水利水电工程环境影响评价第七章 水环境评价

水利水电项目环境影响评价导则培训班讲课中国水利水电科学研究院2006年12月25日•水环境影响评价•1.水文要素影响分析与评价•2.泥沙情势要素影响分析与评价•3.水温要素影响分析与评价•4.水质要素影响分析与评价•5.下泄水气体过饱和分析与评价•6.梯级开发对水环境的累计影响分析与评价水环境影响评价1.水文要素影响分析与评价水位、流速、流量等水文要素是反映天然河流生态系统基本特性的主要指标。水利水电工程拦蓄江河径流，对天然河流的水位、流速、流量等水文要素将产生非常明显的影响。目前，对于水位、流速、流量三者的评价统一归结为维持水生生态系统稳定所需水量的推求。本节简要分析工程修建对水位、流速和流量的影响，着重说明维持水生生态系统稳定需水量的推求方法。（1）对水位的主要影响影响最大的是多年调节型水库，影响相对较小的是日调节型水库。对于调蓄能力较大的水库，其水位的变化在季节上与天然河流是相反的，水位变幅较大，同时使下游一定河段内自然丰枯季流量、水位变化消失，对水生生境带来很大的负面影响，如丹江口水库兴建后，由于水库调节作用，春末夏初坝下不出现涨水过程，使大坝至下游谷城河段家鱼产卵场缩小规模或已经消失。对径流式电站，水位的变幅不大，不会出现明显的季节性的变化，但由于其调节周期短，会导致下游水位波动频繁，致使适应于缓流和静水环境生活的鱼类削减或灭绝。某河流梯级电站水库水位某河流梯级电站水库水位某水库蓄水前后的水位变化•（2）对流速的主要影响–水库修建带来天然河流流速变化明显。–在水库的不同库段，流速的变化不一样。一般越靠近库尾，流速越接近天然河道；越接近坝前，流速越小；水库中泓的流速大于库边的流速，在某些条件特殊的库湾，流速甚至接近于零。–库区水流速度减缓，泥沙沉淀，库水的含沙量减小，透明度增大。某水库建库后的沿程流速分布建库后沿程流速分布0.000.100.200.300.400.500.6010987654321坝下距坝距离(km)流速(m/s)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月•湖南的东江水电站，水库蓄水后使原来20~40m宽的河道水面面积扩大，水库平均宽度2km，最宽处达到11km。流速变缓，平均每年水的交换量等于其库容的3/4~4/5。•（3）对流量的主要影响–工程运行改变了天然河道的流量分布。–主要是改变径流的年内分配，减少了汛期水量，增加了枯期水量。–一些多年调节的水库，改变径流的年际分配，将丰水年水量调至枯水年用，增加了枯水年的水量。某水电站运行流量与工程前天然流量比较图1.2-1(a)小湾电站断面流量过程线(典型丰水年)0500100015002000250030003500123456789101112月流量(m3/s)天然流量联合运行图1.2-1(b)小湾电站断面流量过程线(典型平水年)05001000150020002500123456789101112月流量(m3/s)天然状态联合运行图1.2-1(c)小湾电站断面流量过程线(典型枯水年)0200400600800100012001400160018002000123456789101112月流量(m3/s)天然状态联合运行某河流梯级水电开发流量与天然比较附图1.3多年平均各梯级电站汛期6-11月径流量变化0500100015002000250030003500小湾漫湾大朝山糯扎渡景洪橄榄坝勐松流量(m3/s)天然状态联合运行附图1.4多年平均各梯级电站枯期12月-5月径流量变化05001000150020002500小湾漫湾大朝山糯扎渡景洪橄榄坝勐松流量(m3/s)天然状态联合运行–引水式电站，形成减、脱水河段，若坝下游有较大的支流汇入，产生一定程度的减水；若没有支流汇入，造成脱水。减脱水对河道生态的破坏是十分严重，如四川省石棉县某河流全长34km的河道，已建和在建的水电站达17座之多，平均2km就有一座，这些小水电站基本都是引水式发电，水被引走后，电站下游原有河槽已基本断流，原有鱼类基本绝迹。–要保护生态环境，避免水资源掠夺式开发，必须在水资源配置中，保证生态环境在一定时空范围内拥有符合质量和数量要求的水量，就要下泄一定生态流量。某水库下游的脱水段河道（枯水期）某水库下游的脱水段河道（丰水期）有支流汇入后的减水段河道2.泥沙情势要素影响分析•泥沙淤积造成库尾抬高–在挟沙河流上，当水流进入回水区内，泥沙首先在回水末端淤积，抬高河底高程。而当坝前水位降落时，则变动回水区自上游逐渐向下游脱离壅水的影响而恢复天然河道的水流特性，使原淤积的泥沙产生冲刷。因此在变动回水区内水位变化频繁，且泥沙冲淤的交替变化也很大。淤积在水库末端的粗颗粒泥沙，当水位降落时也难以冲走，导致库尾抬高，航道水深变化无常，不利于航运，例如丹江口水库回水末端的变动回水区内，曾多次发生翻船事故而影响通航。–由于泥沙淤积与回水相互影响，使回水抬高和上延，使水库淹没、浸没范围进一步扩大。如河段为梯级开发，则下游电站的回水抬高，有可能影响上游电站的尾水位而影响出力。此外，如遇河段或水库回水末端发生冰塞、冰坝时，则同样要发生沿途或水库回水末端水位抬高的现象。•下游泥沙淤积抬高尾水位–电站运行中，对于水库内排出的泥沙，如遇水流不畅，易发生局部淤积而抬高电站下游的尾水位，影响出力。例如：天生桥水电站每遇停机冲刷时，水库内排出的泥沙，在电站下游发生大量淤积，使下游河道尾水位抬高2～3m，如1979年8月13日至9月30日，水库停机冲刷，造成下游淤积严重，减少机组出力，并威胁电站防洪安全。–水库如采取不合理的调水、调沙运行方式，也会使下游河道淤积严重，行洪困难。如黄河下游，当三门峡水库采取防洪排沙运行方式而泄流规模又不够大时，水库的滞洪作用和汛后的大量排沙，使出库的水沙过程很不适应。–洪水期，建库前本应淤在下游滩地上的泥沙，建库后则淤在水库内，然后通过汛后排沙，将泥沙淤在下游主槽内，加大了主槽的淤积量。•河口淤积形成拦门沙–水库建成后，水动力条件发生改变。注入水库的各条支流，由于河流基准面被大大抬高，都会在河口形成拦门沙和水下三角洲，对航道的通航造成很大的影响。例如长江三峡水利枢纽建成后，受影响最大的是嘉陵江和长江重庆以上河段在入库河口区形成的拦门沙和水下三角洲。据不完全的资料统计，长江宜昌水文站多年平均悬移质输沙量为5.14亿t。其中来自长江重庆以上河段的泥沙最多时为2.4亿t，占宜昌站年平均输沙量的46.7%。其次为嘉陵江，多年平均输沙量为1.59亿t，占宜昌站的30.9%。3.水温要素影响分析与评价水库水温评价方法；水库水温变化分析；冷害的对策措施（1）水库水温评价方法1）水库水温结构判别经验公式（参数α—β判别法、Norton密度佛汝德数判别法、宽深比判别法）2）水库水温结构预测计算方法经验公式方法：水科院公式、东勘院公式3）水库垂向水温和下泄水温数学模拟方法一维模型、垂向二维模型、三维模型•注意的问题–这些经验公式和数学模型方法的适用范围和使用阶段。–模型概化及边界条件的选取。–最好是有现场观测的资料，对公式和模型进行率定、验证以及精度分析。–有条件的最好进行物理模型试验。例1：漫湾电站水库水温结构观测和预测计算•漫湾水电站水库水温结构初步判断–利用α—β判别法，水库属于水温混合型水库。–应用Norton密度Fd数判别法，水库水温为分层型。–采用水库宽深判别法，水库为水温分层型。–采用不同判别方法，其结果不同，初步判断漫湾水库水温结构介于混合型和分层型之间。•漫湾水库水温结构现场观测–观测期2004年2月17日~2月19日的水电站正常运行。–采用美国YSI公司出产的6600-D型深水多参数便携式水温水质观测仪。漫湾水库水温观测断面图县界道路观测断面乡（镇）自然村水库水电站桥梁图例05(km)图1漫湾水电站库区水温观测断面布置图N苹果园扁度田磨丹田酒房河荒田棕园村龙竹棚岭岗至凤庆马路塘河口命灰菜坝马刀子修山村上达胖香江边户勘测队麻栗林大湾子江边马街阿克垛瓦富咱后兴村渡坝凤庆县腰街中山村茶房云县大头山扬家村蔡家村菠菜地槟榔河大黑村松山河大平地丙坡徐张河大平菜漫湾龙翠漫光田坝大村漫湾河张家坡徐家箐田坝坝址棉花田安乐安乐河大沙河鱼乐村河金房河三家村三家村河文东村景东县中村小村南涧县望江村银定河落底河官银塘岩子脚岩子头路苦吗富家村石花村雄巨口瓦密村瓦坡宜大水井村头阿苦底独家村旧村度固地丫口村世黎柱阿屋阿底么村八字耳朵老草居福农村乌龙卡库马鹿塘乌支黑惠江满甩河小村拜秋地白腊村新村自克村平掌小铺子尾把至南涧16111391214151452678103•分层区：漫湾水库水温分层区域为局部区域，从坝前沿水库长度约10km，大约7km2的水域范围。•过渡区：水温分层区与混合区之间的区域为过渡区，沿水库距坝10km至15km之间的区域，长度大约5km，1.5km2的水域范围。•混合区：距离大坝15km以远的库区为水温混合区，长度约55km，水域范围约15km2。这一区域内由于水深变浅，掺混加强，水温垂向分布较均匀，表底温差很小。•漫湾水库水温结构数值模拟计算–采用丹麦软件MIKE3模型–边界条件•利用现场观测2004年2月17~19日实测的水库运行水位、流量和水温观测资料给定上、下游边界条件；根据收集的气象资料给出气温、湿度及太阳辐射等条件。•给出2003年2月1日至2004年2月29日实测的上游水位、流量数据；上游来水水温根据上游水文站观测资料由一维计算水温结果给定；下游边界条件由电站一年的调度运行水位、发电流量及弃水量等给定；气象条件按照月平均气象资料插值获得。–模型的率定验证–模型预测，预测全年水温分布利用观测结果进行模型验证坝前1#断面0510152025303540455091011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝1.0km2#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝2.5km3#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝5.0km4#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝8.0km5#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝12.0km6#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝16.0kn7#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温距坝20.0km8#断面051015202530354045501011121314151617水温(C)水深(m)计算水温实测水温图3漫湾坝前断面数模计算与观测结果比较121416182022242628301234567891011121314月水温C观测值计算值漫湾坝前断面垂向水温分布预测结果2月-5月垂向水温分布051015202530354045501012141618202224水温（C）水深（m）2月水温3月水温4月水温5月水温6月-9月垂向水温分布051015202530354045501012141618202224水温（C）水深（m）6月水温7月水温8月水温9月水温10月-1月垂向水温分布051015202530354045501012141618202224水温（C）水深（m）10月水温11月水温12月水温1月水温表8漫湾坝前断面各月表底温差及温跃层厚度单位：℃月234567891011121表层水温16.118.521.322.722.221.922.820.319.718.116.613.9底层水温12.812.913.215.118.519.520.918.217.714.512.810.9表底温差3.35.68.17.63.72.41.92.