山区水电工程生态化建设与流域水资源优化调配应用体系

祝明强

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摘要：山区水电是我国清洁能源体系与流域水资源调控的重要载体，在能源保供、防洪减灾、农业灌溉与民生供水等方面发挥着关键支撑作用。受山区复杂地形与水文条件制约，传统水电开发模式普遍存在建设方式粗放、生态保护缺失、水资源调配无序等问题，极易引发流域生态扰动、水资源时空分配失衡等隐患，制约山区流域可持续发展。为统筹水电开发效益与流域生态安全，本文立足山区水电工程建设现状，系统梳理工程建设与水资源调配的现实问题与研究意义，构建适配山区特征的水电工程生态化建设技术框架，搭建多目标协同的流域水资源优化调配模型体系，明确技术实施标准与模型应用逻辑。研究旨在破解山区水电开发与生态保护的矛盾，提升流域水资源集约化、科学化调配水平，为山区水电工程绿色转型与流域生态经济协同发展提供理论支撑与实践参考。

关键词：山区水电工程；生态化建设；流域水资源；优化调配；多目标协同

引言

山区河流水能资源储量丰富、落差集中，是水电工程开发的核心区域，合理开发山区水电资源，能够有效盘活流域水资源价值、扩充清洁能源供给、完善区域水利调控体系。但长期以来部分山区水电工程开发偏重发电经济效益，忽视流域生态系统性保护，工程建设与运行过程对河道水文节律、水生生态、岸坡环境造成不同程度扰动。同时山区流域水资源时空分布不均，传统调配模式缺乏多目标统筹，难以兼顾生态、发电、供水与灌溉多元需求。基于此，推进山区水电工程生态化改造，构建科学化水资源优化调配体系，是实现水电开发提质、流域生态增效、水资源利用增值的重要路径。

一、山区水电工程建设与流域水资源调配的研究背景及意义

（一）山区水电粗放开发的生态与资源问题

现阶段部分山区水电工程建设存在开发理念粗放、生态配套薄弱、建设标准不完善等问题，工程施工过程易引发岸坡扰动、植被破坏、水体扰动等生态问题，长期运行会改变天然河道水文过程，造成河道水量衰减、水生栖息地退化等连锁反应。同时山区流域地形复杂、径流波动较大，传统水资源调配方式较为固化，缺乏动态化、精细化调控手段，导致流域水资源时空分配失衡，部分河段生态用水不足、资源利用效率偏低，严重制约流域生态系统稳定与水资源可持续利用[1]。

（二）流域水资源统筹管控的现实短板

山区流域水资源管控普遍存在重开发、轻保护、重效益、轻生态的治理短板，现有调配体系多以发电效益为核心导向，未能系统兼顾生态养护、村镇供水、农田灌溉等多元民生与生态需求。各类用水需求缺乏统筹协调机制，不同用水目标存在利益冲突，汛期与枯水期水资源调度策略适配性不足，无法适配山区径流动态变化特征。粗放的管控模式不仅降低水资源综合利用效益，也加剧了流域生态脆弱性，不利于山区流域长效治理与绿色发展。

（三）本次研究的核心价值与研究边界

本次研究聚焦山区特殊地形与水文条件，以水电工程生态化改造与流域水资源多目标调配为核心，界定山区中小型水电工程与天然流域的研究范围，规避平原水利工程的适配干扰。通过构建生态化建设技术体系与优化调配模型，可有效化解水电开发与生态保护的矛盾，平衡多元用水需求，实现流域生态安全、能源保供、民生保障的协同发展，对推动山区水电行业绿色转型、完善流域水资源精细化治理体系具备重要的实践价值[2]。

二、山区水电工程生态化建设的核心技术框架

（一）生态流量保障体系建设技术

生态流量保障是水电工程生态化建设的核心基础，结合山区河道水文特征与水生生态需求，科学核定河道最小生态流量与动态下泄过程，摒弃固定化放水模式，构建适配丰枯季节变化的生态流量泄放机制。通过增设专用泄流设施、优化机组放水逻辑、配套智能监测设备，保障河道常年维持合理水量，避免出现河段脱水、水量不足等问题，维持河道水文节律的天然性与稳定性，为水生生态系统存续提供基础水文条件。

（二）水生栖息地修复与过鱼设施布设技术

针对山区水电工程阻隔河道连通性、破坏水生生物栖息环境的问题，开展针对性生态修复技术布设。结合山区河道宽窄变化、落差分布、水流特征，科学布设适配本土水生生物迁徙规律的过鱼设施，打通河道上下游生态连通通道。同时通过水体净化、生境重塑、植被补种等技术手段，修复受损水生栖息地，优化河道水流形态与水域环境，恢复流域生物多样性，实现工程建设与水生生态保护的协调适配。

（三）岸坡生态治理与全域生态配套技术

立足山区地质脆弱、边坡稳定性差的特点，开展工程岸坡生态化治理，摒弃传统硬质护坡模式，采用生态护坡、固土植被、柔性防护等绿色技术，在保障工程安全稳定的前提下，修复岸坡植被体系，减少水土流失与地质灾害隐患。同步完善工程周边生态配套设施，统筹施工扰动区域生态恢复、库区水土保持、河道生态养护等工作，形成全方位、全环节的水电工程生态化建设技术体系，有效降低工程建设对山区流域生态的扰动影响[3]。

三、流域水资源多目标优化调配的模型构建

（一）多目标模型构建的核心目标体系

结合山区流域发展实际，确立生态保护、发电效益、民生供水、农业灌溉四维一体的多目标优化体系，摒弃单一效益最大化的传统建模思路。以维护流域生态健康为底线，保障河道生态用水足额供给，同时兼顾水电发电的经济效益、村镇生活供水的民生效益与区域农田灌溉的生产需求，实现多元目标协同最优，破解不同用水需求相互制约、资源分配失衡的行业难题。

（二）动态权重算法与模型结构设计

依托动态权重调整算法构建适配山区流域的水资源调配模型，结合季节径流变化、生态敏感期、生产用水周期等要素，动态调整各目标权重配比，规避固定权重模型适配性不足的问题。模型充分适配山区径流波动大、地形复杂、用水场景多元的特征，优化水量分配约束条件，统筹上下游、左右岸、汛期枯水期的水资源分配逻辑，构建动态可调、精准适配的科学化调配模型结构。

（三）模型验证与场景适用性分析

依托典型山区流域实测水文数据、用水数据与工程运行数据，完成模型参数校准与效果验证，检验模型在不同水文年份、不同用水场景下的调配精准度与稳定性。通过多场景模拟分析，验证模型可有效适配集中降雨期、枯水持续期、农业灌溉高峰期等特殊工况，能够根据流域实时水情动态优化调配方案，兼顾生态安全与综合用水效益，具备较强的山区流域场景适配性与工程应用价值。

结语

综上所述，山区水电工程传统开发与水资源调配模式存在生态扰动突出、资源分配失衡、多元需求难以兼顾等诸多问题，无法适配新时代绿色水利与清洁能源发展要求。本文构建的山区水电工程生态化建设技术框架，从生态流量保障、水生生态修复、岸坡生态治理多维度完善绿色建设体系，能够有效降低工程生态扰动、修复流域生态环境。依托多目标动态调配模型，可实现流域水资源生态、经济、民生多重效益协同最优，解决传统调配模式单一化、静态化的短板。生态化建设与优化调配体系的融合应用，可全面提升山区水电工程绿色建设水平与流域水资源精细化管控能力，推动山区水电开发与流域生态保护、民生保障协同发展，为山区水利工程高质量、可持续发展提供坚实支撑。

参考文献

[1]祁生文, 李永超, 刘春玲, 郭忻怡, 唐凤娇, 鲁晓, 李丽慧, 杨国香, 沙鹏, 周洪福, 郭松峰, 郑博文. 横断山区水电工程扰动灾害及风险分析 [J]. 工程地质学报, 2024, 32 (03): 729-759.

[2]郭吉葵. 陕西省水利水电工程地质灾害风险评价研究[D]. 导师：宋飞;王根龙. 长安大学, 2020.

[3]赵靖文. 水电工程山区沟谷泥石流特征及风险性评价[D]. 导师：吕擎峰. 兰州大学, 2012.

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