梯级电站水电开发对水环境的影响研究

张铮

摘要：河流梯级电站开发可为当地带来显著的经济和社会效益。但在电站施工期和运行期会对河流生态造成负面影响，而且这种影响是流域性的。本文通过对某河流域监测和实地调查，分析了梯级水电开发对流域水文，水文及生态水质环境的影响，从而为其他流域河段的开发后环境及水质管理和环境保护提供依据。

关键词：梯级电站，水文，水温，水质

前言：

河流梯级电站开发将为当地带来显著的经济和社会效益。但是，在电站施工期和运行期会对河流生态造成负面影响，而且这种影响是流域性的。水电开发改变了河流的自然属性，对河流从上游到下游都产生了各种不同程.度的影响，包括河道形状的改变，河流连续体中断，以及生态系统结构破碎化等。例如:因为水库引水形成由闸坝至厂房之间的河段减水、脱水;下游水文情势的影响;水库兴建也会影响天然河道的年内及年际径流分布、水力特性和热能分布规律，可能改变原有天然河道水温的时空分布，进而对水质产生影响。因此，有必要对河流水环境变化情况进行分析，掌握其变化趋势、特点及规律。本章通过对某河流域监测和实地调查，分析了梯级水电开发对流域水环境的影响，确定流域生态需水量，从而为某河流域管理和环境保护提供依据。

1.对水文情势的影响

以某河各梯级电站运行期间为例进行水文分析，有如下特点:

(1)A水电站运行以来，年内水位变化规律性较强，年内水位最小值与最大值在死水位2060 m至正常蓄水位2140 m间变动。从总体趋势来看，水位从年初开始下降，3月- 4月降至死水位附近，随即开始蓄水，至10月和11月间升至正常蓄水位附近。水库多年平均水位年内变化幅度71.6 m.

(2)该流域四座水电站为日调节水库，运行期，各水库年内水位变化幅度很小，该水库水位变幅仅1.3 m,小关子水库为0.9 m,铜头水库为2.0 m，雨城水库为1.7 m。从水位年内变化趋势来看，该水库的水位都是年初开始逐渐下降，在汛期5月-7月达到最低点，随后开始上升，回到正常蓄水位左右;雨城水库的水位则是从年初开始下降，至11月才逐渐回升。.

引水式电站的运行对下游河道径流量也有较大的影响，运行期间，各梯级电站大坝至下游厂房间都将形成减水河段。其中，坝下河段将只有电站生态流量泄放口泄放的生态流量，形成第- -段严重减水河段。根据调查，四个引水电站中A电站和B电站设有专门的生态流量泄放措施，因此，这两个电站都会形成减水河段。小关子电站和铜头电站由于建设时间较早，工程未设置专门的生态流量泄放措施，工程运行发电过程中，枯水期没有下泄过生态流量，丰、平水期则有弃水。生态流量泄放口”下游河段逐渐有支流汇入，对减水河段进行补水，对河段的水量恢复起到重要的作用，形成了第二段减水河段，此段河段到电站厂房尾水退水口为止，流量有所恢复。电站厂房尾水退水口下游河段，流量完全恢复。

2.对水温的影响

2013年11 月，A水库附近气温8.5-9C;水库表层水温与库尾水温无明显差别;库中处库表水温10.8C 与库底水温11°C接近，均低于5-30m处的水温，相差约0.5"C;坝前库表底水温相差仅0.7C。2014年1月:气温进一步下降，昼间最高温度8-10C，早晚温度可低至3C以下:库尾蚂蝗沟和库尾卡日沟水温相差较大，两支流交会后进行掺混，使得库尾水温重新分布:库中处库表水温7.2°C库底水温7.3"C接近，均略低于5-40m处的水温7.4C;坝前左侧库表底水温相差2.1"C，坝前右侧库表底水温相差0.1"C左右。

2014年4 月:进入春季，气温已上升至16.5-23C， 水温受气温影响呈现明显上升趋势;监测期间A水库已经实施完汛期前放水，正在重新蓄水，水位相比2014年1月下降了约60m，最深处仅30m; 库区水温从表面往下持续下降，表层水温12-13"C，底层水温约8C.2014年7月:监测时段气温26-34C,水温受气温影响较大，表层水温明显高于深层水温，库区出现水温分层现象，坝前和库中表层10m水温下降较快，分别为5.2"C和 5.6C。随着水深增加，水温缓慢下降，40m以下下降极缓慢(每10m仅下降约0.1-0.2C)，80m 以下降至10.7C。 库尾卡日沟表层水温比库中高2.1C，表层10m下降5.3"C;库尾蚂蝗沟水温比库中表层水温低1.0C。

根据本次研究过程中的4次实测水温结果，得知A水库春、夏季有分层现象，秋、冬季没有分层情况。

3.对水质的影响

电站建设对水质有- -定影响。对于明治水电站、A水电站，电站建设前后水体pH值没有明显的改变，但水体DO值有一定程度升高。 对于宝兴水电

站，电站建设前后pH值总氮变化不明显，但总磷和CODar明显降低。

图1水电站建设前后PH值和DO值变化情况

工程运行期各梯级电站坝下都形成了减水河段，河道内流量的大量减少，

流速的降低，导致水体自净能力下降，减水河段水质受到一定的影响。根据各

电站减水河段污染源分布和河段支流补水情况的不同，减水河段水质受到影响

的程度也不尽相同。

(1)A电站

A电站减水河段两岸无工业企业，天然植被较好，水源涵养力强，农业

生产水平低，生活污水量很少且排放分散，大多经土壤渗滤后进入水体，对河

流水质影响甚微。因此，虽然电站运行后在坝下形成了减水河段，但由于入河

污染物负荷很小，加，上A电站下游减水河段支流补水情况较好，因此河流水

质的影响很小。根据地表水水质的监测成果，坝下10 km、20 km以及尾水口下

游2 km三个监测断面的水质除粪大肠菌群为II类标准外，其余监测指标均达到

了I类水质标准要求。这表明A电站建成运行后，下游减水河段水质并未受

到较大影响，相反较建库前有所改善。

(2)B电站

根据电站下游减水河段地表水水质的监测成果，尾水出口上游50 m断面除

总氮外，其余水质监测指标均能达到I类水标准要求。这表明A电站建成运后，下游减水河段水质并未受到较大影响，水质仍较好，并未产生水质恶化的情况。

4.结论

(1)梯级电站蓄水运行后，受影响河段由建设前的河道急流型转变为受人工调控

的湖库缓流型，水位变幅较原天然河道有所增加。库区年内水位变化规律性较强，各水库年内水位变化幅度变小。

(2)各梯级电站运行对下游河段产生减水影响，在大坝至下游厂房间形成了减水

河段，减水影响尺度与坝前坝后水位差有关。

(3)根据对梯级电站中A、铜头两座高坝大库的水温实测结果，A水库库区

水温无明显分层现象，铜头电站水库水温结构为完全混合型，水温无分层现象。A电站尾水口下游河段水温高于天然河道，增温区间为3.6C- -5.2C，尾水口附近河道比天然河道高3.0C。

(4)梯级电站建库对水质有一定影响，电站建设前后水体pH值没有明显的改变，但水体DO值有-定程度升高。

5.参考文献

[1]徐志,马静,贾金生,张莹,王菲.水能资源开发利用程度国际比较[J].水利水电科技进展,2018,38(01):63-67.

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