巖溶區(qū)河流水資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃與生態(tài)保護(hù)

1、第八屆海峽兩岸水利科技交流研討會(huì),2004年12月巖溶區(qū)河流水資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃與生態(tài)保護(hù)孟新華咸豐縣電力公司摘要本文以唐崖河爲(wèi)例,總結(jié)過(guò)去河流規(guī)劃不足,大膽探索巖溶區(qū)河流規(guī)劃思路,創(chuàng)新規(guī)劃方法,利用巖溶區(qū)地質(zhì)地形有利優(yōu)勢(shì),突出開(kāi)發(fā)結(jié)合生態(tài)保護(hù)。優(yōu)選樞紐佈置,兼顧防洪、旅遊和環(huán)境保護(hù)等綜合效益,既保護(hù)耕地,又減少淹沒(méi)損失。對(duì)巖溶山區(qū)河流水資源開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。一、前言水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的寶貴資源。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,西部巖溶山區(qū)河流水資源開(kāi)發(fā)利用不斷加快。民營(yíng)開(kāi)發(fā)小水電形成熱潮。合理開(kāi)發(fā)河流水資源,河流規(guī)劃是重要前提。而河流開(kāi)發(fā)規(guī)劃涉及上下游,左右岸之間區(qū)域關(guān)係,涉及水能、水産、國(guó)土

2、、交通、旅遊和環(huán)境等綜合利用。因此迫切需要有科學(xué)的規(guī)劃指導(dǎo)開(kāi)發(fā)。由於歷史原因限制,過(guò)去所作河流規(guī)劃僅限於幹流,支流上沒(méi)有規(guī)劃,即使是幹流規(guī)劃,僅限於砂頁(yè)、巖區(qū)域河段,而對(duì)巖溶區(qū)的河段電源規(guī)劃不夠。其主要原因是對(duì)巖溶區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)研究較少。規(guī)劃不夠合理,實(shí)施性不強(qiáng)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,巖溶區(qū)勘察手段和防滲處理技術(shù)不斷提高,過(guò)去被視爲(wèi)工程禁區(qū)的喀斯特地貌,曾被人們定論不能成庫(kù)的電站,現(xiàn)在確發(fā)揮著良好效益。因此大膽探索巖溶區(qū)河流規(guī)劃思路,創(chuàng)新規(guī)劃方法,綜合分析巖溶區(qū)河流有利因素,實(shí)行流域幹支流滾動(dòng)和梯級(jí)開(kāi)發(fā),兼顧防洪、水産、旅遊和生態(tài)保護(hù)等綜合效益,科學(xué)進(jìn)行規(guī)劃,是巖溶區(qū)河流規(guī)劃研究的主題。本文以唐崖

3、河流域規(guī)劃爲(wèi)例加以說(shuō)明。二、流域概況與特點(diǎn)1.河流分佈唐崖河爲(wèi)烏江下游右支流,流域面積及水量屬中等河流。境內(nèi)系高山峽谷夾小平原。流域爲(wèi)扇形,七大支流呈羽狀分佈。從上游到下游,有龍?zhí)逗印ⅠR鹿河、野貓河、曲江河、南河、青獅河、土溪河等,承雨面積都在100km2500km2。2.巖溶區(qū)地形地質(zhì)特徵及徑流特點(diǎn)唐崖河流域?qū)俣跷髂蠋r溶區(qū),是長(zhǎng)江中上游天然防護(hù)林區(qū),屬階梯狀中、低山區(qū)地形地貌。流域內(nèi)主要爲(wèi)碳酸鹽巖類(lèi)和砂葉巖類(lèi)。出露有寒武系至三疊系石灰?guī)r地層和志留系至侏羅系砂、葉巖地層,其中寒武系、二疊系、三疊系石灰?guī)r分佈面積最廣。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響,幹支流走向大都爲(wèi)北東向,與支流匯合段均爲(wèi)灰?guī)r巖溶峽谷,支流

4、走向爲(wèi)北西向。幹流和支流河道穿越於嘉陵江組灰?guī)r和巴東組砂葉巖地層之間,高山峽谷和平壩地形地貌相間分佈。從河流經(jīng)過(guò)地層看,穿越灰?guī)r地層河段,河岸高聳,懸崖峭壁,河谷深切,水流湍急,巖溶地貌奇特,泉水遍佈,水生動(dòng)物、陸地動(dòng)物種類(lèi)較多。例如幹流峽谷甘香峽、櫃子峽、大片峽、蠻王峽等。支流馬鹿河、南河和青獅河、野貓河、土溪河峽谷。這些峽谷都爲(wèi)巖溶峽谷,地貌深切,山高穀長(zhǎng),耕地少,無(wú)人煙,淹沒(méi)損失小。穿越砂葉巖地層河段,河床寬,坡降小,岸坡平緩,兩岸有大片耕地和房屋。如甘香峽下游河段太坪壩、麻柳壩、中寨壩、李家壩、韋家壩、老寨壩等。支流馬鹿河上游洛坡壩,南河上游泗壩、中游南河壩。青獅河上游龍?zhí)秹蔚鹊蜕脚_(tái)地

5、,耕地廣闊,人煙稠密,氣候溫和,雨量充沛,生態(tài)優(yōu)良,是當(dāng)?shù)刂匾漠b糧區(qū)和土苗民俗風(fēng)情區(qū)。唐崖河流域氣候?qū)賮啛釒瘽駳饬魑髂霞撅L(fēng)氣候,四季分明,降雨豐沛,降雨分佈總趨勢(shì)由西南向東北遞增,由低山向高山遞增,植被良好,森林複蓋率爲(wèi)73%以上。唐崖河主河道長(zhǎng)112km2,集水面積2532km2,河床坡降4。年徑流量23億m3,干支流水能蘊(yùn)藏量23.4萬(wàn)kw。具有豐富水能資源開(kāi)發(fā)條件和獨(dú)特的旅遊開(kāi)發(fā)潛力。三、不同河段梯級(jí)規(guī)劃研究唐崖河流域灰?guī)r巖溶河段和砂葉巖河段分佈相間。在砂葉巖河段,地勢(shì)平坦,耕地和人煙較多?；?guī)r巖溶河段,地貌險(xiǎn)峻,耕地少。兩類(lèi)河段地質(zhì)均具備擬建中等規(guī)模水庫(kù)大壩,按淹沒(méi)損失小,環(huán)境影響

6、小的原則應(yīng)選巖溶河段規(guī)劃電站爲(wèi)宜。80年代唐崖河曾作規(guī)劃爲(wèi)三級(jí)開(kāi)發(fā)。第一級(jí)爲(wèi)甘香峽低壩引水式電站,裝機(jī)5000kw;第二級(jí)爲(wèi)大河邊水庫(kù)電站,裝機(jī)2萬(wàn)kw。第三級(jí)爲(wèi)朝陽(yáng)寺電站,裝機(jī)4.5萬(wàn)kw,屬大型水庫(kù)中型電站。三級(jí)可開(kāi)發(fā)裝機(jī)共7萬(wàn)kw(現(xiàn)規(guī)劃可開(kāi)發(fā)量共爲(wèi)20.2萬(wàn)kw,其中幹流開(kāi)發(fā)11.6萬(wàn)kw。除第三級(jí)已建成外其餘梯級(jí)尚未開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)利用率低。支流未作規(guī)劃。爲(wèi)加快水資源開(kāi)發(fā)步伐,迫切需要對(duì)幹流規(guī)劃修編和支流規(guī)劃?？茖W(xué)作好規(guī)劃,必須抓住不同河段特點(diǎn),尤其巖溶峽谷特點(diǎn)和地質(zhì)地貌。重點(diǎn)研究解決巖溶峽谷河段建壩成庫(kù)條件,其次解決砂葉巖河段梯級(jí)開(kāi)發(fā)。針對(duì)流域內(nèi)不同河段、不同地質(zhì)地貌類(lèi)型,因地制宜進(jìn)行規(guī)

7、劃。 巖溶峽谷成庫(kù)條件巖溶區(qū)河段峽谷形成往往與巖性、構(gòu)造和地形地貌密切相關(guān)。唐崖河流域不同河段的峽谷多在三疊系嘉陵江組灰?guī)r地層,峽谷屬?zèng)_切侵蝕性河谷,河流與巖層走向近乎正交。庫(kù)壁巖溶化程度弱。對(duì)該類(lèi)巖溶峽谷區(qū)建中小型水庫(kù),蓄水深度和水壓力不大,庫(kù)首段只要存在弱巖溶化地層封閉,無(wú)斷層穿出庫(kù)外且不存在巖溶管道的話,成庫(kù)條件是具備的。即使?jié)B漏可通過(guò)防滲處理,使漏量控制在工程設(shè)計(jì)允許範(fàn)圍內(nèi)。根據(jù)唐崖河流域峽谷區(qū)成因及特點(diǎn),有下列有利因素可以利用。一是利用三疊系大冶組薄層灰?guī)r夾葉巖、T1j1+2泥灰?guī)r及T1j3溶崩角礫狀灰?guī)r等弱巖溶化地層弱透水優(yōu)勢(shì);二是利用橫向谷地形和斜向谷的阻水優(yōu)勢(shì);三是利用兩岸分水

8、嶺雄厚優(yōu)勢(shì);四是利用峽谷長(zhǎng),河床兩岸懸崖絕壁,河庫(kù)植被少,無(wú)耕地和人煙少,淹沒(méi)損失小等優(yōu)勢(shì)。擬建規(guī)模不高,大壩水庫(kù)水壓力小。綜合上述優(yōu)點(diǎn)唐崖河巖溶峽谷開(kāi)發(fā)規(guī)劃具備條件。 巖溶河段規(guī)劃唐崖河巖溶峽谷區(qū)河道斜穿巖層走向,山高穀長(zhǎng),地貌深切,河道坡降陡,流速快。庫(kù)壁巖溶化程度不高,兩岸無(wú)耕地,無(wú)人煙。具有利用峽谷地形和利用弱巖溶化巖層建庫(kù)條件,巖溶峽谷河段距離較長(zhǎng),長(zhǎng)10km25km,分佈廣泛。主要在幹流上游、下游和支流下游河段。因此利用巖溶峽谷河段建壩作庫(kù),不僅對(duì)開(kāi)發(fā)水能有利,而且對(duì)下游耕地保護(hù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)同樣有利。因此巖溶區(qū)梯級(jí)電站規(guī)劃是唐崖河流域規(guī)劃主要內(nèi)容。例如甘香峽、小河、橫石梁、青獅峽

9、和土溪河等電站體現(xiàn)了對(duì)此類(lèi)河段的規(guī)劃。 對(duì)沿岸土地多,坡降緩河段規(guī)劃幹流中游太坪壩至大河邊,河流穿越砂、葉巖地層,河道坡降小,兩岸爲(wèi)大面積,山間盆地,人煙稠密。有建高壩大庫(kù)良好位置。但淹沒(méi)損失大,佔(zhàn)用耕地多,移民數(shù)量大。對(duì)該河段按低水頭河床電站規(guī)劃。則更有利於水能、土地、森林、旅遊資源開(kāi)發(fā)和協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)。尤其梯級(jí)可在上游龍頭水庫(kù)調(diào)蓄作用下,由徑流式電站變爲(wèi)調(diào)節(jié)性能較強(qiáng)的低水頭電站。如大河邊水庫(kù)電站現(xiàn)調(diào)整爲(wèi)大河邊、雞冠山按兩級(jí)低水頭電站規(guī)劃屬此類(lèi)型。 特殊地質(zhì)條件下河段梯級(jí)規(guī)劃。支流青獅河和南河上游河段爲(wèi)砂葉巖地層,下游河段穿越二疊系和三疊系灰?guī)r地層。因黔江龍?zhí)秹翁兆酉馉顢嗔汛┰侥虾?、青獅河,

10、南河中上游幹溪河段巖溶劇烈,受巖溶管道襲奪影響。産生向青獅河上游地塊滲漏。最大漏量達(dá)2m3/s。南河下游枯期常斷流。針對(duì)這種特殊地質(zhì)環(huán)境,採(cǎi)用兩支流同時(shí)建壩,形成“連通型”水庫(kù),利用橫向河谷地貌和弱巖溶巖石阻隔條件。在青獅峽口建水電站,形成“兩庫(kù)一站”佈局。對(duì)特殊地質(zhì)條件的河流,創(chuàng)新思路,對(duì)兩支流進(jìn)行規(guī)劃。 高臺(tái)面巖溶區(qū)規(guī)劃唐崖河右支流蛇盤(pán)溪源頭爲(wèi)高臺(tái)面巖溶區(qū),爲(wèi)二疊系棲霞、茅口灰?guī)r地層,臺(tái)地四周突起,地面高差巨大,植被良好,溪溝泉水廣布,具有多處窪地建庫(kù)。採(cǎi)用多庫(kù)群聯(lián)合蓄水,蓄、引、提(低揚(yáng)程抽水換高水頭發(fā)電措施並舉,水量和水頭均可充分利用。如規(guī)劃中的二仙巖庫(kù)群電站。 巖溶伏流區(qū)河段規(guī)劃唐崖

11、河中游左支流野貓河、曲江河爲(wèi)巖溶閉流區(qū),集水面積325km2。河流無(wú)明顯出口,經(jīng)地下暗流5km溢出,明流2km後注入唐崖河。八十年代以前分別建成斷明峽電站和丁寨電站,兩梯級(jí)裝機(jī)1萬(wàn)餘kw,均屬?gòu)搅饕诫娬尽?wèi)改變兩梯級(jí)無(wú)調(diào)節(jié)的徑流特性,已在上游規(guī)劃多處龍頭水庫(kù)。如野貓河、小河、侯家河、高灘等庫(kù)群規(guī)劃。四、水資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃成果及特色1.幹支流梯級(jí)規(guī)劃成果按巖溶河道規(guī)劃唐崖河幹流分六級(jí)。分別爲(wèi)橫石梁、甘香峽(龍頭水庫(kù)、雞冠山、大河邊、朝陽(yáng)寺和響水灘電站。其中橫石梁、甘香峽電站屬?gòu)?qiáng)透水地層弱巖溶區(qū)灰?guī)r峽谷水庫(kù),其餘梯級(jí)均處在弱透水巖組弱巖溶區(qū)地層。其他支流有青獅河、南河、馬鹿河、土溪河等共五級(jí)處在強(qiáng)

12、透水層弱巖溶區(qū)。2.幹支流河段開(kāi)發(fā)特色幹支流龍頭水庫(kù)及梯級(jí)規(guī)劃,體現(xiàn)了巖溶區(qū)河流規(guī)劃特色。(一充分利用巖溶峽谷橫向河谷地質(zhì)特點(diǎn),利用峽谷長(zhǎng)、淹沒(méi)少、蓄水多地形優(yōu)勢(shì),利用上游巖溶峽谷建龍頭水庫(kù)地理?xiàng)l件;(二利用龍頭水庫(kù)與下游同步調(diào)峰優(yōu)點(diǎn),規(guī)劃低壩梯級(jí);(三優(yōu)化樞紐佈置,選擇新穎壩型,發(fā)揮現(xiàn)代中小水電的先進(jìn)技術(shù),實(shí)際上建一座小水電站就是開(kāi)發(fā)一處小型風(fēng)景旅遊區(qū);(四各梯級(jí)之間仍保持有深潭、溝穀及河灘,滿(mǎn)足下游供水和生態(tài)用水要求。3.規(guī)劃效益現(xiàn)代河流規(guī)劃須體現(xiàn)適時(shí)而變,與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新理念。與過(guò)去河流規(guī)劃相比,新增裝機(jī)4.6萬(wàn)kw,新增電量7000萬(wàn)度,減少耕地淹沒(méi)2600畝,減少移民1150余人,只移

13、民20余人,減少房屋搬遷2.4萬(wàn)m2,只搬遷0.8萬(wàn)m2。支流新增有效庫(kù)容1.3億m3,新增裝機(jī)7萬(wàn)kw,電量2億度。淹沒(méi)土地576畝,人口52人,遷房0.12萬(wàn)m2。産生直接效益1億元。同時(shí)社會(huì)效益也是顯著的。目前唐崖河流域規(guī)劃梯級(jí)均已落實(shí)開(kāi)發(fā)業(yè)主,有的梯級(jí)在勘察,有的梯級(jí)已動(dòng)工進(jìn)入建設(shè)階段。五、生態(tài)環(huán)境保護(hù)水能水資源開(kāi)發(fā)對(duì)發(fā)電防洪、灌溉、水産、旅遊具有綜合效益。同樣會(huì)帶來(lái) 淹沒(méi)、移民、地質(zhì)、水質(zhì)、動(dòng)植物和庫(kù)岸穩(wěn)定等負(fù)面影響。爲(wèi)解決諸多不利因素， 一是梯級(jí)上游規(guī)劃龍頭水庫(kù)，提高各梯級(jí)電站整體效益；二是少淹土地和減少移 民；三是最大限度地保護(hù)河道原貌，建中低壩水庫(kù)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)；四是梯 級(jí)

14、水位基本銜接。在綜合反映上述要求的前提下，採(cǎi)用巖溶峽谷建中高壩水庫(kù)， 砂葉巖河段建低壩調(diào)峰梯級(jí)規(guī)劃方案，既做到合理開(kāi)發(fā)水資源又有效地保護(hù)生態(tài) 環(huán)境。 六、規(guī)劃管理 實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。一要按梯級(jí)及水位銜接規(guī)劃批復(fù)方 案指導(dǎo)開(kāi)發(fā)；二要明確劃定庫(kù)壩區(qū)保護(hù)範(fàn)圍，保護(hù)水庫(kù)魚(yú)類(lèi)。從發(fā)電收入中徵收 水資源費(fèi)和庫(kù)區(qū)維護(hù)費(fèi)，用經(jīng)濟(jì)規(guī)律依法管理開(kāi)發(fā)和保護(hù)水資源；三要施工中避 免大挖大填，加強(qiáng)水土保持。對(duì)施工中形成的棄渣場(chǎng)須恢復(fù)耕地植樹(shù)造林，加強(qiáng) 水土保護(hù)恢復(fù)生態(tài)原貌；四要建立機(jī)構(gòu)，明確職責(zé)。加強(qiáng)對(duì)專(zhuān)案評(píng)估、規(guī)劃、建 設(shè)、驗(yàn)收、投産協(xié)調(diào)各方面關(guān)係。納入水利行政主管部門(mén)和其他綜合協(xié)調(diào)部門(mén)管 理。將水能資源監(jiān)管貫穿于工程建設(shè)前，建設(shè)中和投産後全過(guò)程。真正做到河流 水資源合理開(kāi)發(fā)、有序開(kāi)發(fā)。 七、結(jié)語(yǔ) 水電是清潔的再能源，是未來(lái)能源結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。河流水資源開(kāi)發(fā)的科學(xué)規(guī)劃， 是水資源可持續(xù)發(fā)展的保證。巖溶區(qū)河流規(guī)劃主要根據(jù)巖溶地質(zhì)地貌特點(diǎn)，充分 利用峽谷區(qū)相對(duì)隔水層和弱巖溶地層與河流地形地貌有利條件，科學(xué)合理地規(guī)劃 水庫(kù)和梯級(jí)電站。 唐崖河流域水資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃體現(xiàn)了水電、國(guó)土、林業(yè)、水産、旅遊、環(huán)保等 綜合開(kāi)發(fā)與保護(hù)。體現(xiàn)了巖溶區(qū)河流規(guī)劃效益。利用巖溶峽谷建壩成庫(kù)，少淹耕 地和移