現(xiàn)行水庫調(diào)度方法改善論文
時間:2022-09-28 11:17:00
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摘要:現(xiàn)行水庫調(diào)度方式以防洪調(diào)度與興利調(diào)度為主,沒有考慮生態(tài)因素。本文分析了現(xiàn)行水庫調(diào)度方法的不足,指出水庫調(diào)度應(yīng)兼顧河流生態(tài)系統(tǒng)需求,實現(xiàn)水庫生態(tài)調(diào)度。分析介紹了生態(tài)調(diào)度所包含的內(nèi)容:水量調(diào)度、泥沙調(diào)度、水質(zhì)調(diào)度、控制因子調(diào)度。
關(guān)鍵詞:水庫生態(tài);生態(tài)調(diào)度:生態(tài)系統(tǒng)
一、引言
大型水利工程譬如水庫的建設(shè),使人們能夠?qū)λY源進(jìn)行更加有效的管理和利用,興利除弊,造福人類,同時水庫建設(shè)對生物群落和生態(tài)系統(tǒng)造成了不可避免的影響。并由此引出了水庫的“生態(tài)調(diào)度”概念。
二、水庫建設(shè)和現(xiàn)行調(diào)度方式對河流生態(tài)的影響
水庫建設(shè)影響千萬人的生命和財產(chǎn),具有防洪、航運、供水、發(fā)電、控制水質(zhì)和改善水景觀等綜合用途,帶來了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益;另一方面,密集的水庫建設(shè)會對河流生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一系列的影響。眾多研究認(rèn)為,水庫建設(shè)運行改變河流天然情勢,影響河流泥沙、水質(zhì),造成河流生態(tài)系統(tǒng)多樣性的下降。
現(xiàn)行的水庫調(diào)度方式主要有兩大類,即防洪調(diào)度和興利調(diào)度?,F(xiàn)行水庫調(diào)度方式的主要缺陷是,只注重發(fā)揮水庫的社會經(jīng)濟(jì)功能,力求經(jīng)濟(jì)利益的最大化,但是忽視對于水庫下游及庫區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)需求。主要表現(xiàn)在以下方面。
(一)水庫下泄流量
以發(fā)電為主要功能的水庫,在進(jìn)行發(fā)電和擔(dān)負(fù)調(diào)峰調(diào)度運行時,發(fā)電效益優(yōu)先,往往忽視下游河流廊道的生態(tài)需求,下泄流量無法滿足最低生態(tài)需水量要求。另外,在我國北方,水庫的興建為發(fā)展灌溉事業(yè)和供水提供了巨大機(jī)會。但是,通過水庫和閘壩大量引水,導(dǎo)致下游河道斷流、干涸。河流生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞。
(二)水文情勢變化對于生物的影響
水文情勢指水文周期過程和來水時間。在數(shù)以幾十萬年甚至數(shù)百萬年的河流生態(tài)系統(tǒng)演變過程中,河流年內(nèi)徑流的水文過程是河流水生動植物的生長繁殖的基本條件之一。
河流建設(shè)大壩以后,水庫按照社會經(jīng)濟(jì)效益原則和既定的調(diào)度方案實施調(diào)度,改變河流水量的時空分布。無論是發(fā)電、供水還是灌溉等用途,都趨于使水文過程均一化。改變了自然水文情勢的年內(nèi)豐枯周期變化規(guī)律,這些變化嚴(yán)重影響了生態(tài)過程。
(三)水庫水溫分層影響
多數(shù)水庫都有垂向水溫分層現(xiàn)象。水庫水體的水溫分層現(xiàn)象對于魚類和其他水生生物都有不同程度的影響。以三峽工程為例,據(jù)測算,三峽蓄水后水體出現(xiàn)溫度分層現(xiàn)象。由于下泄水量的水溫低于建壩前的狀況,使壩下游的“四大家魚”的產(chǎn)卵期推遲20d。
(四)泥沙分配問題
水庫的調(diào)蓄作用改變了天然河流的年徑流分配和泥沙的時空分布,汛期洪峰削減,枯季流量增大,大量泥沙在庫區(qū)淤積,嚴(yán)重影響水庫壽命和工程效益的發(fā)揮,同時還引起庫區(qū)生態(tài)與環(huán)境的復(fù)雜問題。
另外,由于水庫的攔沙作用,泥沙在水庫中淤積,造成水庫下泄水流含沙量降低,可能使海岸線向陸地蝕退,造成河口萎縮。
(五)庫區(qū)及下游水質(zhì)
水庫建成蓄水后,原來河流的水域面積擴(kuò)大,形成淹沒后的庫區(qū),河流的邊界條件改變,原來對河流水環(huán)境造成威脅的污染源成份發(fā)生明顯變化。隨著庫水位的升高,庫區(qū)流速迅速下降。其結(jié)果是減少了對污染物的擴(kuò)散輸移能力和生化降解速率,導(dǎo)致污染物濃度增大。另外,下游河道水量減少,會使水體污染加重。
三、水庫生態(tài)調(diào)度
生態(tài)調(diào)度是伴隨水利工程隊河流生態(tài)系統(tǒng)健康如何補(bǔ)償而出現(xiàn)的一個新概念。它的提出有助于改變?nèi)祟悓?qiáng)加于河流的影響,是對筑壩河流的一種生態(tài)補(bǔ)償。生態(tài)調(diào)度的核心內(nèi)容是指將生態(tài)因素納入到現(xiàn)行的水利工程調(diào)度中去,并將其提到應(yīng)有的高度,根據(jù)具體的工程特點制定相應(yīng)的生態(tài)調(diào)度方案。生態(tài)調(diào)度是水庫調(diào)度發(fā)展的最新階段,并自始至終貫穿著生態(tài)與環(huán)境問題,以滿足流域水資源優(yōu)化調(diào)度和河流生態(tài)健康為目標(biāo)。
四、水庫生態(tài)調(diào)度的內(nèi)容
(一)水量調(diào)度
水庫通過其調(diào)蓄作用改變了河流的水量時空分布,影響了河流的天然徑流模式,使下游河道短期的和長期的流量減少,甚至斷流,嚴(yán)重威脅河流的生態(tài)健康。另外,水庫的調(diào)洪作用使自然洪水脈沖式周期被人為平均化,使得物質(zhì)循環(huán)的減弱甚至中斷,影響水生生物的產(chǎn)卵和生長。
因此以盡量維持河流的自然水文特征為目的的水量生態(tài)調(diào)度要達(dá)到以下2個目標(biāo),一是保證最小生態(tài)徑流量,二是營造接近自然態(tài)的水文情勢(洪水過程)。前者在汛期與非汛期都應(yīng)保證,后者應(yīng)該在防洪和維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康之間尋求一平衡點。
1、保證最低生態(tài)需水量
最低生態(tài)需水量是指在受人類活動影響的情況下,河流為保證生態(tài)穩(wěn)定所需要的水量。生態(tài)調(diào)度要滿足河流一定的生態(tài)需水要求,維持河流生態(tài)平衡,不允許時段下泄的徑流量小雨最低生態(tài)需水量。
河流生態(tài)需水量的確定應(yīng)根據(jù)河流所在區(qū)域的生態(tài)功能要求,即生物體自身的需水量和生物體賴以生存的環(huán)境需水量確定。河流生態(tài)需水量不但與河流生態(tài)系統(tǒng)中生物群體結(jié)構(gòu)有關(guān),而且還應(yīng)與區(qū)域氣候、土壤、地質(zhì)和其他環(huán)境條件有關(guān)。
2、營造接近自然態(tài)的水文情勢
通過營造自然洪水過程,改變現(xiàn)行水庫調(diào)度中水文過程均一化的傾向,模擬自然水文情勢的水庫泄流方式,為河流重要生物繁殖、產(chǎn)卵和生長創(chuàng)造適宜的水文學(xué)和水力學(xué)條件,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。
(二)泥沙調(diào)度
為緩解水庫淤積,水庫可按“蓄清排渾”、調(diào)整泄流方式以及控制下泄水量等方式。通過調(diào)整出庫水流的含沙量和流量過程,盡量降低下游河道沖刷強(qiáng)度。減少常規(guī)調(diào)度情況出庫水流對下游河道沖刷并延緩其進(jìn)程,以減小不利影響。如三峽水庫通過采取“蓄清排渾”的調(diào)度運行,降低泥沙淤積,延長水庫壽命。
(三)水質(zhì)調(diào)度
水質(zhì)良好是河流生態(tài)健康的重要標(biāo)志。為防止水庫水體的富營養(yǎng)化,可通過改變水庫的調(diào)度運行方式,在一定的時段降低壩前蓄水位,緩和對于庫岔、庫灣水位頂托的壓力,使緩流區(qū)的水體流速加大,破壞水體富營養(yǎng)化的條件。也可以考慮在一定時段內(nèi)加大水庫下泄量,帶動庫區(qū)內(nèi)水體的流動,達(dá)到防止水體富營養(yǎng)化的目的。可利用水庫調(diào)度對水資源配置功能,蓄豐泄枯。增加枯水期水庫泄水量,從而顯著提高下游河道環(huán)境容量,改善水質(zhì)。從而有效緩解河流水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象,控制藍(lán)藻和“水華”的暴發(fā)。
(四)控制生態(tài)因子調(diào)度
如單項的水溫、流速、流量等生態(tài)因子調(diào)度。以水溫為例,根據(jù)水庫水溫垂直分層結(jié)構(gòu),結(jié)合下游河段水生生物的生物學(xué)特性,調(diào)整利用大壩不同高程的泄水孔口的運行規(guī)則。公務(wù)員之家
高壩水庫泄水,因水流消能導(dǎo)致氣體過飽和,對于水生生物產(chǎn)生不利影響。針對這個問題,可以在保證防洪安全的前提下,延長泄洪時間,適當(dāng)減少下泄最大流量。研究優(yōu)化開啟不同高程的泄流設(shè)施,使不同摻氣量的水流摻混。
五、結(jié)語
在水庫運行與管理過程中,強(qiáng)調(diào)水利工程的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的同時,應(yīng)將生態(tài)效益提高到應(yīng)有的位置。對水庫實施生態(tài)調(diào)度,以保護(hù)河流流域生態(tài)系統(tǒng)的健康。