RR干流梯级开发的生态影响研究

1、RR干流梯级开发的生态影响研究梯级开发影响下RR水文情势和栖息地特征变化规律研究中水珠江规划勘测设计有限公司二零一三年九月目 录1 RR干流梯级开发的历史进程与趋势31.1RR干流基本情况31.1.1流域概况31.1.2地形地貌51.1.3气象水文51.1.4土壤植被72.1.6资源状况81.2 经济社会概况91.3RR干流有关规划成果101.4RR干流梯级开发现状121.4.1RR干流梯级开发概述错误！未定义书签。1.4.2RR干流梯级水库运行方式错误！未定义书签。1.5RR干流梯级开发趋势152梯级开发影响下RR水文情势变化规律232.1研究现状232.2研究任务与技术路线252.2.1研

2、究任务252.2.2技术路线252.3主要研究方法262.3.1 Mann-Kendall法262.3.2变差系数272.3.3 Spearman秩相关系数法272.3.4年内分配不均匀系数282.3.5年内分配完全调节系数282.3.6集中程度292.3.7变化幅度302.3.8灰色关联法302.4梯级开发对流量的影响322.4.1流量的年际变化322.4.2流量的年内变化332.4.3各梯级水库流量特征识别362.5梯级开发对泥沙的影响422.5.1河道泥沙的年际变化422.5.2河道泥沙的年内变化442.5.3RR干流水沙关系特征分析462.6梯级开发对洪水的影响492.6.1洪水的变化

3、特征492.6.1洪水分类495梯级开发影响下RR干流栖息地变化规律555.1研究现状555.2研究任务与技术路线565.2.1研究任务565.2.2技术路线565.3一维水沙数学模型建立与验证585.3.1一维水沙数学模型基本原理585.3.2模型计算范围与断面布置645.3.3模型参数率定与验证645.4一般栖息地特征总体变化规律研究655.4.1库区淹没影响分析655.4.2栖息地水力学条件变化分析695.4.3河道泥沙冲淤变化分析785.4.4河湖连通关系变化分析1035.5特有物种栖息地特征变化规律研究1035.5.1特有物种分布与生活习性概况1035.5.2特有物种栖息地条件特征变

4、化规律1036结论与建议104主要参考文献：107近年来，全球气候变化和水库建设等认为因素对河流生态系统的影响日益加剧，水文情势变化是最为活跃的部分。水文情势变化不仅影响到国民经济各部门的用水、水工程建设与安全运行，而且直接导致河道栖息地特征发生变化，由此对河流生态系统带来一系列影响。河流水文情势及栖息地特征变化导致的河流生态系统变化已引起国内外学者的高度重视，并展开了相关的研究工作。RR是一条集环境多样性、人文多样性为一体的南方多沙国际河流，本专题通过对RR干流梯级开发、水文泥沙等基本情况的调研分析，掌握RR干流梯级开发利用程度及其开发趋势，分析梯级开发影响下RR干流水文情势变化规律和栖息地

5、特征变化规律，为RR干流梯级开发的生态影响研究奠定基础，也可为其他类似河流梯级开发提供参考。1 RR干流梯级开发的历史进程与趋势1.1RR干流基本情况1.1.1河流水系RR流域（我国境内部分，下同）位于云南省中部、东南部及广西壮族自治区西北部，地处北纬22272532，东经1000610540之间。北邻金沙江、西邻澜沧江，东接南盘江、郁江，南面为越南。地理位置见图1-1。RR发源于云南省大理白族自治州巍山县哀牢山东麓的茅草哨，自西北向东南流经巍山、弥渡、南涧、双柏、新平、元江、RR、石屏、建水、元阳、个旧、金平、屏边、河口等县、市，在河口县城流出国境进入越南。流域水系发达，我国境内主要由RR干

6、流和李仙江、藤条江、南溪河、盘龙河、南利河等支流组成。RR（中国境内）干、支流基本情况见表1-1。图1-1 RR流域地理位置图表1-1 RR（中国境内）干、支流基本情况表河流名称发源地及出境地（云南省）河长 (km)天然落差(m)河道比降 ()流域面积 (km)河源高程 (m)出境高程 (m)发源地出境地干流大理州巍山县河口县69225102.5034629258070.0李仙江大理州南涧县绿春县47321302.50195992440310藤条江RR州RR县金平县17619265.3542002210284南溪河RR州蒙自县河口县167205080盘龙河RR州蒙自县

7、麻栗坡26118977.2461402000103南利河文山州砚山县富宁县15711604.6036381750590其它独立出境支流4260注：表中及文字中所指高程为56黄海高程。RR干流发源于云南省大理白族自治州巍山县哀牢山东麓茅草哨，发源地至游马龙河汇口称礼社江，马龙河汇口至绿汁江汇口段称石羊江，在三江口与绿汁江汇合后称元江，元江继续向东南流与小河底河汇合后始称RR，RR自西北向东南流，于云南省河口县流入越南。RR干流国内部分总长692km，落差2510m，平均比降2.5，流域面积34629km2，占RR流域境内面积的45.3%。其中，发源地至三江口河段流域面积18102km2（占干流面

8、积的52.3%），河长298.8km，落差2104m，平均比降7.50；三江口至河口集水面积16527km2（占干流面积的47.7%），河长393.2km，落差460m，平均比降1.17。RR干流上较大的支流有马龙河（F=1097km2）、绿汁江（F=8613km2）、小河底河（F=4000km2）、新现河（F=362km2）等，均分布于左岸。右岸为陡峭的哀牢山东麓，支流短小，坡度大。1.1.2地形地貌RR干流地势起伏沉降剧烈，哀牢山各群峰山顶与山脚河谷地带，海拔高差均在2000m左右，呈群峰凌空、缓坡山峦绵延的地形地貌特征，分水岭高程一般在2000m3000m之间，河流最低水面高程约70m（

9、河口县城）。干流两岸及部分支流河谷中分布着侵蚀堆积地形，面积较大的有戛洒、漠沙和元江三个断陷盆地，其河谷呈宽缓的“U”字形，多为80m100m宽的峡谷河段，干流至金平县卡房以下到国境河段，河谷才逐渐放宽至300m左右，近河两岸山势也逐渐降低，其相对高差在100m以下，沿河多急滩，但无集中落差，河谷断面呈现“U”型或“V”型，水面宽多为60m100m。流域总的地势自西北向东南倾斜，绝大部分属山区或半山区地势，平坝面积不足5%。1.1.3气象水文1）气象RR干流地处亚热带高原季风气候区，四季温差小、干湿季分明，有南亚热带、中亚热带、北亚热带、南中温带、热带等各种气候类型。流域多年平均年气温在14.

10、723.8之间，其中上游的南涧等地区气温最低，多年平均气温仅为14.7，下游的金平、屏边一带，气温相对较高，常年不结冰，多年平均气温达23.8；流域无霜期天数在330d以上；流域多年平均降水量1347mm之间，整体分布规律为北少南多、东少西多，RR干流中上段的巍山、弥渡、南涧、楚雄、双柏等县及新平、元江县为少雨区，多年平均降水量不足800mm，多雨区主要分布在南部中越边境线一带，多年平均降水量多在1800mm以上，降水量多集中在5月10月，约占全年降水量的80以上。蒸发大致从上游向下游递减。2）径流流域径流由降水产生，降水地区分布大趋势为北少南多，东少西多。径流时空变化特性与降水时空变化基本对

11、应，径流模数从上到下递增。每年6月11月为汛期，径流量约占全年的80%以上；12月翌年5月为枯期，径流量不到年径流总量的20%，最枯月平均流量常出现在每年的2月5月，尤以4月来水最枯。RR干流主要水文站年径流与枯期径流分析成果见表1-2。表1-2 RR干流主要水文站设计径流特征水文站项目统计参数不同频率（%）设计值（m3/s）均值（m3/s）CVCS/CV510205075809095元江年径流1680.332.026824221216212812010288.4枯期径流52.00.322.082.174.265.350.240.037.732.227.9蛮耗年径流3060.282.04594

12、20375298244233203179枯期径流1230.272.018216715012099.394.582.973.83）洪水流域的洪水由暴雨形成。产生暴雨的天气系统，主要以冷锋低槽、冷锋切变为主。流域性的大暴雨多系北面西伯利亚、蒙古的冷空气，经青藏高原北侧、四川盆地南下，与西南部印度洋、东南部太平洋入侵的暖湿空气在流域上空交绥而形成。流域无大面积、稳定的暴雨中心。流域洪水发生时间与暴雨出现时间一致，一般发生在5月11月，以7、8、9月最为集中，占年最大洪水的73.5%90.4%，以8月份发生年最大洪水的频率最高，占31.1%47.6%。流域内地势陡峻，降水强度大，加之流域内植被覆盖较差

13、，洪水汇流时间较短，所形成的洪水过程较为尖瘦，洪峰较大，洪水历时一般在7d以内。RR干流呈长条状，支流短小，洪水暴涨暴落，水位变幅大。一次洪水最大变幅，元江站为7.28m（1986年），蛮耗站为13.57m（1986年）；24h最大涨幅元江站为4.07m（1986年），蛮耗站为8.54m（1986年）。洪水洪峰历时不长，一次完整的洪水过程一般10d15d，多属单峰型，每年出现洪水2次3次。RR干流主要水文站设计洪水分析成果见表1-3。表1-3 RR干流主要水文站设计洪水特征水文站项目单位统计参数各级频率（%）设计值均值CVCS/CV0.010.1125元江Qmm3/s19300.745.018

14、70013300804065704720W3108m33.200.704.025.518.712.110.27.71W7108m35.600.664.041.030.420.017.013.0蛮耗Qmm3/s25000.665.02060014900936077705770W3108m34.650.604.030.022.615.313.110.3W7108m38.500.564.050.138.126.322.718.03）泥沙RR干流水土流失严重、河流产沙较多，沙量由上游向下游递增，但由于径流量从上游向下游增加的幅度更大，因此含沙量表现为逐渐降低。流域输沙量季节变化特别明显，年输沙量主要集

15、中在汛期的6月11月，其间各站输沙量分别占年输沙量的97.394.5%。输沙量的年际变化与径流的年际变化一致，丰水年即多沙年，枯水年即少沙年。RR干流主要水文站泥沙分析成果见表1-4、表1-5、表1-6。表1-4 RR干流主要水文站站悬移质输沙量成果表 单位：万t月份站名678910111212345年汛期枯期元江4196648225643551016.503.402.302.701.6063.33006292679.8蛮耗652986119182654821222.319.012.414.126.615946674414253表1-5 RR干流主要水文站站悬移质含沙量成果表 单位：kg/m3

16、项目多年平均含沙量最大年平均含沙量最小年平均含沙量最大断面含沙量站名 含沙量出现年份含沙量出现年份含沙量出现日期元 江5.6413.519862.9519801581991.07.28蛮 耗4.8411.019862.67198081.71989.07.03表1-6 代表站悬移质输沙量及输沙模数成果表站 名项 目元 江蛮 耗元江蛮耗流域面积（km2）215543203710483多年平均年输沙量（万t）300646671661 输沙模数（万t/km2a）0.1390.1460.1581.1.4土壤植被RR干流主要有砖红、赤红、红壤、黄棕壤四个土壤地带。除黄棕壤在海拔2500m以上零星存在外，其

17、它土壤带在本流域广泛分布。其中，砖红壤是基本土壤，还有赤红壤、紫色土、水稻土、冲击土等，土层深厚，自然肥力较高，这也是RR流域主要灌区的基本土壤类型。流域的森林覆盖率达45.9%，林木以栎混交林、常绿栎类林、常绿阔叶林为主。RR上中游植被破坏较为严重，加之流域本身山高坡陡，地表破碎，水力侵蚀和重力侵蚀强烈以及部分地区大规模采矿，使得水土流失较为普遍，尤其是三江口上游弥渡、南华一带的一街河和元江、RR附近的干热河谷区，河流泥沙和固体径流比重较为严重，成为云南省泥沙含量最高的河流。1.1.5资源状况RR全流域水资源丰富，但干流水资源量相对较低，干流水资源总量119.4亿m3，仅为全流域的25.8%

18、；人均水资源量3429m3，为全流域的53.91%。RR流域水力资源丰富，全流域理论蕴藏量10818.2MW，主要集中在盘龙河、泗南江、绿水河、南溪河等河道坡度变化大的支流上，干流资源量仅为1802MW，相对较小。RR流域矿产资源丰富，已发现的矿种有金、银、铝、锰、锑、锌、铁、铬、煤、铜、镍钴、铂钯、铅、盐等，据不完全统计，铁、铜、铅、锌矿储量分别为56600、283.59、120、164万t。此外，流域内还有石棉、石膏、高岭土、长石和高岭土等非金属矿藏。RR流域是我国重要的动植物资源宝库。据不完全统计，流域内有乔灌木和草本植物3556种，其中乔灌木植物2000多种，约占全国乔灌木植物总数的四

19、分之一。目前流域内已建立众多国家或省级自然保护区，内有鸟类450余种，兽类100多种，鱼类67种。流域旅游资源丰富，巍山的巍宝山、新平磨盘山、屏边大围山等一批高原亚热带森林景区景色迷人；元阳梯田景色独特、无与伦比；易门的龙泉清澈见底；石屏的异龙湖烟波浩渺；建水燕子洞鬼斧神工、闻名遐迩。流域内民族风情多姿多彩，再加上古人类遗址、古崖画等交相辉映，吸引了众多的中外游客。此外，蒙宝的米轨（轨距1.0m）为云南境内仅有的2条米轨之一，是宝贵的保护文物。流域内少数民族风情浓厚。彝族支系阿细人热情奔放的舞蹈“阿细跳月”，堪称祖国文化遗产之瑰宝；哈尼族的茂鼓舞、彝族烟盒舞、苗族的芦笙舞等都带有浓郁的民族韵味

20、、文化风情；神秘的南诏古国、哀牢古国、茶马古道和古朴的彝族风情、花腰傣风情、哈尼风情为RR谷哀牢山旅游带赋予了深厚的文化内涵。历史上，元阳和河口县也是西南丝绸之路安南道的必经之地。1.1.6 经济社会RR干流涉及大理、楚雄、昆明、玉溪、RR等5个州（市），是少数民族聚居地，除汉族外，还有哈尼、彝、苗、傣、壮、布朗、瑶、回、布依、拉祜、佤族等多个民族。2010年流域总人口355.7万人，城镇化率26.8。RR干流流域内经济以农业为主，总体生产力水平低下。经济发展水平地区差异较大，部分地区经济较发达，国民经济整体发展较好。其他地区曾受战争影响，失去较多的发展机遇，经济发展缓慢，基础设施相对落后。2

21、010年RR干流（元江）流域生产总值186亿元，三产结构为33.14:26.98:39.88，人均地区生产总值5229元/人。RR干流流域内耕地面积720.3万亩，有效灌溉面积,201.3万亩，其中水田面积124.3万亩。流域粮食作物以水稻、玉米为主，其次为大豆、小麦、蚕豆、薯类等；经济作物有甘蔗、油菜、花生、烤烟、亚麻、马芽花等；药材以芦荟、小黄草、龙胆草、黄连、三七、槟榔为主。大部分地区农作物为一年两熟。已形成规模经营的有甘蔗、茶叶、橡胶、核桃、烤烟、香料、南药和芒果等热带经济作物，2010年农业增加值达到79.43亿元。流域工业主要以采煤、采矿、选矿及加工业为主，基础薄弱，规模小、效益差

22、，无集中重点工业基地，总体生产技术水平不高。近年来，工业发展步伐逐步加快，个旧和易门的有色金属采矿业、马关的采矿选矿发展迅速，稀有矿种铟矿在国民经济中的比重逐年加大，2010年工业增加值达到53.29亿元。1.2RR干流有关规划成果RR流域总的地势自西北向东南倾斜，除RR干流、李仙江上游、南利河等河床坡度较缓，变化均匀外，其余河流如盘龙河、藤条江、南溪河、泗南江、绿水河、金平河、三家河、苦楚邑河、麻子河等河道坡度变化剧烈，落差集中，水力资源丰富，因此支流的水力资源率先就得到开发利用，而干流水力资源却较晚才得以开发。据2003年RR流域水力资源复查结果，全流域水力资源理论蕴藏量在10MW及以上的

23、河流有79条，理论蕴藏量10818.2MW，其中RR干流水力资源理论蕴藏量仅1802MW。RR干流的规划工作较晚开展，干流比较系统的规划工作主要有4次。1）云南省礼社江干流水能规划报告（2009年）云南省水力水电勘测设计研究院2009年完成的云南省礼社江干流水能规划报告，围绕龙树、西西郎与和平郎三个控制性水库高低坝开发方式的不同，拟定了四组梯级开发比选方案。从动能指标、水库淹没、工程量及投资等多方面综合比较，规划推荐一库8级开发方案（方案四），即下巴毫（1325m）、龙树（1240m）、大宝山（1073m）、团山（1001m）、西西郎（936m）、苏布（845m）、和平郎（799m）、石羊（7

24、48m），各梯级均以发电为主，总装机容量302MW，占RR干流三江口以上礼社江河段水力资源理论蕴藏量的77.0%。2）云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告（2001年）上世纪90年代前，RR干流开展的规划、勘测、设计工作，仅限于局部干流、支流或专业规划，主要侧重于水能资源的开发利用，对于三江口以下RR干流段，更是少有研究。1994年水利部珠江水利委员会（以下简称珠江委）提出了开展RR流域综合利用规划的建议，1996年珠江委和云南省水利厅于联合编制了RR干流梯级及部分支流综合规划任务书，全面启动了RR干流的综合利用规划工作。2001年中水珠江规划勘测设计有限公司完成了云南省RR（元江）干流梯级

25、综合规划报告，推荐RR干流三江口以下采用12级开发方案，从上到下分别为三江口（640m）、戛洒（541m）、峨德河（508m）、漠沙（470m）、桥头（448m）、罗垤（375m）、裴脚（340m）、大黑公（315m）、南沙（261m）、马堵山（219m）、新街（147m）、大湾梯级（114m），总装机容量为1020MW。其中，三江口梯级具有年调节能力，为龙头水库，桥头和马堵山梯级具有季调节能力，其它均为日调节。各梯级开发任务均以发电为主，同时兼有灌溉、供水等任务；罗垤以下各梯级考虑远景通航要求，预留过坝建筑物设施位置。3）云南省RR大黑公裴脚河段补充规划报告（2007年）为优化河段开发方案，

26、中水珠江规划勘测设计有限公司于2007年5月提出了云南省RR大黑公裴脚河段补充规划报告，将RR干流罗垤大黑公河段三级开发优化为二级开发，即将裴脚梯级与大黑公梯级合并，并将大黑公梯级正常蓄水位由315m提高到340m，装机容量为210MW，较原来的三级开发方案增加装机40 MW。调整后的大黑公梯级调节库容为1.66亿m3，具有季调节能力。4）RR流域综合规划报告（2011年）2005年8月，水利部珠江水利委员会启动RR流域综合规划工作，2011年提出了RR流域综合规划报告成果通过了水利水电规划设计总院的审查，规划提出RR干流三江口以下河段按11级开发，自上而下分别为戛洒江一级（675m，270M

27、W）、戛洒（541m，30MW）、峨德河（508m，40MW）、漠沙（470m，20MW）、桥头（450m，130WM）、罗垤（375m，40MW）、大黑公（340m，210MW）、南沙（267m，150MW）、马堵山（217m，288MW）、新街（135m，90MW）和大湾（114m，50MW），总装机容量为1318MW，占RR干流三江口以下河段水力资源理论蕴藏量的93.5%。三江口以上礼社江干流河段直接纳入了云南省礼社江干流水能规划报告（2009年）成果，采用一库8级开发方案，即下巴毫（1325m）、龙树（1240m）、大宝山（1073m）、团山（1001m）、西西郎（936m）、苏布（8

28、45m）、和平郎（799m）、石羊（748m），各梯级均以发电为主，总装机容量302MW，占RR干流三江口以上礼社江河段水力资源理论蕴藏量的77.0%。规划考虑到礼社江河段各梯级开发方案技术经济指标均较差，建议除石羊梯级外，近期暂不开发。考虑到三江口以下的大黑公水电站开发涉及自然保护区、戛洒、峨德河、漠沙梯级经济技术指标较差，目前暂不开发。RR干流推荐梯级开发规划梯级布置见图1-1。1.3RR干流梯级开发现状RR干流目前仅开发建成了南沙、马堵山两个梯级，分别于2007年、2011年建成投产，总装机容量438MW，占干流规划总装机的27.0%。1.3.1南沙梯级（1）工程概况南沙水电站坝址位于R

29、R（元江）干流RR哈尼族彝族自治州的元阳县和建水县境内，是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告推荐的12级开发方案中的第9个梯级，坝址以上集水面积28875km2，是一宗开发任务以发电为主，远期为发展供水、航运创造条件的水电工程。水库正常蓄水位267m（相应库容2.08亿m3），汛期排沙运行水位255m，死水位255m（相应库容2.0亿m3），设计洪水位268.84m，校核洪水位272.9m（相应库容2.65亿m3），调节库容0.08亿m3，具有日调节性能，水库最大坝高85m，为大（）型工程。南沙电站装机容量150MW（350MW），电站保证出力20MW，多年平均发电量7.02亿kWh，装机

30、年利用小时数4682h，电站单机发电额定流量129.92m/s，三台机满发最大引用流量386m/s。南沙水电站由非溢流坝段、溢流坝段、泄洪排砂底孔、坝后式厂房等组成。河床布置溢流坝段，左岸布置坝后厂房，厂坝之间布置泄洪排砂底孔，其余布置岸坡非溢流坝。溢流坝与泄洪排砂底孔联合泄洪。拦河坝坝顶高程274.0m，最大坝高85m，坝顶长232.92m，坝顶宽为15.4m，坝上游面高程214.0m以上为铅直面，以下坝坡为1：0.2，溢流坝和非溢流坝下游坡均为1：0.7。电站布置在左河床靠左岸，为坝后式厂房，装机容量350MW，由进水口、压力钢管、厂房、尾水渠、变电站等组成。（2）运行方式当来水小于390

31、m3/s时，水库按267m运行，来水量全部通过机组发电，并可根据系统的需要在保证泄放26.1m3/s的水生态基流进行调峰运行；当来水大于390m3/s小于700m3/s时，除电站满负荷运行外同时需开启排沙底孔泄水，库水位保持267m运行；当来水大于700m3/s小于1000m3/s时，水库逐步加大泄量，降低水库水位；当入库流量大于等于1000m3/s时，水库水位降至255m进行冲沙，水库控制下泄量。元阳县新县城南沙防洪堤目前正在按30年一遇的防洪标准进行加固，当天然来水小于6320 m3 /s(30年一遇洪峰流量)时，水库应控制下泄量不大于6320 m3 /s。在入库流量大于8297 m3 /

32、s时，泄洪建筑物完全敞泄，水库水位开始雍高，200年一遇设计洪水10600m3 /s最高库水位为268.84m，1000年一遇校核洪水14500m3 /s最高库水位为272.90m，峰后库水位回落至267m时，水库开绐控制下泄量，使水库水位维持在正常蓄水位267m运行。（3）实际运行情况1.3.2马堵山梯级（1）工程概况马堵山水电站坝址位于云南省RR干流RR哈尼族彝族自治州的个旧市和金平县境内，是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告推荐的12级开发方案中的第10个梯级，坝址以上集水面积31356km2。是一宗以发电为主，为发展供水、库区航运创造条件的水电工程。水库正常蓄水位217m（相应库容

33、4.82亿m3），汛期排沙水位211m，死水位199m（相应库容2.22亿m3），设计洪水位218.16m，校核洪水位220.5m（相应库容5.51亿m3），调节库容2.6亿m3，具有不完全年调节，水库最大坝高107.5m，为大（二）型工程。电站装机容量288MW（396MW），电站保证出力78.6MW，多年平均发电量13.14亿kWh，装机年利用小时数4564h，电站单机发电额定流量163m/s，三台机满发最大引用流量490m/s。枢纽主要建筑物由拦河坝、泄洪表孔及底孔、冲沙孔、电站进水口、有压引水隧洞及地面厂房等组成。拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程222.5m，最大坝高105.5m，坝

34、轴线在左岸采用折线布置，坝顶总长度365.43m。泄洪建筑物主要有：4孔15m17m的表孔、2孔5m7m的泄洪排沙底孔，校核洪水位最大下泄量为13611m3/s，采用宽尾墩与挑坎联合挑流消能。引水发电系统布置在左岸，电站进水口为坝式进水口，引水道采用一机一洞单元供水方式，单机额定引用流量168.67 m3/s。有压引水隧洞采用圆形断面，1#洞长383m，2#洞长355m，3#洞长326m。三条引水隧洞平行布置，由上平段、上弯段、斜井段、下弯段和下平段组成。压力隧洞洞径7.5m，下平段隧洞洞径5.8m。电站厂房布置在坝后约360.0m的河床左岸，采用岸边地面厂房布置型式，电站装机3台，总装机容量

35、288MW。变电站为户内式，布置在主机间上游，采用水平进厂方式。（2）运行方式1）汛期运行方式排沙运行：马堵山水库的排沙运行方式采用汛期固定排沙水位运行，在不突破水库淹没线的前提下汛期排沙水位在6月8月可按211m、9月11月可按213m方案运行。发电运行：由于汛期排沙运用要求，汛期马堵山电站均按来水发电方式运行，由于马堵山电站水头较高，在排沙运行期及调洪运行期间正常蓄水位以下均可发电运行，但当坝前电站进水口含沙量较高时为避免泥沙对水轮机的较快磨损，可考虑停机。调洪运行：汛期当上游来流量小于排沙水位对应的泄流能力时，水库控泄维持排沙水位运行；当上游来流量大于排沙水位对应的泄流能力时，水库敞泄，

36、库水位逐渐壅高；洪峰过后库水位逐渐回落到排沙水位运行。2）枯期水库运行方式汛末水库水位逐渐抬高至正常蓄水位后进入枯期发电调度。马堵山水电站为不完全年调节电站，调节库容2.6亿m3，枯期可根据上游来水情况按最有利的方式调度，提高电站的保证出力和枯期电量。此外，电站可根据系统需要调峰运行。（3）实际运行情况1.4RR干流梯级开发趋势RR流域综合规划报告（2011年）提出RR干流规划采用19级开发（其中礼社江8级，RR三江口以下11级），目前除南沙、马堵山水电站分别于2007年、2011年建成投产外，其他梯级分别处于在建、拟建及规划阶段。1.4.1在建梯级概况在建梯级指已经进入可研阶段、开工建设在即

37、的梯级，包括戛洒江、桥头、大黑公3个已经基本完成可研阶段工作、“三通一平”已开工的梯级。1.4.1.1戛洒江一级（1）工程概况戛洒江一级水电站是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告的龙头水库，位于云南省新平县水塘乡，坝址以上流域面积为18102km2，是一宗以发电为主、兼顾下游综合用水要求、可发展库区航运促进地区旅游业的发展的综合利用水库工程。戛洒江一级水电站正常蓄水位675m（相应库容14.91亿m3），汛期排沙运行水位665m，死水位640m（相应库容6.69亿m3），设计洪水位677.47m，校核洪水位684.08m（相应库容17.94亿m3），调节库容8.22亿m3，具有年调节性能，

38、水库最大坝高176m，为大（一）型水库工程。戛洒江一级水电站装机容量270MW（390MW），为坝后式开发方式。规划水平年与RR干流规划梯级联合运行时，电站保证出力68.23MW，多年平均发电量10.67亿kWh，装机年利用小时数3951h。电站单机发电额定流量87.8m/s，三台机满发最大引用流量270m/s。戛洒江一级水电站主要建筑物由面板堆石坝、左岸岸坡式溢洪道、放空冲沙（兼导流）洞、引水发电系统和下游河道保护工程等组成。枢纽建筑物由面板堆石坝挡水，趾板建于岩基上，坝体堆石基础河床部位的覆盖层大部分保留；溢洪道布置在左岸，闸室紧靠左岸坝头布置；溢洪道出口与左岸坝坡坡脚之间布置有地面厂房，

39、引水系统布置在左岸，由岸塔式进水口、引水隧洞、压力钢管等建筑物组成；导流洞布置在左岸，后期采用龙抬头形式改建为泄洪冲沙洞，布置在引水系统上游侧，进口紧临电站进水塔。（2）运行方式1）年运行方式戛洒江一级水库的年运行方式主要从发电和保库防沙两方面考虑。戛洒江一级水电站坝址以上流域的水量沙量年内分配不均匀，水量和沙量的年内分配基本一致，水沙主要集中在汛期的6月10月，多年平均水量占全年的75.4，多年平均沙量占全年的94.2，其中6月9月来沙占全年来沙的82.4%。考虑到电站坝址来沙主要集中在汛期的特点，确定戛洒江一级水电站汛期排沙运行水位6月8月低于正常蓄水位10m，9月份以后可抬高至正常蓄水位

40、运行。作为RR干流规划河段的龙头水库，水库的运行方式主要取决于与系统中其它水电站联合补偿调节的要求，具体年运行方式将由RR干流规划河段水电站群联合径流补偿调节的方式确定。当RR干流规划河段11级电站联合运行时，供水期一般由戛洒江一级水库先供水，其他梯级则尽可能维持在正常蓄水位附近运行；当戛洒江一级水库继续供水受到限制时（在供水期末可能出现该情况），则由其他调节性能相对较好的水电站供水。2）日运行方式戛洒江一级水库具有年调节能力，可根据系统负荷变化情况进行日调节，在系统负荷高峰时段，电站在系统中承担调峰任务，在系统负荷低谷时段，将视系统需要和下游用水要求调整电站出力（带部分基荷，单机容量的45%

41、为40.5MW，基荷流量为40.5m3/s）。水库日运行方式主要由日平均出力决定：当日平均出力小于电站装机容量时，水库进行日调节，日调节时需保证电站出力不低于机组最小出力；汛期当日平均出力达到电站装机容量时，电站将满出力发电，承担系统基荷。1.4.1.2桥头梯级（1）工程概况桥头水电站是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告12级开发方案的第5个梯级，位于云南省玉溪市元江县城上游约8km处，坝址以上流域面积为21253km2，是一宗以发电为主，兼顾下游元江县城及农田防洪要求，为下游农田灌溉和城镇供水创造条件，并可发展库区航运，促进地区旅游业的发展的综合利用工程。水库正常蓄水位450m（相应库容

42、2.84亿m3），汛期运行水位446m，死水位440m（相应库容1.77亿m3），设计洪水位450m，校核洪水位校核洪水位454.26m（相应库容3.46亿m3），调节库容1.07亿m3，库容系数0.021，具有季调节能力，水库最大坝高83m，为大（二）型工程。电站装机容量130MW（MW），电站保证出力 MW，多年平均发电量6.117亿kWh，装机年利用小时数4531h，电站单机发电额定流量 m/s，三台机满发最大引用流量 m/s。桥头水电站枢纽主要由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、左岸泄洪冲沙放空（兼导流）道、左岸引水发电系统、下游护岸等建筑物组成。主要建筑物均布置于左岸，充分利用左岸缓坡平

43、台有利地形，对右岸滑坡堆积体的扰动较小，电站进水口布置于大坝左侧，采用明钢管引水道，线路较短，厂房采用地面形式，泄洪冲沙放空（兼导流）道布置于电站进水口与溢洪道之间，考虑导流要求，进口底板高程较低，溢洪道位于泄洪冲沙（兼导流）道左侧，布置4孔，采用明渠导流。（2）运行方式1）年运行方式桥头水电站水库正常运行的最高水位为正常蓄水位450m，汛期6月10月中旬则为汛期运行水位446m，最低水位为死水位440m。经分析1953年6月2006年5月53年636个月的逐月径流调节计算成果，由于受汛期运行水位的限制，水库多年平均运行水位为447.2m。桥头水库年运行方式为：汛期（6月10月中旬）维持在汛期

44、运行水位446m，枯期则在正常蓄水位450m与死水位440m之间变化。从充分、合理利用水能资源角度考虑，桥头水库水位一般维持在较高水位运行较为有利。桥头水库投入后，对RR干流年内的天然来流过程进行重新分配，通过水库的调蓄使得枯期流量有所增加，汛期流量有所减少，年内汛、枯间出库流量差距较天然情况有所缩小。但由于桥头水库的调节性能有限，其各月平均出力依然呈现汛期大枯期小的现象。2）日运行方式桥头水库具有季调节能力，可根据系统负荷变化情况进行日调节，在系统负荷高峰时段，电站在系统中承担调峰任务，在系统负荷低谷时段，将视系统需要和下游用水要求调整电站出力。水库日运行方式主要由日平均出力决定：当日平均出

45、力小于电站装机容量时，水库进行日调节，日调节时需保证电站出力不低于机组最小出力；当日平均出力达到电站装机容量时，电站将满出力发电，承担系统基荷。1.4.1.3大黑公梯级（1）工程概况大黑公水电站坝址位于RR（元江）干流RR哈尼族彝族自治州的元阳县和建水县境内，坝址以上流域面积为28376km2，是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告推荐的12级开发方案中的第8个梯级。工程的开发任务为以发电为主，并为发展库区航运创造条件，促进地方经济发展。大黑公水电站正常蓄水位为340m（相应库容4.03亿m3），死水位320m（相应库容1.91亿m3），设计洪水位344.16m，校核洪水位349.22m（相

46、应库容5.42亿m3，库容系数2.61%，具有季调节性能，最大坝高90.5m，为大（二）型工程。电站装机容量230MW（MW），电站保证出力69.4MW，多年平均发电量10.59亿kWh，装机年利用小时数4603h。电站单机发电额定流量137.1m/s，三台机满发最大引用流量411.3m/s。枢纽主要建筑物包括混凝土面板堆石坝、溢洪道、泄洪排沙洞和引水发电系统。左岸开敞式溢洪道，设置4孔表孔，表孔尺寸为1417m（宽高），溢洪道前缘长72m。消能方式为挑流消能。河床面板堆石坝，坝顶高程350.50m，最大坝高90.5m，坝顶宽10m，坝顶长363.827m。左、右岸各布置1孔泄洪排沙洞，泄洪兼

47、排沙。引水发电系统位于右岸，建筑物包括进水塔、压力隧洞及岸边厂房。厂房总装机容量230MW，安装三台混流式机组。（2）运行方式1）年运行方式大黑公梯级开发任务主要为发电，不承担下游防洪任务，因此运行方式主要是发电调度、排沙调度及枢纽自身防洪安全调度三方面：发电调度：为发挥大黑公水电站的季调节性能，汛期6月10月中旬维持在排沙水位运行（336.0m），在汛末尽量蓄水至正常蓄水位；在枯水期，为获得比较稳定的枯期电量，电站可依据系统要求放水，至枯水期末水库消落至死水位；进入汛期后开始蓄水至排沙水位。排沙调度：当上游来水超过电站满发流量时，多余的弃水优先从排沙底孔泄流排沙。此外，当入库水沙形成异重流时

48、，应及时开闸排沙。防洪调度：当上游来水大于水库排沙水位对应的泄流能力时，水库所有泄洪闸和泄洪洞的闸门逐渐全部打开，让洪水自由下泄，水库进入自身防洪安全运行。洪水过后，当水位自由消落至排沙水位时，逐步下闸控制水位维持排沙水位运行。2）日运行方式大黑公梯级具有季调节能力，可根据系统负荷变化情况进行日调节，在系统负荷高峰时段，电站在系统中承担调峰任务，在系统负荷低谷时段，将视系统需要和下游用水要求调整电站出力。电站日运行方式主要由日平均出力决定：当日平均出力小于电站装机容量时，电站可进行日调节，日调节时需保证电站出力不低于机组最小出力；汛期当日平均出力达到电站装机容量时，电站将满出力发电，承担系统基

49、荷。1.4.2拟建梯级概况拟建梯级指启动前期工作，开展了预可研工作的新街、罗垤2个梯级。新街水电站坝址位于RR（元江）干流RR哈尼族彝族自治州的河口县和金平县境内，是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告推荐的12级开发方案中的第11个梯级，是一宗以发电为主的水电中型工程。坝址以上集水面积为32581km2。水库正常蓄水位135m，设计洪水位为132.01m，校核洪水位为135.27m，水库总库容3695万m3。电站装机容量90MW，多年平均发电量4.0533亿kWh。罗垤水电站坝址位于RR（元江）干流元江县境内南昏河口上游1km，是云南省RR（元江）干流梯级综合规划报告推荐的12级开发方案中

50、的第6个梯级，是一宗以发电为主的水电工程。坝址以上集水面积为22743km2。水库正常蓄水位375m，电站装机容量40MW，多年平均发电量2.43亿kWh。1.4.3规划梯级概况规划梯级包括RR干流三江口以上的礼社江8个梯级以及三江口以下的戛洒、峨德河、漠沙3个梯级，这11个梯级目前处于待开发状态。礼社江自上而下8个梯级分别问下巴毫（正常蓄水位1325m，下同）、龙树（1240m）、大宝山（1073m）、团山（1001m）、西西郎（936m）、苏布（845m）、和平郎（799m）、石羊（748m）。戛洒：戛洒梯级位于RR（元江）干流新平县戛洒镇戛洒大桥上游约750m触动，具有发电、灌溉、供水等

51、综合利用，水库控制流域面积18731 km2，水库正常蓄水位541m，水库具有日调节功能，电站装机容量30MW，多年平均发电量1.81亿kWh。峨德河：峨德河梯级位于RR（元江）干流新平县漠沙江段，以发电为主，水库控制流域面积19387 km2，水库正常蓄水位508m，水库具有日调节功能，电站装机容量40MW，多年平均发电量2.3亿kWh。漠沙：漠沙梯级位于RR（元江）干流新平县漠沙乡六库村，具有发电、灌溉等综合利用，水库控制流域面积19801 km2，水库正常蓄水位470m，水库具有日调节功能，电站装机容量20MW，多年平均发电量1.27亿kWh。大湾：大湾梯级位于RR（元江）干流河口县的中

52、越界河段上，具有发电、防洪、航运等综合利用，水库控制流域面积33959 km2，水库正常蓄水位114m，水库具有日调节功能，电站装机容量50MW，多年平均发电量3.05亿kWh。1.4.4梯级开发趋势分析虽然RR干流的水力资源条件尚属一般，但是鉴于南沙、马堵山梯级没有特别敏感的制约条件，在西部大开发的有利背景下，率先得到开发建设，已发挥出了巨大的经济和社会效益，不仅改善了RR州的电力供应条件，还大大改善了地区生态环境。在云南省实施电力输出战略之下，戛洒江一级、桥头、大黑公梯级也陆续完成了可行性研究，逐步步入开工环节，按设计方案，预计在2020年前可先后得到实施，届时，不仅RR州、玉溪市的电力供

53、应保障程度得到大大提升，而且还具备电力输出的有利条件。RR地处大湄公河次区域和中国东盟自由贸易区的前沿，区位优势明显，经济发展潜力巨大，而电力合作是大湄公河次区域贸易合作的重要组成部分。2004年云南电网公司已通过110kV绿水河河口线路实现向越南送电，2006、2007年分别建成两条220kV电力联网工程向越南送电，截至2009年7月底，对越南累计送电已达90.36亿kWh。根据南方电网相关规划，2010年该区将建成500kV线路与云南省网相连，实现向越南、老挝、泰国送电。同时，东面的红水河为全国水电能源基地之一，是“西电东送”南通道的重要电源点，随着流域水力资源的开发及本区域电力供应紧张状

54、况的缓解，RR电力将参与“西电东送”。因此，RR的电力市场广阔，为水力资源的开发提供了有利的外部条件，规划的其他梯级电站将逐步得到实施的趋势不可避免。RR干流三江口以下各梯级主要指标及开发建设情况见表1-7。表1-7 云南省RR干流（三江口以下）梯级开发状况表序号梯级名称正常蓄水位(m)装机容量(MW)开发状况1戛洒江一级675270可研阶段，“三通一平”已开工2戛洒54130规划3峨德河50840规划4漠沙47020规划5桥头450130可研阶段，“三通一平”已开工6罗垤37540预可研阶段7大黑公340230可研阶段8南沙267150已建，2007年底第一台机组投产9马堵山217288已建

55、，2010年底下闸蓄水10新街14790预可研阶段11大湾11450规划2梯级开发影响下RR水文情势变化规律2.1研究现状水库是一个介于河流和湖泊之间的半人工自然水体，广泛分布于世界各地，尤其是天然湖泊较少的地区。水库具有防洪、供水、发电、灌溉、航运等重要作用1-4。二次世界大战以后，人类在全球范围大规模筑坝，对于全球的水文系统产生了显著的影响，水库调水在世界水资源的调节和控制上发挥着十分重要的作用。我国水能资源丰富，已建、在建和规划了大量的水库，据统计，我国河流约分布2.9万个水坝5。梯级水库引起的水文、泥沙、水质等方面的河流生态环境影响也受到了广泛的关注。河流的自然水文情势都有其内在的变化规律，这对水生态系统的运行和水生物的多样性非常重要。梯级开发背景下，梯级水库密集布置，各级水库对河流水文情势的影响会发生累积，河流平均流量、脉动、洪水、低流量、极端低流量等受梯级水库累积影响尤其明显