中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410019
摘要：近年来水电建设不断推进，主要流域梯级水电已基本建成，但水电站建成后水库以及沿程河道水温的影响逐步显现。本研究通过2013年11月至2014年7月对宝兴河流域水电梯级库区及河道水温的现场监测，获得了研究区的水温分布成果。研究结果表明：宝兴河硗碛水库水温在春、夏季有分层现象；宝兴河流域水电开发引起的下泄低温水影响范围在夏季需要到铜头尾水断面能够基本恢复到天然状态。
关键词：流域梯级；水电站；水温；环境影响
前言
水电站建设不仅有利于水资源的充分利用，提高防洪和航运能力，而且能够降低火力发电对大气环境所带来的污染。但同时，流域梯级水电站的建设会改变河流的水文情势，水温是重要的生态因子，也是影响生物化学作用的重要水化学因子，对于鱼类的栖息环境具有重要影响。近年来，国内外学者对于梯级水电站建设对于水温的影响进行了研究，[1] 等运用现场观测并辅以数值模型的方法对漫湾水电站水库进行了研究，结果表明漫湾水库水温结构为局部分层型或过渡型[1]。脱友才等采用原型观测和数学模型相结合的方法，对比分析了瀑布沟电站开发前后下游河道的水温时空变化特性[2]。
梯级水电站对于库区和下泄水流的水温影响更为复杂，本文针对宝兴河梯级水电站建设对于库区和河道沿程水温变化进行研究，为进一步了解梯级水电站对于流域生态环境以及流域水生生物的影响研究提供理论依据。
1.宝兴河梯级电站概况
宝兴河流域地处四川盆地西部边缘，地理位置界于东经102°26′～103°14′，北纬30°02′～30°57′之间。宝兴河主河道长约142km，流域面积3321km2，河道平均比降25.5‰，水能资源理论蕴藏量155.5万kW，在四川省众多的中型河流中，是水能资源富集、开发条件较优的河流之一。宝兴河干流河段布置了6个梯级水电站，自上而下依次为硗碛电站、民治电站、宝兴电站、小关子电站、灵关电站、铜头电站。流域梯级总装机容量940MW，全梯级联合运行时，多年平均年发电量为47.03亿kW·h。宝兴河各梯级电站中，仅有龙头电站硗碛为年调节水库，最大坝高123米。
2.研究方法
为了探究宝兴河流域水电站建设对于水库和河道水温的影响，选择硗碛水库库尾直至铜头水电站尾水口为监测区域，监测河段全长约67km。分别于2013年11月、2014年1月、4月和7月进行了4次监测。
2.1仪器介绍
本研究选取意大利Idronaut公司生产的OCEAN SEVEN 304Plus CTD温盐深仪进行水温监测。该仪器最深可检测5000m以下水温，适用于-5~35℃水温范围，并可选择多种检测模式。其液体精度为0.05%满量程；温度精度为0.002℃。
2.2库区水温监测
在硗碛水库坝前断面左侧和右侧布设2根垂线，库中断面中部布设1根垂线；铜头水库坝前布设1条垂线，硗碛水库库尾咔日沟监测断面设置1条垂线，蚂蝗沟入库处监测表层（0.5m）水温。
2.3河道水温监测
从上游往下游共布设13个监测断面：硗碛库尾、硗碛库尾、硗碛水库库中、硗碛水库坝前（左）、硗碛水库坝前（右）、硗碛坝下、硗碛厂房尾水、硗碛厂房尾水下游500m、宝兴电站厂房尾水、民治电站厂房、西河、灵关镇、铜头电站坝前。监测点水深为距表层0.5m的水温。
图1 硗碛水库水温观测点布置图
3.成果与分析
3.1库区水温监测结果
（1）硗碛水库
库区水温监测显示，2013年11月，硗碛水库附近气温8.5~9℃；水库表层水温与库尾水温无明显差别；库中处库表水温10.8℃与库底水温11℃接近，均低于5~30m处的水温，相差约0.5℃；坝前库表底水温相差仅0.7℃。2014年1月：气温进一步下降，昼间最高温度8~10℃，早晚温度可低至3℃以下；库尾蚂蝗沟和库尾咔日沟水温相差较大，两支流交会后进行掺混，使得库尾水温重新分布；库中处库表水温7.2℃库底水温7.3℃接近，均略低于5~40m处的水温7.4℃；坝前左侧库表底水温相差2.1℃，坝前右侧库表底水温相差0.1℃左右。2014年4月：进入春季，气温已上升至16.5~23℃，水温受气温影响呈现明显上升趋势；监测期间硗碛水库已经实施完汛期前放水，正在蓄水阶段，水位相比2014年1月下降了约60m，最深处仅30m；库区水温从表面往下持续下降，表层水温12~13℃，底层水温约8℃。2014年7月：监测时段气温26~34℃，水温受气温影响较大，表层水温明显高于深层水温，库区出现水温分层现象，坝前和库中表层10m水温下降较快，分别为5.2℃和5.6℃。随着水深增加，水温缓慢下降，40m以下下降极缓慢（每10m仅下降约0.1~0.2℃），80m以下降至10.7℃。库尾咔日沟表层水温比库中高2.1℃，表层10m下降5.3℃；库尾蚂蝗沟水温比库中表层水温低1.0℃。本次研究过程中的4次实测水温结果，得知硗碛水库春、夏季有分层现象，秋、冬季没有分层情况。
图2 库区实测水温分布图，
2013年11月（a）；2014年1月（b）；2014年4月（c）；2014年7月（d）
（2）铜头水库
铜头水库为日调节性能的引水式电站，电站坝高77m，采用α、β法判别水库水温，α=101.4>10，其水温结构为完全混合型，预测水库水温无分层现象。根据铜头水库实测结果得知，铜头库区水温不分层。对电站尾水水温监测结果表明，尾水与水库水温相同。
3.2出库水温监测结果
硗碛电站设置的出库水温监测点包括电站尾水口上、下游河道、民治电站厂房。监测结果如表1所示。2013年11月的实测结果表明，尾水口下游河道比天然河道高3.6℃左右。2014年4月监测期间硗碛水库正在蓄水，水位比上月降低了约60m，硗碛水电站未发电，无尾水下泄，尾水口附近河道比天然河道高3.0℃。2014年7月无生态流量泄放，尾水口下游河道比天然河道低0.4℃左右。监测结果表明，工程建设后冬季水温高于天然河道水温，夏季略有偏低。
表1 硗碛水电站尾水水温监测数据
3.3河道沿程水温变化
河道沿程水温监测结果显示，除夏季7月份外，其他月份在西河口以上即可达到天然河道水温；7月份，天然河道水温按照硗碛水文站到宝兴水文站月平均水温0.073℃/km的升温恢复速度，到灵关镇断面约为15.0km，温度约15.6℃，灵关镇断面实测水温15.4℃，与天然河道水温相差0.2℃。宝兴水文站到铜头尾水口约31.0km，天然水温约16.8℃，与实测水温一致。因此，宝兴河流域水电开发引起的下泄低温水影响范围在夏季到铜头尾水断面能够基本恢复到天然状态。
表2 河道实测水温变化情况 单位：℃
4.结论
（1）根据硗碛、铜头水库的水温监测结果，硗碛水库水温春、夏季有分层现象，秋、冬季没有出现分层现象。铜头电站水库经计算是完全混合型，从实测结果来看符合预测结论。
（2）宝兴河流域梯级水电开发后河道冬季水温高于天然河道水温，夏季略有偏低。工程建设对下泄低温水影响范围在夏季到铜头尾水断面能够基本恢复到天然状态。
参考文献：
[1] 刘兰芬，张士杰，刘畅，杜霞. 漫湾水电站水库水温分布观测与数学模型计算研究[J]. 中国水利水电科学研究院学报，2007，5（2）：87-94.
[2] 脱友才，周晨阳，梁瑞峰，李克峰. 水电开发对大渡河瀑布沟以下河段的水温影响[J]. 水科学进展，2016，27（2）：299-306.
[3] 巴亚东，陈晓娟，柳雅纯. 清江水布垭水电站对水温影响回顾评价[J].环境科学与技术，2017，40（S1）：310-313.
[4] 陈昂，王东胜，隋欣，陈凯麒，吴淼. 小浪底水库水温影响研究回顾[J]. 人民黄河，2017，39（8）：63-66.
[5] 邹家祥. 环境影响评价技术手册[M]．北京：中国环境科学出版社，2009．
论文作者:赵坤,李翔,刘黄诚,周鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/12
标签：水温论文; 宝兴论文; 水库论文; 河道论文; 梯级论文; 电站论文; 水电站论文; 《防护工程》2018年第31期论文;