流量節(jié)點(diǎn)圖在金水河流域梯級(jí)電站規(guī)劃環(huán)評(píng)中的應(yīng)用

張剛

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安 710001）

1 概述

1.1 規(guī)劃河段電站概況

金水河是漢江北岸穿越佛坪、洋縣兩縣的一級(jí)支流，發(fā)源于秦嶺主脊興隆嶺、黃桶梁至光頭山一線，全長(zhǎng)151 km，流域面積720 km2，平均坡降24譯，金水河干流有兩條支流分別是：右岸的西河和左岸的呂關(guān)河，全流域水能理論蘊(yùn)藏量90.39 MW，其中可開(kāi)發(fā)44.9 MW。金水河在佛坪縣境內(nèi)的總長(zhǎng)約120 km，流域面積507 km2，占全流域面積的70.4%。金水河佛坪段規(guī)劃三級(jí)電站：分別是支流西河一級(jí)（西花水電站）；干流金水河一級(jí)（沙梁水電站）；支流呂關(guān)河一級(jí)（四川庵水電站）?？傃b機(jī)容量為21.5MW，多年平均總發(fā)電量為8 634 kW·h。3座電站均屬于徑流引水式電站，各電站的組成如下。

西花水電站由4部分組成，從上至下分為：攔河拱壩工程、跨金水河流域調(diào)水工程、引水隧洞工程和發(fā)電廠房，其中攔河拱壩工程和跨流域引水工程為水源工程均屬于漿砌石混凝土壩。引水隧洞位于西河的左岸，長(zhǎng)度10.2 km；跨金水河調(diào)水隧洞經(jīng)3.72 km于西河引水隧洞匯合。

沙梁水電站由3部分組成，從上至下分為：翻板攔河壩工程、引水隧洞工程和發(fā)電廠房。引水隧洞位于金水河的右岸，總長(zhǎng)度3.95 km；

四川庵水電站由3部分組成，從上至下分為：底格柵堰溢流壩工程、引水隧洞工程和發(fā)電廠房組成。引水隧洞位于呂關(guān)河的左岸，總長(zhǎng)度2.15 km。各電站的相對(duì)位置見(jiàn)圖1。

1.2 各壩址處水文現(xiàn)狀

金水河流域無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料，在金水河西邊與其相鄰的酉水河上設(shè)有酉水街水文站，酉水河氣候、下墊面條件與金水河相似，兩河又自北而南平行匯入漢江，在《漢中地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》中，屬同一水文分區(qū)（漢江北區(qū)）。故選用酉水街水文站作為金水河水文分析計(jì)算的參證站經(jīng)推求金水河支流西河在西花電站壩址處的多年平均徑流量2.13億m3，金水河干流上游西花調(diào)水低壩處的多年平均徑流量0.46億m3；金水河干流下游沙梁電站壩址附近的多年平均徑流量2.04億m3；金水河支流呂關(guān)河四川庵電站壩址處的多年平均徑流量0.25億m3。

圖1 規(guī)劃電站位置圖

各梯級(jí)電站多年平均流量見(jiàn)表1。

2 減脫水段生態(tài)基流分析

規(guī)劃方案實(shí)施后，形成4個(gè)非連續(xù)減水段，第1段西花拱壩以下至西花電站廠房減水段14 km，第2段西花調(diào)水低壩至西河入金水河口減水段11 km，第3段沙梁翻板壩至沙梁電站廠房減水段4 km，第4段四川庵低柵溢流壩至呂關(guān)河入金水河口減水段3.6 km。在平、枯水期減水段內(nèi)河道流量明顯減少，為確保河道原有生態(tài)功能，應(yīng)在規(guī)劃實(shí)施后保證河道生態(tài)基流。

生態(tài)基流指為維持河床基本形態(tài)、防止河道斷流、保持水體天然自?xún)裟芰捅苊夂恿魉w生物群落遭到無(wú)法恢復(fù)的破壞而保留在河道中的最小水（流）量。根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)水電水利建設(shè)項(xiàng)目水環(huán)境與水生生態(tài)保護(hù)技術(shù)政策研討會(huì)會(huì)議紀(jì)要的函》（環(huán)辦函【2006】11號(hào)），“維持水生生態(tài)系統(tǒng)所需最小水量一般不應(yīng)小于河道控制斷面多年平均流量的10%”。根據(jù)水文分析的各壩址處多年平均流量，4段減脫水段的最小生態(tài)流量見(jiàn)表2。

表1 各梯級(jí)電站多年平均流量表

表2 各減脫水段下泄最小生態(tài)流量表 m3/s

同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)各小支流進(jìn)行水文面積比擬計(jì)算，金水河一號(hào)小支流多年平均流量為0.02 m3/s，西河一號(hào)小支流多年平均流量為0.3 m3/s，西河二號(hào)小支流多年平均流量為0.2 m3/s，西河三號(hào)小支流多年平均流量為0.1 m3/s。

3 流量節(jié)點(diǎn)圖應(yīng)用

經(jīng)過(guò)對(duì)以上3座電站4個(gè)減脫水段的的分析，繪制流量節(jié)點(diǎn)圖步驟如下：

1）量取西花調(diào)水低壩至金水河佛坪段干流總長(zhǎng)度長(zhǎng)度，作為橫軸；

2）以多年平均流量作為縱軸，分析最大流量數(shù)值，縱軸應(yīng)標(biāo)注到最大流量處；

3）分段量出小支流進(jìn)入干流的距離；

4）根據(jù)綜合數(shù)據(jù)繪制金水河流量節(jié)點(diǎn)圖，見(jiàn)圖2。

圖2 金水河干流流量節(jié)點(diǎn)圖

3.1 金水河干流流量節(jié)點(diǎn)圖分析

說(shuō)明：經(jīng)過(guò)地形圖上測(cè)量，從金水河引水低壩壩址到金水河出佛坪段界總計(jì)18 km，期間生態(tài)流量經(jīng)過(guò)7段變化。下面分別進(jìn)行詮釋?zhuān)?/p>

第1段，為西花調(diào)水低壩預(yù)留的最小生態(tài)流量0.15 m3/s，長(zhǎng)度0.3 km；

第2段，起點(diǎn)為金水河一號(hào)小支流匯入金水河后，末端西河入金水河口處，長(zhǎng)度為10.7 km，流量為金水河一號(hào)小支流多年平均流量（0.02 m3/s）加西花調(diào)水低壩預(yù)留的最小生態(tài)流量（0.15 m3/s）之和0.17 m3/s；

第3段，起點(diǎn)為西河入金水河口處后，末端沙梁翻板壩址處，長(zhǎng)度為0.3 km，流量為西河多年平均流量（3.53 m3/s）和西花調(diào)水流量（1.37 m3/s）再加第2段最小生態(tài)流量（0.17 m3/s）之和5.07 m3/s；

第4段，沙梁電站壩址下泄的最小生態(tài)流量0.68m3/s，長(zhǎng)度1.7km；

第5段，起點(diǎn)為呂關(guān)河入金水河口處后，末端四川庵水電站尾水前處，長(zhǎng)度為0.2 km，流量為呂關(guān)河減脫水段下泄最小生態(tài)流量多年平均流量（0.08 m3/s）加第4段最小生態(tài)流量（0.68 m3/s）之和0.76 m3/s；

第6段，起點(diǎn)為四川庵水電站尾水后，末端沙梁水電站尾水前處，長(zhǎng)度為2.8 km，流量為四川庵水電站尾水流量（0.74 m3/s）加第5段最小生態(tài)流量（0.76 m3/s）之和1.5 m3/s；

第7段，起點(diǎn)為為沙梁水電站尾水后，末端金水河出佛坪縣境，長(zhǎng)度為2.5 km，流量為沙梁水電站尾水流量（5.27 m3/s）加第6段最小生態(tài)流量（1.5 m3/s）之和6.77 m3/s，亦即截至沙梁水電站尾水以上所有金水河流域面積之內(nèi)的流量之和6.77 m3/s。

3.2 西河支流流量節(jié)點(diǎn)圖分析

圖3中西河支流分析范圍自西花拱壩到西河入干流金水河口總計(jì)14.5 km，期間生態(tài)流量經(jīng)過(guò)5段變化，下面分別進(jìn)行詮釋。

圖3 西河支流流量節(jié)點(diǎn)圖

第1段，為西花拱壩攔河壩預(yù)留的最小生態(tài)流量0.35 m3/s；

第2段，起點(diǎn)為西河一號(hào)小支流匯入西河后，末端為西河二號(hào)小支流匯入西河之前，長(zhǎng)度為5.5 km，流量為西河一號(hào)小支流多年平均流量（0.3 m3/s）加西花拱壩攔河壩預(yù)留的最小生態(tài)流量（0.35 m3/s）之和0.65 m3/s；

第3段，起點(diǎn)為西河二號(hào)小支流匯入西河后，末端為西河三號(hào)小支流匯入西河之前，長(zhǎng)度為1.0 km，流量為西河二號(hào)小支流多年平均流量（0.2 m3/s）加前面最小流量（0.65 m3/s）之和0.85 m3/s；

第4段，起點(diǎn)為西河三號(hào)小支流匯入西河后，末端西花電站廠房尾水排除出前，長(zhǎng)度為7.0 km，流量為西河三號(hào)小支流多年平均流量（0.1 m3/s）加前面最小流量（0.85 m3/s）之和0.95 m3/s；

第5段，起點(diǎn)為西花電站廠房尾水后，末端直至西河入干流金水河，長(zhǎng)度為0.5 km，流量為金水河跨流域引水流量（3.97 m3/s）加前面最小流量（0.95 m3/s）之和4.92 m3/s。

3.3 呂關(guān)河支流流量節(jié)點(diǎn)圖分析

圖4中呂關(guān)河支流分析范圍自四川庵?jǐn)r河壩到呂關(guān)河入干流金水河口總計(jì)3.8 km，期間沒(méi)有小支流匯入，僅為最小下泄生態(tài)流量0.08 m3/s；減脫長(zhǎng)度3.8 km。

圖4 呂關(guān)河支流流量節(jié)點(diǎn)圖

4 結(jié)語(yǔ)

流量節(jié)點(diǎn)圖是引水式水電站工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)必需繪制的圖件之一，它能準(zhǔn)確、簡(jiǎn)明和詳細(xì)地分段分點(diǎn)表示出各減脫水段的下泄最小生態(tài)流量，它為下一步工程施工的環(huán)境監(jiān)理、竣工驗(yàn)收和環(huán)保執(zhí)法部門(mén)的后期環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了應(yīng)有的技術(shù)支撐，可見(jiàn)只有認(rèn)真做好流量節(jié)點(diǎn)圖才能為生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[1]李?lèi)?ài)貞,周兆駒,林國(guó)棟，等.環(huán)境影響評(píng)價(jià)實(shí)用技術(shù)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.