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滩坑水电站对下游环境的影响
芮建良 廖琦琛
（国家电力公司华东勘测设计研究院，杭州，310014）
摘要：水电站运行对下游环境的影响是多方面的，而在河口地区则有其特殊性。本文以滩坑水电站为例，探讨了河口地区水电工程运行对下游地区水文情势的改变，以及由此引起的对防洪、咸水上溯、水温、生态等环境影响，并提出了针对这些影响而需采取的对策措施。 关键词：滩坑水电站 下游环境 分层取水
1、前言
水利水电工程由于淹没和占地、建筑物阻隔、水量调节等因素而对整个流域的社会经济环境、生态环境特别是水资源配置、水文泥沙情势等产生较大影响。尤其是临近河口地区的水利水电工程，由于其生态环境的特殊性，可能会造成一些特殊的环境影响，如改变咸潮上溯规律，影响河口地区的用水、生态以及防洪等。
对于河口地区的水利水电工程，下游环境影响是工程建设需要重点研究的课题。本文以滩坑水电站为例，着重分析由于水文情势的变化对大坝下游乃至河口地区的环境影响，并提出工程应采取的相应措施。 2、瓯江流域开发规划与工程概况 2.1 瓯江流域水电开发现状与规划
根据《瓯江流域综合规划报告》，瓯江流域治理开发任务是以防洪、水力发电和供水（含灌溉）为主，结合水土保持，兼顾航运和改善水环境。
流域内现有水利设施主要有水库、水电站、堤防和堰坝等，已建成水库288座，总库容20.2亿m3。其中大型水库一座，即紧水滩水库，总库容13.9亿m3；中型水库20座，总库容5.0亿m3。现有大小水电站436座，总装机容量713.5MW，其中10MW以上的水电站10座，装机容量520.6MW，其中瓯江干流大溪已建电站有紧水滩电站、石塘水电站和玉湖水电站，支流小溪尚未有已建电站。 根据规划，瓯江干流（包括大溪）规划装机规模10MW以上的水电站有七座，总装机容量319MW。分别为蔡村电站（20MW）、九龙电站（20MW）、苏埠电站（20MW）、
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开潭电站（48MW）、五里亭电站（45MW）、外雄电站（51MW）和三溪口电站。小溪干流水力发电规划按3级开发，分别为大均（265m/250MW）、滩坑（160m/600MW）、大奕（36.5m/64MW）。
瓯江流域水系及开发规划见下图。
2.2 滩坑水电站工程概况
滩坑水电站位于浙江省青田县境内的瓯江支流小溪中游河段。距大溪小溪汇合口约26km，距青田县城西门32km，距温州市公路里程92km。
滩坑水电站是一座以发电为主兼有防洪等其它综合效益的水电工程。坝址以上集水面积3330km2，水库正常蓄水位160.0m（黄海高程，下同），死水位120.0m，总库容41.9亿m3，调节库容21.26亿m3，为多年调节水库。电站装机容量600MW，多年平均发电量10.23亿kW·h，年利用小时为1705h。
滩坑电站水力枢纽由拦河坝（最大坝高162m）、溢洪道、泄洪洞、引水系统、厂房、开关站等建筑物组成。
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3、滩坑水电站建成运行对下游环境的影响 3.1 对下游水文情势的影响 (1) 对洪水的影响
瓯江小溪流域台风暴雨频繁，是浙江省暴雨中心之一，常受洪水袭击。青田县城位于滩坑水库下游的瓯江干流上，目前青田县城的防洪标准不足5年一遇。滩坑水库设3.5亿m3的防洪库容，在大溪流域紧水滩水库错峰调节前提下，实行紧水滩与滩坑水库联合优化调度，可使青田县城防洪标准由目前不足5年一遇提高到20年一遇。 (2) 对径流的影响
天然情况下，滩坑坝址多年平均流量为120m3/s，多年平均径流总量为37.8亿m3，但径流的年际、年内变化大，分配不均，历年最大月平均流量为646m3/s，最小月平均流量为3.71m3/s。
滩坑水库建成后，受水库调节影响，滩坑下游河道的径流特征改变明显，根据调度图，水库最大月平均下泄流量为594.8m3/s，最小月平均下泄流量为48.08m3/s，其中约83%的月平均下泄流量为85.0～150.0m3/s。建库后滩坑水库月平均下泄流量较天然情况变幅明显变小，年内各月径流分配趋于均匀，枯水期流量明显增大。
同时，由于滩坑水电站为调峰电站，其运行方式受电网负荷需求制约，径流的日变化大。不发电时，坝下游小溪河道主要靠河道的槽蓄量和区间247km2集水区的来水，水量较少。调峰发电时，坝下河道流量在96.3 m3/s～482.9 m3/s之间，远远大于天然河道的情况。
因此坝下游径流的总体特征表现为短时段内的变化趋大，而丰枯差趋小，即日内变幅大而年内变化小。 (3) 对咸潮上溯的影响
瓯江径流年际与年内分配不均，变差系数较大，根据圩仁站1951年至1999年径流资料，最大月平均流量为最小月平均流量的22.3倍，洪枯分明。根据实测资料统计，瓯江河口段最大洪峰流量23000m3/s，最小枯水流量10.6m3/s，平均流量449m3/s；由于流量的剧烈变化，使得潮水上溯及潮位变动较大，最大潮位5.55m(黄海，下同)，最低潮位-3.49m，平均潮位0.26m，平均潮差4.50m，
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属强感潮河口，从青田温溪至瓯江口78km属感潮河道。
因此瓯江咸水上溯程度不仅取决于天文潮汐、河口形态，也与上游来水量的大小相关，通常在枯水期来水较小时，咸水上溯较远，而流量较大时，咸水上溯距离较短，但潮位较高。
滩坑水电站为多年调节电站，经调节后，径流的年际、年内分配趋于均衡，特别是枯水期水量明显增加。据统计天然情况瓯江圩仁站最小月平均流量为12.6 m3/s（1967），经调节后该月平均流量提高到100.3 m3/s。因此总体上滩坑电站径流调节有利于阻止咸水上溯。
电站承担调峰任务，根据典型日运行情况，日发电时间在10h以上，不均匀下泄流量经约40km的河道调蓄后，至瓯江温溪附近将趋于均衡。但由于径流的区间组合和咸水上溯的时间、强度等情况较为复杂，加之缺乏观测分析、研究资料，尤其涉及大、小溪各梯级电站的调度运行方式使水量在时空上再分配、河口潮汐特征、流域内水资源开发利用和瓯江沿岸直接的人类活动影响等复杂因素，日内水量变化对咸水上溯的影响较难作出明确的结论。这对于处于感潮河段的青田县第二自来水厂取水口有可能产生影响，但采取一定的工程措施和管理措施仍可加以缓解。
3.2 对下游河道水温的影响
滩坑水库最大水深在100m以上，水库具备多年调节性能，水温结构为稳定分层型，由于电站设计进水口底槛高程为100m，进水口水深一般在30～60m，水温较低，因此在夏季电站存在发电低温水问题。
采用流速加权法预测电站发电下泄水温，其原理为发电引水时仅能造成进水口附近一定范围内的水体流动，形成一个取水带，其上下界与引水口尺寸、引水流量、水体密度等因素相关。
(1) 取水带范围
当取水不受边界条件约束时，取水带可由下式计算：
Z?[V0A/(??/?0)g]220'15式中 Z ——从引水口中心线高程到取水带上下界的垂直距离(m)；
V0——流经引水口的平均流速(m/s)； A0――引水口面积(m2)；
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