某已建水电站病害整治期的生态流量保障方案研究

杨丽娟，罗茂盛，马思伟

(四川省水利科学研究院，成都，610072)

0 引言

生态流量是为保障河流环境生态功能、维持水资源可持续开发利用，用以维持或恢复河流生态系统基本结构与功能需要的最小流量。在已建水电站的病害整治过程中，如不采取措施，往往会造成电站下游河段减脱水、扰动鱼类洄游甚至破坏水生动植物栖息地等一系列生态问题[1]。为保障河流生态系统的健康及可持续发展，已建水电站在病害整治期要根据工程实际，采取相应措施保证一定的下泄生态流量。

根据《四川省水电站下泄生态流量监管和考核工作制度(试行)》(川水函〔2021〕738号)的要求，如果的确因为工程整治，在病害整治期间无法保证足量下泄生态流量的工况下，需要考虑导流措施，最大可能地保证下泄生态流量。本文以某已建水电站病害整治为例，研究水电站在病害整治期的生态流量保障方案。

1 工程概况

某已建水电站地处四川省甘孜州九龙县境内的雅砻江左岸一级支流九龙河干流上。是九龙河干流中下游河段梯级开发的第五个梯级电站，也是该河段最后一级梯级电站。该水电站首部枢纽病害整治工程在2021年冬开工建设，利用一个枯水期完成整治工作。根据病害整治方案，在整治期内需要无水施工，会影响生态流量的泄放。在保证施工安全的前提下，根据施工场地的实际情况，最大限度地保护河道生态功能，多方案比较可以下泄的最大流量，以此开展某已建水电站病害整治期的生态流量保障方案研究。

水电站闸坝下游消能塘宽22.8m，占整个闸坝下游河床宽度32.8m的70%，左右仅余4.0m宽马道，病害整治项目施工作业面窄，且消能塘底坡1∶6，与水流方向相反，消能塘最低处距河床上左右侧马道高差为5.0m。生态流量泄放设施设置在右岸泄洪闸右侧，生态流量经消力池下泄。泄放管进口与挡水坝段上游面平齐，泄放管出口设在泄洪闸下游右岸导水墙处，在放水管上设有1只电动轻便旋切阀作为工作闸门，工作阀前设一套检修阀门。泄放生态流量采用阀门控制，阀门与泄放喇叭口为一体化设备。

图1 某水电站坝址枢纽鸟瞰

根据国家环保总局批复的该水电站闸址下泄生态流量具体方式见表1。

表1 生态流量泄放方式

水利部长江水利委员会批复中要求的该水电站闸址下泄生态流量为：汛期(6月-11月)10.7m3/s，枯期(12月-5月)8.20m3/s。

2 病害整治期常用生态流量泄放方案

根据设计院出具的该水电站闸坝下游消能塘维修及技改设计消能塘维修设计报告，消能塘病害整治方案采用环氧砂浆，为确保环氧砂浆的施工质量，且施工时间短，施工要求整个施工场地为干燥、无水环境。水电站已建生态流量泄放设施设置在右岸泄洪闸右侧，生态流量经消力池下泄，无法满足整治期施工环境要求，需拟定新的生态流量保障方案。

已建水电站病害整治期的生态流量保障方案应充分考虑工程特点和施工组织，采用最为简便经济的泄放方式。当采用特殊生态补水措施时，应充分论证泄放方案的安全性和可靠性，并在保证工程质量的前提下实施[2]。生态泄流设施改造方式主要有：利用泄水建筑物改造、利用放水建筑物改造、利用引(输)水建筑物改造、新增泄流设施等[3]。

根据现场施工条件拟定了两个生态流量保障方案：一是消能塘上游设置围堰+临时生态流量放水管方案；二是利用原生态流量泄放管方案。

2.1 方案一

方案一为消能塘上游设置围堰+临时生态流量放水管方案。在消能塘上游设置临时围堰，采用两根带法兰的钢丝橡胶管作为临时生态流量放水管。由钢管架设基座布置于消能塘右岸马道，马道边缘设置防护栏。

图2 消能塘上游设置围堰+临时生态流量放水管方案

2.2 方案二

方案二为利用原生态流量泄放管方案。采用在生态放水管出口处浇筑混凝土连接生态流量放水管。混凝土连接段与生态泄流管相接，并且与2#泄洪闸边墩连接。由于现有生态流量泄放装置为一体化设备，在生态流量管尾端施工，会对生态流量泄放装置造成破坏，施工不便。

1）框支框架、底部加强部位剪力墙抗震等级为一级，比A级高等的框支剪力墙结构提高一级，并严格按照规范要求采取构造措施，且10～12层墙肢设置约束边缘构件，加大约束边缘构件的配筋率和体积配箍率；

图3 利用原生态流量泄放管方案

2.3 方案比较

泄流能力：方案一最大下泄生态流量为6.20m3/s，方案二最大下泄生态流量为6.14m3/s。方案二的泄流能力较方案一略小。

投资：方案一投资119.82万元。方案二89.55万元。方案二的投资比方案一少。

安全性：在病害整治期间，方案一上游围堰和生态流量临时生态流量放水管需要经常观测和维护，冲砂闸护坦斜坡和斜坡段边墙开展整治工作，需要布置相应施工通道和设施，右侧马道已被临时泄放生态流量措施使用，施工通道只能在左侧马道布置，施工场地非常紧张。方案二混凝土连接段与已建生态泄流管相接，并且与泄洪闸边墩连接，由于主体工程生态放水管和泄洪闸喇叭口为一体化设备，临时措施连接段施工时对永久生态放水管和泄洪闸边墩和底板容易造成损坏，且支架高度高达7.4m，施工难度大，对主体水工结构运行有扰动，临时措施与主体工程生态放流管相接且拆除时易对主体工程产生损伤，易给后期运行带来隐患。

该已建水电站病害整治期生态流量保障方案对比分析如表2所示。

表2 某已建水电站病害整治期生态流量保障方案对比分析

3 实施效果

本项目选用“消能塘上游设置围堰+临时生态流量放水管泄放生态流量”的生态流量泄放方案，在保障施工安全的基本前提下，同时尽量减少对主体结构的扰动和损伤，在消能塘修复期间最大限度地下泄生态流量，能最大限度地保护河道生态功能。

在病害整治期间，方案一的生态流量放水管下泄6.20m3/s的生态流量，该生态流量大于国家环境保护总局批复的2.41m3/s生态流量要求，接近于水利部长江水利委员会在水资源论证批复的枯期流量8.20m3/s，同时在海漫下游河道还有支沟汇流补充，在3个月施工期内对河道的生态影响较小。

4 结语

已建水电站病害整治期虽然短暂，但断流施工对下游水生态环境影响巨大，为了保障河道健康有序地发展，必须最大可能地保证下泄生态流量。本文的研究成果可供类似工程的生态流量泄放设计参考和借鉴。