第六讲-水库的生态调度

1、第六讲,水库生态调度,黄钰铃,2013,?,4,月,1,日下午，中,国水利水电科学研,究院水电可持续发,展研究中心生态与,环境保护研究部主,任冯顺新博士在水,电楼学术报告厅作,了题为筑坝河流,的生态效应与调度,补偿技术研究的,专题报告。,?,目前三峡水利枢纽正按长江防总下达的调度令实施首个生,态调度，增大下泄流量，尝试形成“人造洪峰”，为三峡,大坝下游经济鱼类产卵营造良好环境。,?,三峡集团董事长曹广晶在接受新华社记者专访时也表示，,三峡工程在今年汛期调度中会把前期生态研究成果综合考,虑进去，在,青鱼、草鱼、鲢鱼和鳙鱼等“四大家鱼”,集中,产卵时，尝试制造“人造洪峰”以增加产卵。,主要内容,?

2、,概念,?,核心内容,?,基本准则,?,调度措施,?,典型案例,现,状,水库调度,三、水库调度,单库调度,（防洪、供水、发电等调度）,梯级和联合调度,（多水库、水库群调度）,流域统一调度,（水库作为流域水资源调度的重要环节参与流域统一管理）,生态调度,（以满足流域水资源调度和河流生态健康为目标的调度，正在开展相关研究,）,（,调度的最新阶段,）,现,状,精度、预见期,洪水预报,+,气象预报,模型理论,+,调度经验,+,制,度,计算机技术进步,+,网络技术,提高效益,最终目的,发,展,趋,势,多库调度、流域调度、跨流域调度、,全国水资源统一调度、生态调度,智能型决策支持系统,少人值守,无人值守,

3、模型改进,+,新的理论、方法（混沌等）,现,状,3.2,常规调度,Z,校,Z,3,Z,设,Z,正,4,4,1,B,2,1,B,6,7,8,Z,死,月,1-,防破坏线；,2-,限制出力线；,3-,防洪调度线；,4-,防弃水线。,现,状,水库调度全图包括五个分区,?,A,区,保证流量区：实际蓄水位落到此区,水电,站按保证流量工作,;,?,B,区,加大流量区：水电站按加大流量调度线,的流量工作,;,?,C,区,全流量工作区：为减少弃水,水电站应全,流量工作,;,?,D,区,限制流量区：可按降低流量线的流量工,作,;,?,E,区和,F,区,防洪限制区：出现了大洪水,应开,启闸门泄洪,可按正常泄量,(,

4、或安全泄量,),下泄。,一、水库生态调度概念,?,现行水库管理制度和调度,运行模式主要是考虑如何处,理、协调防洪和兴利的矛盾,以及利益,?,忽视了水库下游及库区的,生态系统需求,对河流生态系,统造成了严重的影响。,为了减轻大坝对河流生态的负面影响,应改变现,行的水库调度方式,使其对河流的影响降到最小程度。,生态调度,目前学术界对“生态调度”各自提出了自己的观点,但还没有给出十分,明确的定义。,针对宏观的水资源配置和调度中的生态问题而言，生,态调度是水库在发挥各种经济效益、社会效益的同时发挥,最优的生态效益。（,汪恕诚,）,以水库多目标调度而言，生态调度指在实现防洪、,发电、供水、灌溉、航运等社

5、会经济多种目标的前提下,兼顾河流生态系统需求的水库调度方法。（,董哲仁,）,在满足坝下游生态保护和库区水环境保护要求的基,础上。充分发挥水库的防洪、发电、灌溉、供水、航运、,旅游等各项功能,使水库对坝下游生态和库区水环境造成,的负面影响控制在可承受的范围内,并逐步修复生态与环,境系统,。,（,蔡其华,）,二、水库生态调度核心内容,?,将生态因素纳入到现行的,水利工程调度中去,并将其提,到相应的高度,?,根据具体的工程特点制定,相应的生态调度方案。,?,生态调度是水库调度发展,的最新阶段,并自始至终贯穿,着生态与环境问题,?,以满足流域水资源优化调,度和河流生态健康为目标。,三、生态调度的基本准

6、则,（一）近自然的水流情势恢复准则,?,在充分了解河流水流情势与河流生态响应关系和权,衡社会经济可承受力的基础上，,?,尽可能地保留对河流生态系统影响重大的流量组分,来最大限度地塑造近自然的水流情势，,?,尽可能地恢复河流的生态完整性。,（二）因地、因时、因物种制宜的原则,?,生态调度目标设置必须因时、因地、因物种而异，,?,通过对各类流量事件及其生态效应的识别，,?,确定特定的生态流量组分。,四、生态调度的措施,1,、保证下泄合理的生态流量,?,在水库调度方案设计和调整中，首先明确下游需,要,保护的目标及其要求,，,?,确定维持下游生态功能不受到损害的下泄水流量,，这一流量称为,河道生态需水

7、量,。,四、生态调度的措施,?,例,1,：,?,法国国家做出强制性规定，,河流生态用水流量不,应小于河流多年平均流量的,10%,，,?,多年平均流量大于,80 m3/s,的河流，不应小于河流,多年平均流量的,5%,。,?,我国长江流域河道生态基流，根据多年径流量资,料，一般采用,90%,或,95%,保证率的最枯月平均流,量。,四、生态调度的措施,?,例,2,：,温州市的珊溪水利枢纽工程。,?,珊溪水电厂运行主要为电网调峰发电，因此发电,尾水流量受到调峰发电的影响，不能保证按照下,游的需要泄水，,?,下游赵山渡水库对珊溪水库具有,反调节作用,，,同时保证赵山渡下游河道的用水需求，,?,赵山渡水利

8、枢纽运行最小下泄流量为,20m3/s,，用,以保证下游城镇的取用水、河道生态用水、河床,冲淤和防止河口的咸水上朔等。,四、生态调度的措施,?,例,3,：,?,我国北方某水库以供水和防洪为主，兼顾发电。,?,下游的河谷生态系统是该工程的重点环境保护目,标。水库运行调度，采取汛期下泄人工洪水的方,案，满足下游河谷生态系统的生长需要。,?,在,5,月中旬到,6,月上旬，当上游水文站实测洪峰流,量大于,796m3/s,时，,?,水库进行调度，确保下泄洪峰流量不小于,796m3/s,，洪水过程基本与天然状况一致。,四、生态调度的措施,?,例,4,：,?,长江口上游来水和咸潮入侵，直接关系到河口水,域的生

9、态系统，,?,咸潮入侵一般发生在枯水期的,11,月至翌年的,4,月。,?,三峡水利枢纽，按照调度运行设计，可在枯水期,使长江中下游干流流量增加,10002000m3/s,，,?,对改善长江口枯水期咸潮入侵的影响作用很大。,四、生态调度的措施,?,水库运行下泄生态基流的措施很多，,?,最经济的方法是设定在一定的发电水头下的电站,最低出力值，通过电站引水闸的调节，,使发电最,低下泄流量不小于下游河道的生态基流,。,?,在已运行又没有设计最小下泄生态流量的水库，,可采取,加装小型发电机组,的方式，利用最小生态,流量下泄，同时发电而获得一定的经济效益。,四、生态调度的措施,2,、保护库区及下游水质的调

10、度措施,?,在发生富营养化的时段，结合防洪运行增加下泄,流量，加大库区水域的流动速度，,缩短库区的,换水周期,，破坏水体富营养化的形成条件。,?,下泄流量增加同时可改善下游河道水体的水质。,?,在调蓄能力较强的水库，可通过蓄丰泄枯，增加,枯水期泄放量，提高下游河道,水体自净能力,。,四、生态调度的措施,?,例如：,?,近几年，汉江下游在枯水期的,2,月前后频繁出现,“水华”。,?,南水北调中线工程丹江口水库大坝加高后，可利,用水库的调蓄能力，并结合“引江济汉”工程联,合调度，,?,增加汉江枯水期的河道流量,，缓解汉江下游水体,富营养化的状态。,四、生态调度的措施,3,、水生生物保护措施,?,水

11、库的调度运行，使原有河道的水文情势发生了,很大的变化，流量、水位的人为控制，使沿岸带,水生植物、库区水生动植物的生境发生变化。,?,水库调度运行应充分考虑水生生物的生长特性，,特别是要结合,重点保护目标,的生长繁殖习性设计,调度方案。,四、生态调度的措施,?,例如：,?,三峡水利枢纽工程，下游水文情势的改变对荆江,段“四大家鱼”产卵场产生不利影响。,?,调整三峡水库的调度方案，在四大家鱼产卵期，,制造人造洪峰来诱导繁殖。,（漂流性卵）,四、生态调度的措施,?,对于产粘性卵的鱼类，在其繁殖季节，注意控制,库区的水位相对稳定。,?,例如：,中华鲟、鲫鱼、鲤鱼,?,黑龙江的龙凤山水库，以防洪、灌溉为

12、主，兼顾,水产养殖、发电和旅游，,?,在调度运行上采取,春汛多蓄,，加大供水量，到,鱼类产卵期，按照供水下限供水，保持水库水位,的相对稳定，效果很好。,四、生态调度的措施,?,对于一些水温分层型的水库，运行下泄低温水，对,下游河道的水生生物产生不利影响。,?,在有条件的情况下，可采取,分层泄水,，增加表层,水的下泄，以提高下泄水温。,?,另外，可,通过调度方式改变水库的水温结构,。,四、生态调度的措施,?,例如：,?,吉林省松江河水电梯级开发，修建,A,、,B,两座水库,，,A,水库筑坝蓄水，引水至,B,水库，,B,水库的蓄水,全部用于发电。,?,A,水库引水进入,B,库区后影响到,B,水库的

13、水温结构,，由原来的分层型改变成为过渡型，,?,促使,B,水库的上下层水温的混合，减弱了下泄低,温水对下游的不利影响，对坝下下游生态是有利,的。,四、生态调度的措施,?,对于水库泄水导致下游气体过饱和对鱼类的影响，,?,水库调度应考虑在防洪安全的条件下，,延长泄流,时段，降低泄流强度,。,?,在有分层泄水设备的水库，可根据保护目标要求，,合理组合泄洪，兼顾消能与防止气体过饱和。,四、生态调度的措施,4,、对湖泊湿地的保护措施,?,水库运行对下游的湖泊、湿地的影响，主要是改,变了下游河道的水沙特性，使天然湖泊和湿地的,水、沙及生物的补给规律发生变化。,?,水库运行必须考虑对下游湿地的保护，通过运

14、行,调度，减缓对湿地的不利影响。,四、生态调度的措施,?,例如：,?,我国北方一条河上建设的水利枢纽，在其下游有,一湖泊湿地，是临近河流的尾闾，属于内陆湖，,是该地区的重要渔业基地之一。,?,长期以来，湖盆为积盐中心，矿化度不断增加，,达到,3g/L,。靠自身上游河流的补水量已不能满足,减缓矿化度增加的趋势。,四、生态调度的措施,?,为了延缓该湖的积盐过程，修建了从水利枢纽所,在河流引水济湖工程，,?,水利枢纽调度方案中，通过,引水济湖,人工渠道,，每年向下游的湖泊湿地补水约,6.5,亿,m3,，,?,占湖泊所在河流上游补水量的,72%,，,?,对延缓该湖泊的积盐过程，维持湖泊湿地的功能,起到

15、了重要的作用。,五、生态调度的典型案例,（,1,）珠江压咸补淡应急调水,?,近年来，珠江流域持续降雨偏少、来水偏枯，珠江口咸潮上,溯加剧，严重威胁澳门、珠海等地区居民的饮用水安全。,?,实施了,2005,、,2006,年珠江,压咸补淡应急调水,，,2006-,2008,年转为枯水期珠江骨干水库统一调度。,?,针对龙头水库采取,先蓄后补,，保证调度水量的方法，调,度策略采用“避大潮、压小潮、多蓄淡”的方法，调度方式采,取“月计划、旬调度、周调整、日跟踪”的方法，并每日跟踪，,实施精细调度。,大旱年,平水年,珠江三角洲地图,（,2,）黄河调水调沙,?,2002,2004,年黄河防总连续,3,年进行

16、了调水调沙试验，利,用水库联合调度塑造人工异重流排沙出库，利用人工扰沙技,术促进河床泥沙启动，实现河床下切、输沙入海。,?,2007,年,6,月,19,日至,7,月,7,日，黄河防总精心调度万家寨、三,门峡、小浪底等水库，再次成功实施调水调沙。,?,此次洪峰是近,10,年来下游河道通过的最大洪峰，下游主河,槽得到全线冲刷，而且还漫灌了黄河口湿地，为湿地保护及,时补充了淡水资源。,（,3,）塔里木河生态应急输水,?,塔里木河是我国最大的内陆河，国,内流域面积,99.6,万,km2,，多年平均径,流量,398.3,亿,m3,。,?,下游近,400km,的河道断流，尾闾台,特玛湖干涸，导致沿河大片胡

17、杨林死,亡，河道东西两侧的库鲁克沙漠和塔,克拉玛干沙漠呈现紧逼的合龙态势。,?,2000,年开始从博斯腾湖向塔里木河,下游河道应急生态输水,到,2005,年共,实施了,7,次应急输水，输水总量达,20.42,亿立方米。,（,4,）扎龙湿地应急补水,?,为乌裕尔河下游失去主河道后漫溢而成,的典型芦苇沼泽湿地，面积约,21,万,hm2,1987,年建立国家级自然保护区，主要保护,丹顶鹤等珍禽及湿地生态系统。,?,自,2001-2005,年连续实施了扎龙湿地应,急补水，累计补水约,9.5,亿,m3,。每年补水,时段为,4-10,月，主要采用人造洪峰补水和,间隔性补水两种方式。,?,有效遏制了湿地萎缩

18、现象，湿地水禽的,水量与种类相比于补水前大大提高，对水,禽生境质量有明显改善。,(5),田纳西河流域的生态调度,?,田纳西河位于美,国东南部，是密西,西比河支流俄亥俄,河的一条流程最长、,水量最大的分支，,?,发源于阿巴拉契,亚的西坡，在肯塔,基市附近注入俄亥,俄河。,肯塔基,密,西,西,比,河,防洪：防洪标准达百年一遇,田纳西河通过梯级开发在径流,量大、落差较大的河段集,中建设多个大坝，修建多,个水库，在汛期通过大坝,多次拦蓄洪水，降低洪峰，,延缓洪峰对下游的冲击，,从而起到防洪的作用。,航运：通航里程长；联系范围广；经,济效益高。,每年有,4,亿美元的通航效益,?,发电：,类型水电、火电、

19、核电,影响全国最大的电力供应基地,促进流域高耗能工业的发展,两岸形成“工业走廊”,?,提高水质：,居民生活用水,污染防治,水库,农业灌溉用水,水生生物,要求,水质高,水源涵养林保护,库区生态环境改善,?,旅游：,成为著名的风景旅游区,水库的修建,带,动,流域环境改善,建立公园、,野生动物管理区、,风景区、宿营地,和俱乐部以及教,育中心,旅游业,促,进,带动游船制造业和经营业的发展,?,土地利用：,建立保护区，调整农林牧，,稳定河湖线，恢复采矿区。,自然保护区,今天的田纳西河流域,水利工程建设,（大坝,船闸,运河）,改善航运条件,煤,炭,资,源,改善生态环境,发展,农业,发展旅,游业,控制洪灾,植树造林,水电,火电,建成综合性,工业基地,核电,人均收入达到美国平均水平,(6),墨累,-,达令河生态流量管理,?,位于澳大利亚的东南部，发源于湿润多雨的东部,山地，流向西部半湿润地区，然后再经半干旱的,内陆平原南部，奔流入海。,?,河流长度,3750km,，流域面积,106.1,万,km,2,，约占澳,大利亚国土总面积的,14%,。,?,该流域拥有澳大利亚最长的,3,条河流,:,达令河,(,Darling River),、墨累河,( Murray River),和马兰比,吉河,( Murrumbidgee River),全流域年总平均径流,大约为,238,亿,m,3,。