水電站減水河段魚類生境需求的水力參數(shù)

為減輕紅水河橋鞏水電站工程建設對庫區(qū)涉及河段魚類資源帶來的不利影響,文章通過對增殖放流站工藝及建筑物設計的詳細闡述,以期對其他水電站魚類增殖放流站設計提供參考。

對于引水式水電開發(fā),存在有減水河段對生態(tài)環(huán)境的破壞問題,解決的方法是確保河道的最小生態(tài)需水量。介紹了河道的最小生態(tài)需水量的定義及一般方法,通過對河道最小生態(tài)需水量4種方法的計算,結合水電站的實際情況,選擇合適的結果,得出結論。

采用一維恒定流水面線計算程序和三維k-ε紊流數(shù)學模型數(shù)值模擬了多年平均流量下和下泄生態(tài)流量時黑河塘電站減水河段內水位和流速的變化情況。數(shù)值模擬結果表明電站工程修建后,減脫水河段內水位大幅減少,流速變化范圍變窄,會對河道內水生生物及魚類造成一定的影響,為保護河道內的水生生物,下泄一定量的生態(tài)流量是必要的。

2009年9月和2010年5月,對北盤江光照水電站影響河段魚類資源進行現(xiàn)場調查,采集魚類45種,其中18種為新記錄種,各河段魚類組成特點與生態(tài)類型相符。結合相關文獻資料,確定調查河段魚類共71種,其中珍稀瀕危魚類4種,珠江水系特有魚類3種。光照電站的建設對庫區(qū)河段的魚類資源影響顯著,喜靜緩流生境魚類占76.5%,喜急流或流水生境魚類占23.5%;流水生境河段受影響較小,約90%魚類喜流水生境。調查水域沒有典型產漂流性卵魚類的產卵生境,原記錄的產粘性卵魚類產卵場受影響較小。

針對雅礱江錦屏二級水電站減水河段面臨的水生生物生態(tài)需水問題,提出了計算河道最小生態(tài)基流量的生態(tài)水力學法,考慮了水力生境參數(shù)的全河段變化情況,計算結果避免了單憑最低值進行判斷所造成的判斷失誤。確定了錦屏二級水電站減水河段魚類對流速、水深、水面寬等水力生境的需求。通過河道水力模擬,得出為滿足減水河段魚類的生存及繁衍,必須保證枯水季節(jié)貓貓灘閘址下泄45m3/s流量,在該流量下,錦屏二級水電站減水河段中95%左右河段水力因子可滿足研究中提出的河道內魚類的生存條件;水溫的變化不會影響河道內魚類產卵;魚類適應的緩流水、急流水、淺灘、深潭等水力形態(tài)的位置雖然發(fā)生變化,但數(shù)量保持不變。

水電工程的建設會改變影響河段內魚類原有的水生生境,造成魚類物種和資源量減少,須采取適當措施以緩解工程對魚類資源的不利影響。以大渡河瀘定水電站為例,介紹了魚類增殖放流站的設計方案,內容主要包括魚類資源現(xiàn)狀、對魚類的影響、魚類增殖站設計、增殖站運行管理、放流效果監(jiān)測與評估共5個方面,可供其它水電工程魚類保護設計參考。

通過對魚類增殖站的物料平衡和水平衡研究,建立其養(yǎng)殖廢水水質估算模型,探討魚類增殖站養(yǎng)殖廢水的分析方法。廢水中總氮(tn)、總磷(tp)、懸浮物(ss)與餌料重量(w)和進水量(q)的估算公式為ctn=0.01024w·q-1、ctp=0.00045w·q-1、css=0.277w·q-1。估算瀘定魚類增殖站養(yǎng)殖廢水中,ctn=0.395mg/l、ctp=0.017mg/l、css=10.68mg/l;與實測水質進行驗證結果表明,sig.(雙側)>0.05,表明實測值與估算值之間沒有顯著差異,說明2組數(shù)據(jù)具有一定的吻合性。該模型可以作為魚類增殖站養(yǎng)殖廢水水質的一種估算方法。

以自然資源補償價值為依據(jù),對雅礱江錦屏二級水電站減水河段的生態(tài)環(huán)境影響進行分析,發(fā)現(xiàn)其主要生態(tài)環(huán)境影響因子是水文環(huán)境的變化。該變化帶來的不利影響將會導致減水河段魚類資源生產損失。運用生產力變化法核算出主要因子的價值損失,結果表明,減水河段水環(huán)境變化導致的魚類資源損失至少為80萬~120萬元/a。

本文對二灘水庫建成前后,雅礱江下游長約380km河段的魚類種類結構、生態(tài)類群及相對資源量的變化進行了研究。結果表明水庫建成后不同區(qū)段的魚類種類結構發(fā)生了變化,喜棲靜水和緩流環(huán)境的種類逐漸在庫區(qū)占主導地位,適應急流環(huán)境的種類主要分布于庫尾和支流等局部水域中,一些外來種已經定居并在某些水域形成了優(yōu)勢種群。在水庫建成后的頭幾年,由于魚類種群密度增加還導致了漁業(yè)捕撈量大幅度上升。針對上述變化,結合雅礱江梯級電站建設可能帶來的進一步環(huán)境改變,作者提出了建立自然保護江段、開展人工繁殖放流、進行水庫生態(tài)調度以及防止外來種入侵等措施和建議。

巴基斯坦nj水電站工程引水隧洞穿河段水文、地質條件十分復雜,施工難度大、風險高,隧洞開挖過程中多次出現(xiàn)塌方和強涌水.根據(jù)其工程特點,針對性的采取了超前地質勘探、破碎圍巖或涌水段的超前支護和灌漿、掌子面塌方和涌水處理、掌子面后涌水處理等多項施工關鍵技術,成功的完成了引水隧洞穿河段施工.

根據(jù)研究區(qū)域特點以及魚類主要產卵場分布情況,選取豐滿、吉林和松花江三個水文站作為代表來分析豐滿大壩下游河道的生態(tài)水文特性.分析iha的5大類32個生態(tài)水文指標在研究區(qū)域時空變化特性,結果顯示大多數(shù)指標具有沿程增加的趨勢和基本相同的逐年變化趨勢.進一步分析產卵期影響產漂流性卵魚類繁殖的漲水指標(有效漲水過程數(shù)、總有效漲水持續(xù)時間、斷面初始流量、流量的日增長率、前后兩個洪峰過程的間隔時間),結果表明:(1)通過豐滿與永慶水庫聯(lián)合生態(tài)調度,可改善下游產卵場江段的水文條件;(2)豐滿、吉林和松花江站的斷面初始流量和流量的日增長率指標差別不大,逐年變化趨勢一致;(3)比較有效漲水過程數(shù)和總有效漲水持續(xù)時間指標發(fā)現(xiàn),松花江站明顯比其他兩站大,比較前后兩個洪峰過程的間隔時間指標發(fā)現(xiàn),松花江站變化更加穩(wěn)定.研究結果為大壩河段的生態(tài)研究提供參考.

本文論述了在水利水電建設中保護魚類的有效措施之一——人工再造適宜生境的原理和方法。提出在詳盡的規(guī)劃(工程)分析和現(xiàn)狀調查基礎上,通過生態(tài)水文學計算,將魚類"適宜生境"量化為水文、水溫等數(shù)值,并根據(jù)這些數(shù)據(jù)優(yōu)化規(guī)劃方案、調整設計參數(shù)和(或)運行方式,以達到人工再造適宜生境,保護魚類的目的。

鏨高水電站位于新疆高原地區(qū)，擬建魚道的過魚對象為冷水性魚類，魚道池室長寬比為3：2，左側180°矩形彎道內設置了導流隔板，與國內大部分已建魚道形式不同。采用flow-3d對鏨高水電站魚道進行了數(shù)值模擬，著重分析了魚道單個池室及矩形彎道內水流的水力特性。研究結果表明，鏨高水電站魚道的單個池室內豎縫處最大流速可達1．8m／s，紊動并不劇烈；未設置隔板的右側矩形彎道內主流貼彎道外壁繞流，回流區(qū)域大；而設置了隔板的左側矩形彎道內主流處于彎道中部，回流區(qū)個數(shù)增多，主流區(qū)更為集中和連續(xù)，有利于魚類尋找洄游路線。同時，左右側彎道的不對稱布置以及彎道內隔板布置位置的多樣化都可以為我國魚道建設提供新思路。

減輕整個流域水電開發(fā)造成的水生生態(tài)影響,做好水電站魚類增殖環(huán)保工作,實現(xiàn)水電開發(fā)與生態(tài)保護持續(xù)、協(xié)調發(fā)展具有重要意義。觀音巖水電站位于云南省麗江市華坪縣四川省攀枝花市仁和區(qū)交界的金沙江中游河段,為金沙江中游河段水電規(guī)劃\"一庫八級\"開發(fā)方案的第八個梯級。觀音巖魚類增殖站設計放流規(guī)模46.5萬/年,工程投資1.33億。作為大型水電站水生生態(tài)保護的重要措施,觀音巖水電站魚類增殖站其工藝設計,工程建程以及運行管理方式,將成為水電開發(fā)與保護和諧共贏的一個典型案例。

金沙江一級支流牛欄江,貴州省從未進行過水生生物資源調查,2005年10月、12月,經2次采樣調查,共檢出浮游植物116種,浮游動物15種,底棲動物9種,水生維管束植物1種,魚類63種。對資源現(xiàn)狀進行了評價,預測了建庫后對水生生物及魚類的影響。

2010年11月18日，水電水利規(guī)劃設計總院在成都主持召開了西藏雅魯藏布江藏木水電站魚類增殖站工程專項設計報告技術審查會議。參加會議的有中國水電水利規(guī)劃設計總院、西藏自治區(qū)山南地區(qū)環(huán)境保護局、華能西藏發(fā)電有限公司、水利部中科院水工程生態(tài)研究所、華東勘測設計研究院、昆明勘測設計研究院及成都院等。

魚類增殖放流是水電工程建設中魚類資源保護與恢復的有效手段,正逐步應用于我國大、中型水電工程項目的生態(tài)環(huán)境保護.以糯扎渡水電站魚類增殖站設計為例,概述了魚類增殖站的工藝設計流程,主要的增養(yǎng)殖設施和設備,以期為其他水電工程魚類增殖放流站設計提供參考和借鑒.

在水電站建設對魚類資源造成破壞的情況下,魚類增殖放流站的投入運行對生態(tài)的恢復和魚類資源的補充具有積極的意義。文章介紹了烏江思林、沙沱水電站工程魚類增殖放流站的設計任務來源、放流對象的規(guī)模與放流河段的情況,進行了站址比選、水源比較及電源選擇,對站址的總體布置、水池地基處理及各建筑物的設計、給排水設計及其他附屬設施的設計原則也進行了闡述和說明,并針對魚類增殖放流站的設計提出了一些注意事項和建議。

水電工程將對所在河道魚類產生不利影響,若不采取有效措施加以保護,將使部分喜在流水、巖石底質的環(huán)境中生長繁殖的魚類(主要為國家珍稀保護及特有魚類)生存環(huán)境范圍縮小,數(shù)量迅速減少。為此,從北盤江流域開發(fā)特點和保護要求出發(fā),在有效保護國家珍稀保護及特有魚類的基礎上,提出了光照、馬馬崖、董箐梯級水電站聯(lián)合修建魚類增殖放流站的設計方案,供水電工程魚類保護設計參考。

金沙江烏東德水電站的建設對河段水文情勢及水環(huán)境產生了較大影響，從而改變了當?shù)氐聂~類生境。為了探討電站建成后大壩上下游魚類生境的變化以及魚類新的分布格局，在收集河段魚類資料的基礎上，對當?shù)氐聂~類資源和魚類適宜的生存條件進行了分析。結果表明：烏東德水庫建成后，大壩的阻隔效應將使魚類生境片段化和破碎化，下游白鶴灘庫區(qū)適宜流水生境的魚類將大幅減少，其適宜環(huán)境將集中在白鶴灘庫尾不受回水影響河段和部分支流河段，同時，適應緩流、靜水開闊水域生活的魚類將大幅增加，并成為庫區(qū)的優(yōu)勢種。研究結果將有助于烏東德水電站建成后相關水域的魚類保護。

揭示了水電站有壓輸水系統(tǒng)中發(fā)生水力共振的可能性，給出輸水系統(tǒng)水力振動特性的評估方法和水電站可能的水力共振的預測及分析方法，并通過實際水力系統(tǒng)的算例分析說明該方法的應用。

文中通過對宏發(fā)水電站進行水力過渡過程計算,為突破調壓井托馬斷面提供了依據(jù),在降低施工難度,節(jié)約工程投資的同時,保證電站的安全運行。