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【摘要】通过对广西罗秀河运江引水式水电站坝址下泄最小流量的确定，论述引水式电站下游脱水河段最小流量确定方法，并就如何合理确定最小下泄流量提出自己的一些看法
【关键词】脱水河段坝址下泄最小流量 生态环境用水
中图分类号：X171.1 文献标识码：A 文章编号：
1、问题提出
近年来，随着水利水电工程的不断兴建，山区天然河流连绵蜿蜓的原始状态已不复存在，自然水系被人为分割，特别是大量引水式水电站的修建，大部分水量被引走发电，坝址以下至有支流汇入前的河段，由于水量减少，将会对坝下的生产生活及生态环境产生不利影响。为使不利影响减少，必须在产生减水河段的电站拦河坝处保持一定的下泄流量。如何合理确定下泄流量将是水资源论证工作中一大难题，下泄流量确定过大，势必影响水电站的发电效益，确定过小，又将会对下游生产生活及生态环境产生不利影响，甚至发生水事纠纷。为合理确定引水式水电站引水发电坝址处下泄流量，本文将通过广西运江水电站脱水河段最小流量的确定加以分析和探讨。
2、项目概况
1993年3月，原柳州地区水利电力局组织有关单位共同编制出版了《广西壮族自治区柳州地区大瑶山罗秀河流域水资源开发利用综合规划报告书》，同年12月，广西水利电力厅以桂水电技字（1993）第109号文《关于印发（罗秀河流域水资源开发综合规划研讨会会议纪要）的通知》，规划罗秀河的开发以综合利用为原则，在象州县运江流域滴水河支流和干流就兴建5个引水式水电站。
运江水电站工程位于广西壮族自治区来宾市象州县境内，是径流引水式水电站工程。拦河引水坝位于象州县甫里村附近的柳江支流罗秀河下游，距罗秀镇约7km，距运江镇约20km，坝址以上控制罗秀河流域集雨面积为1560km2。项目的取水过程是通过拦河引水坝将罗秀河来水拦蓄，再通过引水渠道从拦河引水坝引水到麻子厂址，利用水位差进行发电。建设项目位置及流域概况见图2-1。
2-1运江水电站建设项目位置及罗秀河流域概况图
3、坝址处来水量分析
3.1 基本水文资料
罗秀河干流中上游布设有中平水文站，支流金秀河布设有金秀水文站。中平水文站于1957年7月设立，位于象州县中平乡仁义村中平河上，集雨面积596km2。该站自建站至今，期间没有断测和停测，收集有1958～2003年完整的水文资料。金秀水文站于1956年8月设立，位于金秀县金秀镇金秀河上，集雨面积24.8 km2。
3.2 径流系列计算
运江水电站坝址以上控制罗秀河流域集雨面积为1560km2，由于金秀水文站的集雨面积与本工程集雨面积相去甚远；中平水文站集雨面积占工程坝址处集雨面积的38.2%，现具有45年以上实测水文资料。因此本次设计坝址处径流采用中平水文站作为主要参证站。
中平水文站实测多年平均流量为17.9m3/s。运江水电站拦河引水坝坝址处的径流系列是利用参证站中平水文站1958年～2003年共46年的实测年径流系列，采用流域面积比拟法经年降水量修正，得到坝址處实测径流系列。
4、坝址处最小下泄流量常用计算方法
坝下用水主要包括生态环境用水和沿河村屯的生产生活及工业用水。生态环境需水量即维持河道基本功能（防止河道断流、保持水体一定的稀释能力与自净能力）的最小流量。是指维系河流的最基本环境不受破坏所必须在河道中常年流动着的最小水量阈值。需要考虑河流水体维持原有自然景观，使河流不萎缩断流，并能基本维持生态平衡。
根据我国GB3839-83《制定地方水污染物排放标准的技术原则和方法》中规定，一般河流纳污能力计算时，水量条件可采用近10年最枯月平均流量或90％保证率最枯月的平均流量；第三种计算方法是应用美国提出的tennant法，选取“无干扰”系列水量资料，选取多年平均年平均流量的10％～20％作为枯水时段河道的生态环境需水量。
根据以上三种计算方法，运江水电站引水坝址处近10年最枯月平均流量为9.95m3/s，90％保证率最枯月的平均流量为5.96 m3/s，多年平均流量的10％为4.8m3/s。
5、下泄流量的影响因素分析
现对以上三种方法确定的下泄流量对下游生产生活和生态环境以及水电站发电可行性影响进行分析。
5.1 从满足罗秀河水生生物的基本生存条件分析
根据现场调查结果，罗秀河主要浮游植物以绿藻为首位，硅藻次位，优势种类有绿藻门衣藻、水球藻、硅藻门的直链藻、水环藻等；浮游动物主要由轮虫和枝角类的种类组成，其次为原生动物。底栖动物主要有霍甫水丝蚓，摇蚊幼虫、和淡水壳菜等；鱼类以鲤鱼相对较多，还有少量的螃蟹、虾、泥鳅等。在河段内没有发现有大型鱼类产卵场。
坝下减水河段进行现场调查，正值河流偏枯时段，用浮标法进行粗略测量，河水流量约在4.5～5.0 m3/s左右，河流湿周约25m，平均水深达0.25m，流速为1.0 m3/s。此流量能满足各种水生生物的基本生存要求，生态系统总体基本保持平衡。而4.5 m3/s的流量小于上面3种方法确定的最小的流量4.8 m3/s。下泄流量在4.8 m3/s以上时可以满足下游生态用水。
5.2 从对下游生产生活用水的影响分析
（1）生活用水量
坝址至水晶河口罗秀河两岸500m范围内有三里圩、麦棉等11个村庄；水晶河口下游运江河段村屯主要有长塘、牙村等。以上各村主要以井水为饮用水源，仅有运江镇石鼓村委六里屯364人直接以罗秀河为饮用水源，取水方式为掘井和直接挑用河水；六里屯生活取水口在坝址下游6.3公里罗秀河右岸边，用水量参照《广西水资源综合规划第一阶段水资源开发利用情况调查评价成果》中象州县的用水指标，农村人口平均用水定额170L/人.d，另加上用水定额的20％以保证，则用水量约200 L/人.d，。该村的日平均取水量为74.3 m3/d，折合成平均流量约为0.00086m3/s。
（2）农业灌溉用水量
农业灌溉用水以水库水为主，以罗秀河水为灌溉用水的取水设施有：鸡冠电灌站、古音水轮泵站和志高电灌站。以上灌区水田面积为2309亩，灌区农业灌溉用水定额采用《广西水资源综合规划第一阶段水资源开发利用情况调查评价成果》中象州县的用水指标，保证率p=85%综合灌溉定额930m3/亩.年，则灌区用水量为111.97万m3，灌溉期以5～10月共6个月计，折算成流量约0.072m3/s。
（3）工业用水量
运江水电站坝下河段沿岸目前无较大大型工业及工业规划，故不考虑工业用水
（4）影响分析
由上述分析可得：坝下生活用水量为74.3 m3/d，平均流量约为0.00086m3/s；农业灌溉年用水量为111.97万m3，主要集中在5～10月，折算成流量为0.072 m3/s，以上两项合计为0.073 m3/s。坝址按照三种方法计算的下泄流量下泄时，坝址至六里屯取水口6.3公里，其间无较大的用水户和取水口，坝址下泄流量远大于取水流量。下泄流量都对六里屯生活及下游抽水灌溉取水没有影响。
5.3 从防治水污染的角度分析
运江水电站坝下河段沿岸目前无较大型工业及工业规划，区域主要污染源为生活污染源和农业源。农业污染源主要为近年来农业普遍使用化学肥料，如氨氮、磷肥等，未被植物吸收而流失至河流中，污染河水，部分农药对鱼类或其他水生生物具有毒性。生活污水中含有有机物、合成洗涤剂和氯化物以及致病菌、病毒和寄生虫卵等，生活污水进入水体，恶化水质，并传播疾病。
河流发生水污染事件的原因主要有两个方面，一是由于河道水量减少，引起河道纳污能力减少，二是排污量超过河道纳污能力。综合项目区实际情况，从防治污染的角度来看，发生水污染事故往往是由于河流水流量减少，水体交换率低而引起的。
结合项目区污水排放的实际情况，对坝址处下泄三种法计算中最小流量4.8 m3/s时预测结果见下表5-1。
表5-1最小下泄流量为4.8 m3/s时，坝下河段水质预测参数及结果
以上预测表明，电站坝址最小下泄流量按照三种方法计算的最小下泄流量下泄时，坝下生活污染物和农业污染物进入罗秀河，充分混和后水质都能达到Ⅲ类水质要求。对下游水质影响不大。
5.4、从对电站运行的可行性影响分析
对于一定的来水来说，下泄流量与电站发电的引用水量成反比，下泄流量确定越大，电站发电引用的水量就越少，电站发电效益越小，电站运行的可行性就越小，反之，下泄流量确定越少，电站发电引用水量就越大，电站发电效益越大，电站运行的可行性就越大。
6、坝址最小下泄流量的确定
综合以上论述，运江水电站坝址处近10年最枯月平均流量9.95m3/s，90％保证率最枯月的平均流量5.96 m3/s，多年平均流量的10％4.8m3/s都能满足下游沿岸村屯的生产生活用水和生态环境用水，结合水电站的发电效益和运行的可行性，取其中最小值4.8m3/s作为坝址处下泄的最小基流量。即运江水电站引水发电后必须保证坝址处最小下泄流量4.8m3/s。
7、引水坝下游合理确定最小下泄流量的建议
引水式水电站引水发电后，致使坝址下游河段水量减少甚至断流，对下游生产生活及生态环境用水造成很大影响，故引水式水电站设计时必须考虑坝址下泄最小流量，减少对下游的不利影响。通过对运江水电站引水发电后，坝址处最小下泄流量的确定及对下游生产生活及生态环境用水的影响分析可知，水电站引水发电后，必须保证坝址下泄基流，最小下泄基流的确定在用常规的计算方法计算基础上，必须做大量的现场调查工作，针对下游生产生活用水及生态环境用水的实际情况，结合水电站的发电效益和运行可行性，才能合理确定坝址处最小下泄流量。
【关键词】脱水河段坝址下泄最小流量 生态环境用水
中图分类号：X171.1 文献标识码：A 文章编号：
1、问题提出
近年来，随着水利水电工程的不断兴建，山区天然河流连绵蜿蜓的原始状态已不复存在，自然水系被人为分割，特别是大量引水式水电站的修建，大部分水量被引走发电，坝址以下至有支流汇入前的河段，由于水量减少，将会对坝下的生产生活及生态环境产生不利影响。为使不利影响减少，必须在产生减水河段的电站拦河坝处保持一定的下泄流量。如何合理确定下泄流量将是水资源论证工作中一大难题，下泄流量确定过大，势必影响水电站的发电效益，确定过小，又将会对下游生产生活及生态环境产生不利影响，甚至发生水事纠纷。为合理确定引水式水电站引水发电坝址处下泄流量，本文将通过广西运江水电站脱水河段最小流量的确定加以分析和探讨。
2、项目概况
1993年3月，原柳州地区水利电力局组织有关单位共同编制出版了《广西壮族自治区柳州地区大瑶山罗秀河流域水资源开发利用综合规划报告书》，同年12月，广西水利电力厅以桂水电技字（1993）第109号文《关于印发（罗秀河流域水资源开发综合规划研讨会会议纪要）的通知》，规划罗秀河的开发以综合利用为原则，在象州县运江流域滴水河支流和干流就兴建5个引水式水电站。
运江水电站工程位于广西壮族自治区来宾市象州县境内，是径流引水式水电站工程。拦河引水坝位于象州县甫里村附近的柳江支流罗秀河下游，距罗秀镇约7km，距运江镇约20km，坝址以上控制罗秀河流域集雨面积为1560km2。项目的取水过程是通过拦河引水坝将罗秀河来水拦蓄，再通过引水渠道从拦河引水坝引水到麻子厂址，利用水位差进行发电。建设项目位置及流域概况见图2-1。
2-1运江水电站建设项目位置及罗秀河流域概况图
3、坝址处来水量分析
3.1 基本水文资料
罗秀河干流中上游布设有中平水文站，支流金秀河布设有金秀水文站。中平水文站于1957年7月设立，位于象州县中平乡仁义村中平河上，集雨面积596km2。该站自建站至今，期间没有断测和停测，收集有1958～2003年完整的水文资料。金秀水文站于1956年8月设立，位于金秀县金秀镇金秀河上，集雨面积24.8 km2。
3.2 径流系列计算
运江水电站坝址以上控制罗秀河流域集雨面积为1560km2，由于金秀水文站的集雨面积与本工程集雨面积相去甚远；中平水文站集雨面积占工程坝址处集雨面积的38.2%，现具有45年以上实测水文资料。因此本次设计坝址处径流采用中平水文站作为主要参证站。
中平水文站实测多年平均流量为17.9m3/s。运江水电站拦河引水坝坝址处的径流系列是利用参证站中平水文站1958年～2003年共46年的实测年径流系列，采用流域面积比拟法经年降水量修正，得到坝址處实测径流系列。
4、坝址处最小下泄流量常用计算方法
坝下用水主要包括生态环境用水和沿河村屯的生产生活及工业用水。生态环境需水量即维持河道基本功能（防止河道断流、保持水体一定的稀释能力与自净能力）的最小流量。是指维系河流的最基本环境不受破坏所必须在河道中常年流动着的最小水量阈值。需要考虑河流水体维持原有自然景观，使河流不萎缩断流，并能基本维持生态平衡。
根据我国GB3839-83《制定地方水污染物排放标准的技术原则和方法》中规定，一般河流纳污能力计算时，水量条件可采用近10年最枯月平均流量或90％保证率最枯月的平均流量；第三种计算方法是应用美国提出的tennant法，选取“无干扰”系列水量资料，选取多年平均年平均流量的10％～20％作为枯水时段河道的生态环境需水量。
根据以上三种计算方法，运江水电站引水坝址处近10年最枯月平均流量为9.95m3/s，90％保证率最枯月的平均流量为5.96 m3/s，多年平均流量的10％为4.8m3/s。
5、下泄流量的影响因素分析
现对以上三种方法确定的下泄流量对下游生产生活和生态环境以及水电站发电可行性影响进行分析。
5.1 从满足罗秀河水生生物的基本生存条件分析
根据现场调查结果，罗秀河主要浮游植物以绿藻为首位，硅藻次位，优势种类有绿藻门衣藻、水球藻、硅藻门的直链藻、水环藻等；浮游动物主要由轮虫和枝角类的种类组成，其次为原生动物。底栖动物主要有霍甫水丝蚓，摇蚊幼虫、和淡水壳菜等；鱼类以鲤鱼相对较多，还有少量的螃蟹、虾、泥鳅等。在河段内没有发现有大型鱼类产卵场。
坝下减水河段进行现场调查，正值河流偏枯时段，用浮标法进行粗略测量，河水流量约在4.5～5.0 m3/s左右，河流湿周约25m，平均水深达0.25m，流速为1.0 m3/s。此流量能满足各种水生生物的基本生存要求，生态系统总体基本保持平衡。而4.5 m3/s的流量小于上面3种方法确定的最小的流量4.8 m3/s。下泄流量在4.8 m3/s以上时可以满足下游生态用水。
5.2 从对下游生产生活用水的影响分析
（1）生活用水量
坝址至水晶河口罗秀河两岸500m范围内有三里圩、麦棉等11个村庄；水晶河口下游运江河段村屯主要有长塘、牙村等。以上各村主要以井水为饮用水源，仅有运江镇石鼓村委六里屯364人直接以罗秀河为饮用水源，取水方式为掘井和直接挑用河水；六里屯生活取水口在坝址下游6.3公里罗秀河右岸边，用水量参照《广西水资源综合规划第一阶段水资源开发利用情况调查评价成果》中象州县的用水指标，农村人口平均用水定额170L/人.d，另加上用水定额的20％以保证，则用水量约200 L/人.d，。该村的日平均取水量为74.3 m3/d，折合成平均流量约为0.00086m3/s。
（2）农业灌溉用水量
农业灌溉用水以水库水为主，以罗秀河水为灌溉用水的取水设施有：鸡冠电灌站、古音水轮泵站和志高电灌站。以上灌区水田面积为2309亩，灌区农业灌溉用水定额采用《广西水资源综合规划第一阶段水资源开发利用情况调查评价成果》中象州县的用水指标，保证率p=85%综合灌溉定额930m3/亩.年，则灌区用水量为111.97万m3，灌溉期以5～10月共6个月计，折算成流量约0.072m3/s。
（3）工业用水量
运江水电站坝下河段沿岸目前无较大大型工业及工业规划，故不考虑工业用水
（4）影响分析
由上述分析可得：坝下生活用水量为74.3 m3/d，平均流量约为0.00086m3/s；农业灌溉年用水量为111.97万m3，主要集中在5～10月，折算成流量为0.072 m3/s，以上两项合计为0.073 m3/s。坝址按照三种方法计算的下泄流量下泄时，坝址至六里屯取水口6.3公里，其间无较大的用水户和取水口，坝址下泄流量远大于取水流量。下泄流量都对六里屯生活及下游抽水灌溉取水没有影响。
5.3 从防治水污染的角度分析
运江水电站坝下河段沿岸目前无较大型工业及工业规划，区域主要污染源为生活污染源和农业源。农业污染源主要为近年来农业普遍使用化学肥料，如氨氮、磷肥等，未被植物吸收而流失至河流中，污染河水，部分农药对鱼类或其他水生生物具有毒性。生活污水中含有有机物、合成洗涤剂和氯化物以及致病菌、病毒和寄生虫卵等，生活污水进入水体，恶化水质，并传播疾病。
河流发生水污染事件的原因主要有两个方面，一是由于河道水量减少，引起河道纳污能力减少，二是排污量超过河道纳污能力。综合项目区实际情况，从防治污染的角度来看，发生水污染事故往往是由于河流水流量减少，水体交换率低而引起的。
结合项目区污水排放的实际情况，对坝址处下泄三种法计算中最小流量4.8 m3/s时预测结果见下表5-1。
表5-1最小下泄流量为4.8 m3/s时，坝下河段水质预测参数及结果
以上预测表明，电站坝址最小下泄流量按照三种方法计算的最小下泄流量下泄时，坝下生活污染物和农业污染物进入罗秀河，充分混和后水质都能达到Ⅲ类水质要求。对下游水质影响不大。
5.4、从对电站运行的可行性影响分析
对于一定的来水来说，下泄流量与电站发电的引用水量成反比，下泄流量确定越大，电站发电引用的水量就越少，电站发电效益越小，电站运行的可行性就越小，反之，下泄流量确定越少，电站发电引用水量就越大，电站发电效益越大，电站运行的可行性就越大。
6、坝址最小下泄流量的确定
综合以上论述，运江水电站坝址处近10年最枯月平均流量9.95m3/s，90％保证率最枯月的平均流量5.96 m3/s，多年平均流量的10％4.8m3/s都能满足下游沿岸村屯的生产生活用水和生态环境用水，结合水电站的发电效益和运行的可行性，取其中最小值4.8m3/s作为坝址处下泄的最小基流量。即运江水电站引水发电后必须保证坝址处最小下泄流量4.8m3/s。
7、引水坝下游合理确定最小下泄流量的建议
引水式水电站引水发电后，致使坝址下游河段水量减少甚至断流，对下游生产生活及生态环境用水造成很大影响，故引水式水电站设计时必须考虑坝址下泄最小流量，减少对下游的不利影响。通过对运江水电站引水发电后，坝址处最小下泄流量的确定及对下游生产生活及生态环境用水的影响分析可知，水电站引水发电后，必须保证坝址下泄基流，最小下泄基流的确定在用常规的计算方法计算基础上，必须做大量的现场调查工作，针对下游生产生活用水及生态环境用水的实际情况，结合水电站的发电效益和运行可行性，才能合理确定坝址处最小下泄流量。