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汉江流域水工程生态流量保障实践及思考

2023-05-26陈连军邓瑞邓志民

人民长江 2023年5期
关键词:汉江水电站流域

陈连军 邓瑞 邓志民

摘要:

加强汉江水工程生态流量保障是维系汉江河湖健康、推进汉江生态经济带高质量发展的重要举措。介绍了汉江流域水工程现状,回顾了流域水工程生态流量管理实践与成效,指出了现阶段汉江流域水工程生态流量保障存在的主要问题。从改善水工程生态流量泄放设施、优化水工程调度运行管理、完善水工程生态流量监控体系、强化水工程生态流量监督检查、健全水工程生态流量标准规范等方面提出了思路和建议,以期为加强汉江水工程生态流量管理、复苏汉江流域生态环境提供支撑。

关 键 词:

长江大保护; 汉江流域; 水工程; 生态流量; 水生态环境

中图法分类号: TV72;U64

文献标志码: A

DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.05.014

0 引 言

加强水工程生态流量保障是保障河流生态功能用水需求,维系河湖健康生命[1]的重要举措。《中华人民共和国长江保护法》(以下简称“《长江保护法》”)提出长江干流、重要支流和重要湖泊上游的水利水电、航运枢纽等工程应当将生态用水调度纳入日常运行调度规程,建立常规生态调度机制,对加强水工程生态流量保障提出了要求。2020年,水利部印发《关于做好河湖生态流量确定和保障工作指导意见》,对生态流量目标制定、调度管控、监测监控和考核管理等作出了系统规定,是未来一段时间内指导河湖、水工程生态流量保障管理的规范文件。2022年,水利部水资源管理工作要点提出,有序开展已建水利水电工程生态流量复核,加强生态流量日常监管,印发了《已建水利水电工程生态流量核定与保障先行先试工作方案》,并正在组织起草《水利水电工程生态流量计算与泄放设计规范》《水库生态流量泄放规程》。

汉江是长江的重要支流,是长江流域水资源开发利用程度最高的地区之一。随着社会经济快速发展及南水北调中线工程和丹江口水库加高等水利工程的实施,流域水资源开发利用带来的影响日益显现[2]。汉江生态流量问题引起了学者的关注。李斐等[3]以汉江干流为例提出汉江干流生态流量保障措施;张辉等[4]针对汉江中下游梯级电站开发后水文节律变化造成四大家鱼栖息地生境质量降低的问题,提出了确定满足四大家鱼产卵需求的生态流量过程;胡威[5]开展了基于水华控制的汉江中下游水动力特性及生态流量研究,通过建立的水动力水生态模型识别水华发生的水动力阈值,对各断面水华防控流量进行合理性分析。综上可见,现有研究主要聚焦在河流生态流量的理论研究和保障管理,针对汉江水工程的生态流量研究相对薄弱。

近年来,汉江流域各级政府部门、水工程运行管理单位积极落实生态流量保障举措,组织开展水工程泄放设施改造、生态调度运行等工作,流域水工程生态流量保障工作取得显著成效。但目前部分水工程还存在生态流量泄放设施不满足要求、生态流量调度机制尚未建立等问题。因此,在长江大保护背景下加强汉江水工程生态流量保障和监管成为汉江流域水资源管理保护的工作重点。本文通过回顾汉江流域水工程生态流量管理实践与成效,梳理了现阶段长江大保护对水工程生态流量保障要求以及存在的主要问题,提出加强水工程生态流量保障的建议,以期对后续加强汉江水工程生态流量保障,加快落实《长江保護法》所提出的建立水工程生态流量调度机制[6]要求发挥支撑作用。

1 汉江流域水工程概况

汉江是长江中游左岸最大的支流,干流流经陕西、湖北两省,流域面积约15.9万km2[7]。汉江干支流分布水工程较多,干流已、在建主要水库15座,支流已建主要大型水库6座,其中丹江口水库为汉江流域控制性水利枢纽。按照干支流统筹兼顾的原则,结合现场调研和资料搜集情况,从流域生态环境保护、水资源调节能力和影响等角度对汉江干流丹江口水库工程和孤山航电枢纽典型工程进行介绍。

1.1 丹江口水利枢纽

丹江口水利枢纽位于湖北省汉江干流与支流丹江汇合点下游800m处,距防洪控制点碾盘山 240 km,距河口652 km,控制流域面积95 217 km2。丹江口水利枢纽坝顶高程176.6 m,正常蓄水位170 m,水库调节库容161.22亿~186.97亿m3,为多年调节水库。丹江口水利枢纽为I等工程,工程任务以防洪、供水为主,结合发电、航运等综合利用。工程运行管理单位为汉江水利水电(集团)有限责任公司。

根据《南水北调中线一期工程环境影响复核报告书》,在确定水利枢纽最小生态下泄流量时,一般按90%保证率月平均流量考虑,因此丹江口大坝加高后确定的490 m3/s的下泄流量是合理的,汉江仙桃断面500 m3/s的流量可以满足控制汉江“水华”不发生。根据水利部关于《丹江口水利枢纽调度规程(施行)》的批复(水建管[2016]377号):① 当水库水位位于正常供水区和加大供水区时,丹江口水库的最小下泄流量不小于490 m3/s。② 当水库水位位于降低供水区且库水位低于150 m时,若来水大于350 m3/s,丹江口水库最小下泄流量按不小于490 m3/s控制;若来水小于350 m3/s,丹江口水库最小下泄流量可按400 m3/s控制。正常情况下丹江口水库最小下泄流量通过发电方式满足,非正常情况下通过泄洪设施满足。根据《水利部关于印发第一批重点河湖生态流量保障目标的函》(水资管函[2020]43号),批复了丹江口水库坝下黄家港断面生态基流174 m3/s,最小下泄流量490 m3/s,特枯水年份按400 m3/s控制。

1.2 孤山航电枢纽

孤山航电枢纽位于湖北省十堰市郧西县与郧县交界的汉江干流上,上一梯级为白河水电站,下一梯级为丹江口水利枢纽,开发任务主要为航运,兼顾发电。水库总库容2.12亿m3,正常蓄水位177.23 m,相应库容1.09亿m3;死水位175.00 m,相应库容0.85亿m3,调节库容0.24亿m3,具有日调节能力,库区防洪运行控制水位174.00 m。电站装机180 MW(4×45MW),多年平均发电量5.90亿kW·h。枢纽从左到右布置为:左岸非溢流坝段、船闸、左区泄水闸、生态放水闸坝段、右区泄水闸、电站厂房、右岸非溢流坝段及鱼道等。运行管理单位为汉江孤山水电开发有限责任公司。

根据原湖北省环境保护厅、陕西省环境保护厅《关于汉江孤山水电站环境影响报告书的批复》,提出要制定水库蓄水及运行期下泄流量环保调度方案,蓄水期及运行期通过生态放水闸确保下泄生态环境用水,保障工程运行期5~8月下泄生态流量不低于229 m3/s,其他月份不低于120 m3/s。

在工程生态流量保障方面,孤山公司积极落实环评批复要求,通过生态放水闸确保下泄生态环境用水。在生态放水闸上加装遥感装置,通过安装在主河道标尺上的信号源发送流量信息,根据流量信息,闸门上的遥感装置控制生态放水闸开启大小,从而控制下泄流量,保证电站在不发电的情况下维持120 m3/s下泄流量。此外,建设坝下生态流量在线自动监测系统,从不同角度进行监测控制,摄像头监控实时画面与工程总调度室采取无线连接。

2 汉江水工程生态流量保障现状与成效

2.1 水工程生态流量目标确定

生态流量目标是生态流量保障工作的基础。水利部先后印发4批重点河湖生态流量保障目标,确定了汉江干流汉中、皇庄、黄家港,汉江支流夹河上津,堵河鄂坪、潘口、黃龙滩,白河鸭河口等生态流量目标,组织编制了《汉江流域生态流量保障实施方案》《汉江流域跨省支流生态流量保障方案》。湖北省印发《湖北省“荆楚安澜”现代水网规划》《湖北省关于公布2020年全省水工程生态基流重点监管名录的通知》,提出了汉江干流、支流以及石河畈水库、姚河水库、肖家爬水库、冢子湾水库、狮子岩水库等重要水工程生态基流目标。陕西省印发《褒河生态流量(水量)保障实施方案(试行)》,确定了褒河江口、石门断面生态流量目标。基于2021年实测流量资料分析,各断面生态流量满足程度均达到90%以上[8]。流域部分已批复生态流量目标及满足程度见表1。

2.2 水工程生态流量监测监控

汉江流域各省积极开展水工程生态流量监测监控工作。湖北省对小水电站生态泄流实施远程监控,建立水电站生态流量泄放监测预警机制,在宜昌市选取了引水式、坝后式、混合式3类共4座水电站开展生态流量泄放远程监测管理试点,140座水电站实现了生态流量泄放远程监控。陕西省启动了生态流量监管平台建设前期工作,该平台作为陕西省水利信息化子系统,与防洪、灌溉、河湖长制等平台共享、兼容,实现对水工程生态流量监测监控。

2.3 探索水工程生态流量调度

水利部批复实施《汉江洪水与水量调度方案》,针对保障生活、工业和河道生态用水需求,提出水工程调度要求。长江水利委员会(以下简称“长江委”)以河流年度水量调度计划工作为抓手,开展汉江流域年度水量调度计划管理工作,河湖生态流量保障得到落实。陕西省印发《基于生态流量保障的水量调度方案》,提出了基于生态流量保障的汉江水量调度方案,非汛期联合调度石泉电站、喜河电站、安康电站等电站工程,保障安康、白河断面80 m3/s,120 m3/s最小下泄流量。

2.4 水工程生态流量监督管理

开展小水电生态流量监管。水利部积极组织开展长江经济带小水电生态流量问题清理整改督查,推进小水电生态流量泄放改造。陕西省印发《陕西省小水电站生态流量监督管理指导意见》,进一步明确监测监控设施建设内容,对落实监管责任提出了要求,规范小水电站生态流量建设运行管理工作。

出台法规文件规范生态流量管理。长江委印发实施《水利部长江水利委员会河湖生态流量监督管理办法(试行)》,提出水工程运行管理单位应当落实生态流量泄放措施,将生态用水调度纳入日常运行调度规程。湖北省出台《湖北省水库管理办法》,明确水库管理单位重点保障枯水期生态基流;实施《湖北省汉江流域水污染防治条例》,将水电站生态流量监督管理纳入目标考核内容,严格执行流域水量分配,建立生态流量监控系统。

加强汉江水电站生态流量监督检查。长江委及流域各省积极开展生态流量监督检查,对汉江流域水电站最小流量下泄情况进行了检查,对下泄生态流量工程措施、监控措施和下泄生态流量情况进行现场查勘,加强水电站问题整改。

3 存在的问题

3.1 生态流量泄放设施需要完善

部分水电站缺乏生态流量泄放设施。流域内部分水电站由于建设较早,未设置生态流量泄放设施,比如鸭河口水库规划设计时无生态供水项目,无专门生态流量供水口,目前只能通过水电站机组放水,一定程度上影响水库其他供水任务。玉皇滩水电站泄放措施需要落实,原径流式电站或水库利用生态冷却水等弃水和闸门调控难以有效控制[9]。部分水电站泄放设施未严格落实生态流量要求。已建有生态流量泄放设施的部分水电站,存在未能严格按照标准泄放生态流量,部分水电站生态流量泄放目前主要通过闸门下泄,下泄水量得不到兴利利用,控制闸门的启闭角度难以精确调节,不利于操作和监控管理。

3.2 生态流量调度管控措施需要加强

部分水工程生态流量流域协同调度和泄放统筹存在困难,尚未建立基于保障生态流量要求的流域工程调度方案,比如汉江薄岭、猛柱山、玉皇滩水电站同属于汉成能源集团运行管理,但目前也尚未制定关于薄岭、猛柱山、玉皇滩水电站生态流量流域协同调度方案。引汉济渭等跨流域调水加剧生态流量保障压力。跨省级市级县级工程泄放和河流调度难统一,存在若上游区县不泄放流量,下游泄放流量难以满足和保障的问题。特别是上游水库无生态流量泄放措施,在不发电的时候,下游梯级电站泄放存在困难,很容易造成空库,水位陡涨陡落。汉江流域生态保护对象、生境类型多样,中下游为四大家鱼等产漂流性卵鱼类的重要产卵场和栖息地,近些年春季水华也有暴发,因此,为保障四大家鱼以及水华防控等敏感保护对象的生态需水要求,亟待建立健全汉江流域敏感生态需水的调度管理机制。

3.3 生态流量监测监控设施需要健全

汉江流域生态流量监测监控体系仍需完善。目前,长江委依托长江生态流量监控平台对流域主要跨省河湖生态流量进行实时监控,但是对于省级重点河湖生态流量信息和省内部分重点工程控制断面监测监控仍不完善。汉江流域缺乏生态流量监测设施。流域内部分农村水电站以引水式为主,受调度运行影响,到枯水季节下泄生态流量不足,导致部分河段减水、脱水甚至干涸,河流自净作用减弱,给生态系统带来一系列不利影响。汉江流域生态流量监测信息计量和传输设施不完善[10]。部分水工程缺乏生态流量泄放自动监测数据,或虽已安装了视频监控设施,但计量设施和网络传输系统不完备,致使生态流量信息传输存在滞后或未有效衔接等问题。汉江流域生态流量监测数据报送机制有待加强[11]。薄岭、猛柱山、玉皇滩等部分水电站虽已按规定下泄生态流量,安装生态流量泄放远程监控和监测设施,但目前监测数据只是上传到县级水行政主管部门,尚未上传到省级水行政主管部门。

3.4 生态流量管理制度需要完善

部分水工程生态流量管理制度缺乏。水利、生态环境、能源等部门在审批水工程时均提出了生态流量管理要求,但是尚缺乏相应制度规范对不同部门管理要求的协调、统筹和监管。此外,水工程生态流量管理制度需要落实,对于违反生态流量管理要求的情况缺乏具有约束力的管控措施。

4 建 议

以《长江保护法》建立水工程生态流量调度机制为目的,统筹好防洪、兴利与生态的关系[12],针对汉江流域水工程生态流量保障的问题,从加强水工程生态流量泄放、调度、监测、监管、标准等方面提出建议,进一步支撑汉江水工程生态流量保障管理,维护汉江河湖生态系统健康,促进汉江流域高质量发展。

4.1 改善水工程生态流量泄放设施

针对汉江流域部分水工程存在的生态流量泄放设施不完善问题提出如下建议:① 可以通过改造电站引水系统、泄洪闸门等措施,推进水工程绿色改造[13],确保水电站稳定足额下泄生态流量。加快推动建立生态流量水电站(或生态机组),通过发电来满足生态流量要求。② 完善生态流量泄放设施,针对汉江流域东郊水库、官沟水库、西河水库等中型水库坝下河道淤积问题,可在下游受影响河段,因地制宜地采取河床清淤整治,或修建亲水性堤坝、生态跌坎、生态堰坝、过鱼设施等生态修复措施,改善拦河闸坝下游河湖水资源条件。③ 开展水工程生态泄流设施、泄放方案、生态泄流测量和数据采集技术研究,构建工程生态需水技术保障体系。

4.2 优化流域水资源调度和水工程调度运行管理

制定汉江流域水工程统一调度管理办法,统筹防洪、发电、供水、灌溉、航运等功能和生态流量保障要求,加强控制断面上游安康水库、白河水库(在建)、丹江口水库、碾盘山水库(在建)等水工程调度,安康水库、丹江口水库等严格执行各自的调度方案。尽快研究建立以丹江口龙头水库为核心,王甫洲、崔家营、新集、雅口、碾盘山、兴隆等枢纽工程共同参与的联合生态调度机制。持续深入开展汉江中下游鱼类繁殖生态调度试验,研究制定合理、可行的联合生态调度方案并有效落实。在汉江流域年度水量调度计划中进一步落实生态流量保障要求[14],落实生态流量监测预警、会商研判和响应处置机制。建立健全汉江流域上下游梯级水电站联合调度或协作机制,比如针对金钱河猛柱山、薄岭和玉皇滩水电站,可以制定梯级水库联合调度方案。优化鄂坪水库、潘口水库的调度管理,保证水库下游生态流量。优化水工程调度运行方式,合理安排拦河设施的下泄水量和流量过程。针对流域水华、四大家鱼等敏感期生态需水要求加强实施水工程生态调度。

4.3 完善水工程生态流量监控体系建设

建立汉江流域生态流量监控平台,加强安康水库等工程下泄流量关键断面监测设施建设。完善流域水工程生态流量控制断面的监控能力建设,加强水工程生态流量控制断面站点布设与监控,更新完善监测设施,确保控制断面下泄流量符合规定的控制指标。加强枯水期生态流量监测监控,提升数据的采集、无线传输技术能力。建立生态流量预警机制,开展预警评估与监督管理[15],对生态流量保障实施情况和各相关信息进行定期或不定期的通报,以促进相关数据和信息的共享。加快完善水工程泄放流量监测数据共享,按相关程序和要求接入县、市、省等各级生态流量监管系统。

4.4 强化水工程生态流量的监管与考核

加强辖区内用水总量控制,对区间河道外重点取用水户进行管控,强化王甫洲、崔家营、雅口、碾盘山等水库调度管理。采用“四不两直”等方式对汉江流域水工程生态流量进行监督检查,对发现的生态流量问题进行整改。将水工程态流量保障工作纳入对各市、县实行最严格水资源管理和河湖长制考核内容,制定汉江流域水工程生态流量保障情况月报、年报等通报制度[16],严格考核评估和监督,鼓励公众参与水工程下泄生态流量监管。

4.5 健全水工程生态流量标准规范

尽快完善水工程生态流量泄放管理实施的可操作性文件,出台水工程生态流量计算与泄放设计相关的技术指南与标准,健全管理制度和监测管理规程[17]。加快推进长江保护法、长江委生态流量监管办法、湖北省水库管理办法等有关生态流量要求实施,强化生态流量制度落实。

5 结 语

水工程生态流量保障是维系汉江流域河湖生态环境的保障,是推进水工程绿色发展的重要举措。本文回顾了汉江水工程生态流量保障现状与成效,剖析了汉江水工程生态流量保障存在的问题,从改善生态流量泄放设施、优化流域水资源调度和水工程调度运行管理、完善水工程生態流量监控体系建设、强化水工程生态流量的监管与考核、健全水工程生态流量标准规范等方面提出意见和建议。未来水电站生态流量要严格落实《长江保护法》要求,建立水工程生态调度机制,保障河湖生态流量,维系流域健康河湖。

参考文献:

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(编辑:黄文晋)

Abstract:

Strengthening the ecological flow guarantee of the Hanjiang River water projects is an important measure to maintaining the health of the Hanjiang River and promoting the high-quality development of the Hanjiang River ecological economic belt.By reviewing the practices and effectiveness of ecological flow management of water projects in the Hanjiang River Basin,we analyze the main problems existing in the ecological flow assurance of water engineering in the Hanjiang River Basin at this stage.The ideas and suggestions are put forward from the aspects of improving the ecological flow discharge facilities of water projects,optimizing the operation and management of water projects,improving the monitoring system for ecological flow discharge of water projects,and strengthening the supervision and inspection of ecological flow of water projects,perfecting related codes for ecological flow.The result can provide support for strengthening the management of ecological flow of water projects in Hanjiang River and reviving the ecological environment of the Hanjiang River Basin

Key words:

Yangtze River Protection;Hanjiang River Basin;water project;ecological flow;water ecological environment

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