1月4日一大早,吉林省吉林市的摄影爱好者们就背上自己的“长枪短炮”,来到松花江边拍摄雾凇。对于摄影爱好者,每年冬季赏雾凇、拍雾凇是他们的一大乐趣。
2020年12月中旬,第26届中国吉林国际雾凇冰雪节在吉林市盛大启幕,寒江晓雾、玉树琼花笑迎八方来客。雾凇与桂林山水、云南石林、长江三峡齐名,是我国四大自然奇观。很多人都不知道,丰满水电站发电下泄的相对高温的水流是保证吉林雾凇形成的因素之一。
每到冬季,尽管松花湖湖面已冰封如镜,但冰层下面几十米处仍能保持4摄氏度左右的水温。每逢丰满水电站发电机组运转,用于发电的水流喷涌下泄,温度又会有所上升。在气温与水温的温差超过20摄氏度,以及一定气压、风向、湿度等条件的作用下,江面的大量雾气凝华后形成结晶,以霜的形式凝结在周围粗细不同的树枝上,形成大面积的雾凇奇观。因此,除了大自然的鬼斧神工,雾凇的形成还有着重要的人为因素。
根据吉林市气象部门在丰满大坝下游一固定监测点的数据显示,从2020年11月23日至2021年1月4日,共监测到雾凇出现17天,相比于2014~2019年的同期平均值(7.8天)有所增加。
在丰满水电站全面治理(重建)工程立项之初,保护雾凇自然景观和下游水生生态环境就成为建设者的自觉行动。在规划施工时,他们就考虑到了生态环境保护的问题。
国网新源控股有限公司所属的丰满大坝重建工程建设局(简称“丰满建设局”)针对雾凇景观形成机理、水电站运行对雾凇景观的影响开展研究,对水电站运行下泄的水温和流量等进行了详细的统计分析。“我们制订了保障雾凇景观的电站环保运行调度方案,保留原三期工程2台机组,统筹考虑工程建设、下游工农业和生活用水、雾凇冰雪节等需要,科学调度水库,最终确定了电站建设期间机组运行下泄的环保生态流量。”丰满建设局负责人王永潭说。在长达8年的重建工程建设期中,丰满地区的雾凇景观没有受到影响。2019年5月至2020年9月,随着丰满新坝和6台机组相继投产,新机组和原三期机组开始联合发电,大水量、高水温的下泄流量进一步保护了雾凇景观的形成。
寒冬,要保护两岸冰花美丽绽放;盛夏,要让鱼儿循着生命的本能,洄游到它们最初的家。如何帮助鱼儿飞跃“龙门”?建设者们提出修建丰满新坝过鱼设施、永庆鱼道及鱼类增殖站的方案,并在实施过程中不断修改完善,探索优化相关运行和管理模式。
丰满水电站全面治理(重建)工程创新采用“鱼道集鱼+升鱼机运鱼+仿生鱼道过鱼”的两级综合性过鱼设施。仿生鱼道是位于丰满大坝下游10千米处的永庆鱼道,通过这条通道,鱼儿可以逆流而上直至丰满坝下。
在这里,集鱼系统和升鱼机将共同发挥作用。鱼道环绕厂房尾水渠布置,按照尾水水位变化幅度,在4个高程设置了6个进口,确保无论几台机组运行,尾水水位如何变化,都可以成功集鱼。随后,集鱼系统内的鱼通过升鱼机升到坝顶,并送到运渔船上,然后运至放流点放流。“随着丰满水电站的建设,松花湖内鱼类洄游通道便逐渐被切断了。大坝过鱼设施将打通这条中断了80多年的通道。”丰满建设局工程部专工苗国权说。目前,大坝过鱼设施已经建成,将于今年4月底投入使用。
丰满建设局还通过永庆鱼道和鱼类增殖站收集鱼类亲本,开展繁殖培育,并在电站上下游多个放流点投放了细鳞鲑、怀头鲇、黑龙江茴鱼、江鳕、乌苏拟鲿、长春鳊等7个种类的110万尾鱼苗。据丰满建设局工程部副主任曲直介绍,每年将向松花江中投放150万尾鱼苗。“我们还委托中国水电水利规划设计总院连续3年跟踪鱼苗放流情况并开展环保适应性评价,评估鱼苗的种类、数量等因素能否适应流域生态环境,以便更好地维护水生生物多样性。”曲直说。
既要维护鱼类的多样性,还要修复和保护鱼类的栖息地,让它们能够繁衍生息,而不是一放了之。为了保护下游河道的天然生态环境,工程建设者们又在分层取水方式上下起了功夫。
由于水电站的取水口一般都位于水下几十米处,深层水温度低,夏季发电水流下泄后,会改变天然河道的水温,不利于鱼类的繁殖。为了减缓水温影响,常规水电站普遍采用建设取水塔的方法分层取水,工程复杂,建成投运后操作起来也比较烦琐。作为世界上独具特色的大型水电站重建工程,“一址双坝”是丰满水电站全面治理(重建)工程最大的特点,建设者们深入研究,把这个“特点”变成了“特长”。
“我们研究了老坝拆除高程对水库水温结构及下泄水温的影响,并委托中国水利水电科学研究院开展了大量的试验、综合比较分析,从而更加合理地优化了老坝拆除高程,取消了常规分层取水的方式,在世界上首创利用老坝拆除缺口分层取水。”丰满建设局副总工程师孟继慧介绍说。
经过规划,老坝的拆除高程由237.5米提高到240.2米,拆除宽度由594米扩大到684米。丰满水电站的新坝位于老坝下游120米处,老坝拆除余留的岩坎形成了前置挡墙,漫过挡墙进入两坝之间的是温度较高的表层水。新旧两个坝之间形成了一个“温水收集箱”,6台机组就是从这个“温水箱”里取水,调节了下泄水温,也保护了下游生态环境。