工程硕士论文：地形、水量以及上下游小型水电站对同一区域的脱水影响分析.docx

工程硕士论文：地形、水量以及上下游小型水电站对同一区域的脱水影响分析摘 要　　　　本文依托吉林省科技厅发展计划项目“长白山区小型水电站脱水段生态修复技术研究”（20190303088SF）利用 GIS 软件完成了吉林省小型水电站分布状况，分析了小型水电站的聚集区域，分析了地形、水量以及上下游小型水电站对同一区域的脱水影响依据河流生态修复的理论及方法，分析不同水文和地貌条件下小型水电站脱水段的修复技术，针对长白山区典型引水式水电站区域内地貌和环境特点，提出小型水电站脱水段修复的影响因素　　　　元宝水电站位于长白山区鸭绿江流域五道沟河上，本文以河道平面形态为主要的修复影响因素，应用河道生态修复技术，搭配生态流量泄放，从元宝水电站水库水量调度出发，制定滚水坝拦蓄，生态丁坝两种修复方案，经分析比较之后采用滚水坝拦蓄修复方案，该方案在元宝水电站脱水段修复工程中得以应用，使脱水段生态环境得以改善　　　　关键词：小型水电站；脱水段；长白山区；元宝水电站；生态修复　　 　　Abstract　　　　Jilin Province is rich in hydropower resources in the mountainous areas in the east, and many small hydropower stations have been built. Among them, the diversion type hydropower station accounts for about 50%, forming a large-scale of the river dry up section. The river dry up section changes the hydrological connectivity of the river,affects the transfer of energy and the living conditions of animals and plants, and will seriously cause some aquatic plants and fish to disappear, destroying the original ecosystem. Carrying out research on the restoration technology of the river dry up section of the small hydropower station in the Changbai Mountains has important theoretical significance and practical value for the protection of the ecological environment in the Changbai Mountains.　　　　Based on the Jilin Province Science and Technology Department's development plan project "Research on Ecological Restoration Technology for the Dehydration Section of Changbai Mountain Small Hydropower Station" (20190303088SF), thedistribution status of small hydropower stations in Jilin Province is completed using GIS software. The area of small hydropower stations is analyzed, and the terrain and water volume are analyzed. And the impact of the river dry up section of small hydropower stations upstream and downstream on the same area. Based on the theory and method of river ecological restoration, the technologies for river dry up section of small hydropower stations under different hydrological and geomorphic conditions are analyzed. In view of the geomorphological and environmental characteristics of typical diversion hydropower stations in the Changbai Mountains, the influencing factors of the river dry up section of small hydropower stations are proposed.　　　　Yuanbao Hydropower Station is located on the Wudaogou River in the Yalujiang River Basin of Changbai Mountain. This paper takes the river plane shape as the main influencing factor for restoration, applies river ecological restoration technology, and matches with the discharge of ecological flows. Starting from the reservoir water dispatch of the Yuanbao Hydropower Station, a rolling dam storage and ecological Two kinds of restoration schemes for spur dams were analyzed and compared, and a rolling dam storage and restoration scheme was adopted. This scheme was applied to the river dry up section restoration project of the Yuanbao Hydropower Station to improve the ecological environment of the river dry up section.　　　　Keywords:Small hydropower station; the river dry up section; Changbai Mountain area; Yuanbao Hydropower Station; ecological restoration。

　　 　　第1章 绪论　　　　1.1 研究背景　　　　水是万物赖以生存的根本，是所有生物的主要组成部分，是人类文明和发展的起源，为人类生存和发展提供众多功能，如发电、航运、灌溉、泥砂输送、航运、观光等地球上 97％的水都是海水，2％的水存在于冰川当中，仅有 1％的淡水资源可供人类使用[1]淡水资源对于维持人类生存至关重要，河流，湖泊和湿地的改变已经带动了几个世纪的经济发展[2]面对人为的改造，淡水生态系统从某些程度上面对扰动效应的抵抗力以及自我恢复能力已经严重下降[3]随着经济的发展需要，我国水资源大量被开发，一座座大坝被建起，使我国成为世界上筑坝最多国家之一，修建的水利设施影响局部水文过程小型水电站脱水断破坏河流生态是国内外普遍存在的问题，国外针对小型水电站采用坝体拆除的方法，但是坝体拆除会影响沉积物（重金属，有机物等）的沉积，导致沉积在坝体前积累的沉积物释放，造成水体的二次污染，并且坝体的拆除会影响各种重要的水力参数（流速，流量等），影响栖息地条件[4]　　　　吉林省小型水电站 260 余座，其中引水式水电站 140 余座，占小型水电站总数的 54％，坝后式水电站 80 余座，占小型水电站总数的 31％，混合式水电站和河床式水电站 30 余座，占小型水电站总数的 14％，合计产生 100 千米以上脱水断。

其中半数电站为 2000 年之前修建，那时生态意识较差，多数电站未考虑生态基流的泄放，并且 140 余座水电站为民营，不可拆除；增加生态流量会降低电站效益而目前尚无具体有效的解决良策，研究优化生态流量、实施生态拦蓄节约放流、水岸生态修复的综合技术是十分必要的　　　　2016 年 10 月，财政部、国土资源部、环境保护部联合印发了《关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知》对各地开展山水林田湖生态保护修复提出了明确要求　　　　长白山区生态安全屏障地位突出，生态产品供给潜力巨大但由于人们修建众多的小型水电站，形成的脱水段使得长白山区生态空间遭受持续威胁，局部生态环境恶化，生态产品供给能力不足等问题日益显现，脱水段的生态修复对于长白山区的可持续性发展具有非比寻常的意义[5]五道沟河是鸭绿江右侧的一条支流，发源于长白山系龙岗山脉，属于山区性河流，全河流蜿蜒于山谷之间，两岸山势陡峻，河道中多急滩，水面比降较陡，河道平均比降 5.7‰，河床由砂卵石组成，流域内高山群立，地形起伏较大，流域内大部分为茂密的森林，植被良好五道沟河共建成聚宝(20000 千瓦)、东北岔(1500 千瓦)、大松树配套（800 千瓦）、大松树（4950 千瓦）、元宝（7000 千瓦）、吉源（1200 千瓦）、蓉丰（960 千瓦）、小于（375 千瓦）、梨树富民（525 千瓦）、全兴（375 千瓦）、飞于（410 千瓦）、吉运（445 千瓦）、兴源（480 千瓦）、坡口（600 千瓦）电站共十四座梯级电站，水电资源开发利用程度较高。

五道沟河梯级电站较多，脱水段较长，其中以元宝电站产生长达 5.417 千米的脱水段最为显着，本题以元宝电站为例具有典型性，同时急需进行生态修复五道沟河水资源丰富，河道蜿蜒曲折，具备生态修复的可操作性，针对元宝水电站脱水段的实现水安全、水环境、水文化、水景观、水经济“五位一体”生态修复，对于吉林东部小水电丰富地区的河流生态修复有重要的示范意义　　　　1.2 国内外相关研究现状　　　　1.2.1 小型水电站发展与生态影响　　　　水电能源来源于水的流动，是世界上可再生能源的主要来源，占全球可再生能源供应的近四分之三，占全部电力生产的近五分之一[6]在全球范围内，小型水电最常用的定义是额定容量为 10 兆瓦或更低的水电机组，但在一些国家为了满足当地的需求容量高达 30 兆瓦（如巴西）或 50 兆瓦（如加拿大，中国）[7]世界上大型水电站的修建起源于小型水电站，而水力发电开始于木质水车水轮机的出现使得各国开始关注如何利用水电大规模发电1878 年法国修建世界上第一座水电站，1882 年美国威斯康星州建成的水电站正式发电，1956 年我国于明姜建成第一座小型水电站，此时我国处于小水电的初步发展阶段，由于小型水电是可再生清洁能源资源，具有投入成本低，工期短，运行维护成本低廉等优点，1980年至 2000年小型水电迎来快速发展的高峰期。

1977年法国有 978座小型水电站。