼庇护场和花鳗鲡、尖鳍鲤、七丝鲚、日本鳗鲡等洄游通道，是南渡江下游最重要的和较敏感的水生生物栖息地。建议将栖息地范围内的龙塘坝下5 km 范围产卵场划定为永久禁渔区，有条件时将龙塘坝下和河口段设立为水生生物保护小区，并标志区界，禁止在该区域进行任何捕捞作业。

为便于栖息地的管理工作，加强宣传教育工作，需要在栖息地周边修建一些区界标桩、限制性标牌、指示标桩和解说标桩等基础设施。栖息地保护区域确定后，建议对栖息地保护效果进行连续监测，主要监测目标为鱼类资源和鱼类产卵场，并依据监测河段鱼类种类组成与数量的动态变化评估栖息地保护效果。

3.4.3 人工鱼巢

南渡江鱼类大多以产黏沉性卵为主，兼有产漂流性卵类群及特异性产卵类群。经现场调查和参考历史资料可知，龙塘坝下3～5 km 区域为海南长臀鮠、海南鲌、䱗、海南似鱎等多种鱼类重要产卵场、索饵场及幼鱼庇护场所，这些鱼类多为产漂流性卵和沉性卵，产黏性卵的鱼类较少，库区和龙州河支流段以静水定居型鱼类为主，多为产黏性卵鱼类，可设置人工鱼巢。拟在工程评价区龙塘坝下、库区及支流龙州河等河段建设3～5 处人工鱼巢。人工鱼巢采用浮性鱼巢与沉性鱼巢相结合，主要方式有3 种：一是沿着岸边插1～2 圈长短不同、一端悬吊有单个鱼巢的竹竿，令鱼巢浸入水面下；二是将鱼巢按一定距离扎在绳上，按一定宽度扎成适当长度的许多条鱼巢，平行布置于岸边；三是将若干小束鱼巢扎在一根绳子上，再将其连成环状，投放在岸边。3 种方式的人工鱼巢如图1 所示。为了解人工鱼巢的效果，应对各人工鱼巢产卵情况进行巡视观测，并视效果进行调整。

图1 人工鱼巢示意图

3.4.4 统筹鱼类增殖放流

结合上游东山闸工程的建设情况及南渡江鱼类资源状况，建议运行期前2 年采取鱼类增殖放流措施，作为原有工程及本次改造建设扰动的补充措施，远期依托上游东山枢纽鱼类增殖站将投入使用，增殖站规模为50 万尾/a，可以兼顾本工程所在河段增殖放流需求。

评价区江段有珍稀保护鱼类4 种，花鳗鲡、海南长臀鮠、海南䱗和多鳞枝牙虾虎鱼，南渡江特有鱼类有1 种，无斑蛇鮈。其中花鳗鲡为降海洄游鱼类，其产卵繁殖在深海，大坝阻隔影响仅缩小了其索饵觅食的空间，且人工繁殖难以攻克，暂不列入放流对象；海南䱗为稀有种，数量稀少，研究较少，繁殖习性尚未进展。多鳞枝牙虾虎鱼和无斑蛇鮈为底栖流水类型，本工程对其的影响较小，尚未有人工繁育的研究。海南长臀鮠可作为放流对象。南渡江规划环评提出在东山闸工程段近期放流三角鲂、倒刺鲃、光倒刺鲃、鳊、银鲴、黄尾鲴6 种重要经济鱼类，远期放流斑鳠、大鳍鱯、瓣结鱼、大鳞鲢4 种鱼类。结合评价区鱼类分布情况和目前人工繁殖技术的成熟程度，本工程的放流对象近期为海南长臀鮠、倒刺鲃、光倒刺鲃、鲮4 种鱼类，远期放流斑鳠、黄尾鲴两种鱼类。

海南长臀鮠、倒刺鲃、光倒刺鲃、鲮四种鱼类放流地点主要位于南渡江龙塘坝下及定安县江段的两个产卵场区域附近。首次放流时间为工程运行期第1 年5 月。具体也可与迈湾水库、东山闸的增殖放流同步进行。

3.5 生态管理措施

3.5.1 开展环保宣传教育

加强对施工人员的环境保护宣传教育和保护野生动物常识的宣传，提高施工人员的环境保护意识，严禁施工人员在施工水体中捕鱼或从事其它影响水生生态环境保护的活动。

3.5.2 落实监管责任主体

水生保护措施主要有保证生态下泄流量、鱼类增殖放流、鱼道和栖息地保护等措施，可纳入市河长办、水务局、农业农村局等执法部门的监督管理职责。

3.5.3 加强渔政管理

建议当地渔政部门建立健全渔政管理机构，加强渔政队伍及其能力建设，提高渔政部门的执法能力和力度。加强鱼类资源保护宣传，严格执法。制定禁渔期和禁渔区，在鱼类集群产卵容易捕捞的时段和河段禁止捕鱼，保护鱼类能够顺利完成生命过程，将鱼类重要栖息地划定为禁渔区，禁渔区内禁止任何形式的渔业活动；将鱼类易捕和重要时段设为禁渔期，禁渔期整个水域严禁捕鱼作业。同时应加强水污染防治工作，杜绝水污染事件的发生，保证鱼类良好的水生态环境。

3.5.4 开展水生生物监测

工程建设将对流域内水生生物及生态环境产生一定的影响，为及时发现因工程建设而引起的水生生物生态环境变化及发展趋势，掌握工程兴建前后相关地区水生生物生态环境变化的时空规律，预测不良趋势并及时发布警报，工程建设单位应委托科研院所开展水生生物多样性监测。重点关注鱼类产卵场、增殖放流和鱼道过鱼效果的监测和评估。工程建成运行后前两年，需开展增殖放流及过鱼效果监测。