惠州抽水蓄能電站庫區(qū)清理工作研究

羅 曦

（惠州蓄能發(fā)電有限公司，惠州 516100）

水庫庫區(qū)清理是水利水電工程建設(shè)項目必不可少的部分。抽水蓄能電站分上下兩個水庫，水庫水體主要為天然降水，上下庫水庫水體需反復(fù)循環(huán)使用，而穿越水庫的天然徑流量小，水庫水體自循環(huán)流速小，因此抽水蓄能電站水庫的初期蓄水是一個積累死水的過程，水質(zhì)的好壞取決于水庫庫區(qū)清理的程度徹底與否。抽水蓄能電站作為國家新型水電項目，起源于最近一二十年，對于水庫清理方面尚處于探索階段。

1 抽水蓄能電站概述

1.1 抽水蓄能電站在我國的發(fā)展

在國家大力發(fā)展的今天，電力能源供應(yīng)日趨緊張，作為清潔能源的水電事業(yè)步入了蓬勃發(fā)展的春天。抽水蓄能電站在錯峰填谷，保障電網(wǎng)安全，保證供電質(zhì)量以及維護火電、核電設(shè)備及生產(chǎn)安全上，起著其他常規(guī)電站難以替代的作用，在國家電力發(fā)展的未來，抽水蓄能電站的建設(shè)將進入黃金時期。截至2009年，我國已建成抽水蓄能電站20座，裝機總?cè)萘?184.5萬千瓦，在建的11座，總?cè)萘?308萬千瓦，抽水蓄能已成為我國電力系統(tǒng)的重要組成部分。

1.2 抽水蓄能電站的工作原理

抽水蓄能電站分上下兩個水庫，利用上下兩個水庫高度落差實現(xiàn)發(fā)電與儲蓄電能的作用。發(fā)電時，上水庫水流通過水輪機流向下水庫，水輪機將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，經(jīng)由發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽峁┙o電網(wǎng)。蓄能時，是將下水庫的水通過水泵抽到上水庫，由水泵將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樗膭菽?，消耗電網(wǎng)電能。水輪機反轉(zhuǎn)即為水泵，操作相對簡單，隨時可開停機。

1.3 惠州蓄能水電廠工程概況

惠州蓄能水電廠位于廣東省惠州市博羅縣羅陽鎮(zhèn)，距博羅縣城僅12km，距廣州市112km。站址溪流屬東江水系，上、下庫自然高差531m。上水庫位于東江支流小金河上游，壩址控制集雨面積5.22km2，上庫死水位740m，正常蓄水位762m，庫容 3171.02萬 m3，相應(yīng)調(diào)節(jié)庫容2739.7萬m3；下水庫位于榕溪瀝水上游，壩址控制集雨面積11.29km2，下庫死水位205m，正常蓄水位231m，庫容3357.62萬m3，相應(yīng)調(diào)節(jié)庫容 2766.6萬m3。

惠州蓄能水電廠作為國家十一五重點工程，總裝機達240萬千瓦，共8臺機組，分A、B兩個地下廠房。主體工程分為：引水隧道兩條、地下廠房兩座、地下交通隧道群、上庫混凝土重力主壩、混凝土面板堆石副壩一及粘土心墻堆石副壩二三四、埡口防滲系統(tǒng)、下庫混凝土重力主壩與粘土心墻副壩以及輸變電系統(tǒng)。

2 庫區(qū)清理的意義和目標

2.1 庫區(qū)清理的意義

水電站庫區(qū)一般存在于山區(qū)盆地，此類地區(qū)往往土地肥沃，存在各種村落，若不對其進行清理，庫區(qū)內(nèi)生長的各類植物，以及村落地區(qū)、人畜糞便遺留物等都被浸泡于水庫水體之中，在水中逐步腐爛，造成水質(zhì)富營養(yǎng)化，影響下游居民和城鎮(zhèn)的用水安全和周邊生態(tài)平衡。此外，水庫中垃圾可能危及電站設(shè)備運行安全等。故水庫蓄水前，必須對庫區(qū)內(nèi)可能影響水質(zhì)安全和危及電站運行的各類垃圾和物體進行清理。

2.2 我國抽水蓄能電站清庫研究

國內(nèi)在抽水蓄能電站的清庫規(guī)范及設(shè)計方面一直處于探索階段，最新出版的 《水電工程水庫庫底清理設(shè)計規(guī)范》（DL/T5381-2007）也是以三峽工程水庫庫底清理技術(shù)要求的實例為范本，對86年版的《水庫庫底清理規(guī)范》及《水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》（DL/T5064-1996）進行部分修訂，并括號注明 “本規(guī)范也適用于抽水蓄能水電工程的庫底清理”。然而常規(guī)水電站建立于天然河道之上，水庫天然來水主要為原河道徑流，水庫水體更替頻繁，水體自凈的恢復(fù)期遠遠小于抽水蓄能電站。

惠州蓄能水電廠早在03年國內(nèi)相關(guān)規(guī)范一片空白的時期就開始著手對抽水蓄能電站水庫庫底清理工作進行探索和研究。抽水蓄能水電廠的水庫水體的來源和所處環(huán)境不同，為達到清理后的水質(zhì)目標，清理內(nèi)容應(yīng)更繁瑣，清理強度應(yīng)更大，需長期保持清理成果。

2.3 水庫清理的目標

水庫水體的富營養(yǎng)化和自凈的過程是一直在進行的。蓄水初期，水體較小，水中各類有機雜質(zhì)較多，水體水質(zhì)的變化主要表現(xiàn)為富營養(yǎng)化，如果有機雜質(zhì)太多，水體無法靠自凈來一一消化掉這些污染物，水質(zhì)的破壞就可能達到一個不可逆轉(zhuǎn)的程度，這是清庫工作必須避免的。

考慮下游居民用水安全和環(huán)境保護等因素，水庫水體必須在蓄水初期達到Ⅲ類水以上標準，水庫水面無可見漂浮垃圾，水庫水質(zhì)污染為輕度以下。

3 惠州蓄能水電廠清庫工程具體實施

3.1 清庫技術(shù)要求的依據(jù)

按照惠州蓄電站建設(shè)的進度及場地需要，廣東省水利電力設(shè)計研究院根據(jù)中華人民共和國《水法》、中華人民共和國《水污染防止法》和水電部《水庫庫底清理辦法》并充分考慮蓄能電站的特殊運行條件，先后于2003年6月提出《惠州蓄能水電廠水庫庫底清理技術(shù)要求》，2004年7月專門補充提出了《惠州蓄能水電廠下水庫礤頭河以東庫底清理技術(shù)要求補充說明》，2006年3月提出《惠州蓄能水電廠水庫庫底衛(wèi)生清理技術(shù)報告》，2006年8月提出《惠州蓄能水電廠水庫庫底林木及其他清理實施設(shè)計報告》。

3.2 庫區(qū)實物清理

根據(jù)1986年版的《水庫庫底清理規(guī)范》及《水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》（DL/T5064-1996），水庫庫底清理項目包括：建筑物的拆除與清理，衛(wèi)生清理，森林砍伐與林地清理，以及其它必須的特殊清理。清理工作與庫區(qū)移民工作同時進行，并應(yīng)在蓄水前3個月完成。按照工程進度及施工需要，惠州蓄電站上下庫區(qū)內(nèi)衛(wèi)生清理、固體廢物清理、建（構(gòu)）筑物的拆除與清理、林木及其它清理工作分階段分區(qū)域地進行。

（1）清庫小組的建立

2004年5月26日惠蓄電站成立了由業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、惠蓄電站派出所等組成的水庫清理領(lǐng)導(dǎo)小組，負責(zé)統(tǒng)籌，指揮和協(xié)調(diào)清庫工作。同時，為便于開展工作，清庫領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)清庫工作組，負責(zé)清庫工程的技術(shù)指導(dǎo)、管理和統(tǒng)一組織階段性驗收工作，日常的清庫檢查驗收工作由工程監(jiān)理負責(zé)。

（2）建筑用地的初步衛(wèi)生清理

惠州蓄電站開工初期，為解決臨時工程用地和建筑棄渣用地，根據(jù)設(shè)計院提出的《惠州蓄能水電廠水庫庫底清理技術(shù)要求》和《惠州蓄能水電廠下水庫礤頭河以東庫底清理技術(shù)要求補充說明》，水電八局在2005年6月完成了上庫東洞水庫大壩、范家田水庫大壩和惠蓄上庫主壩之間737m高程以下區(qū)域共8萬多㎡庫底初步清理工作；廣州蓄能工程有限公司于2005年8月完成了上庫副壩二至上庫進出水口之間死水位740m高程以下約10萬m2的庫底清理工作；廣東省惠州市象頭山管理局于2006年7月完成了上庫庫區(qū)正常水位762m以下大部分樹木的砍伐工作；廣東省水電二局于2007年9月底完成了庫底棄渣場、臨建房屋拆遷、施工場地清理及環(huán)境衛(wèi)生清理等清庫工作；中國水利水電第十四工程局于2007年9月底完成了下庫進出水口間附近約15萬m2的庫底棄渣場道路及清理工作、臨建房屋拆遷、施工場地清理及環(huán)境衛(wèi)生清理工作。

（3）徹底衛(wèi)生清理

根據(jù)工期進度，惠州蓄電站水庫原村民生活區(qū)域的衛(wèi)生清理、固體廢物清理和建筑物的拆除工作于2006年4月分兩個標招標，請專門的隊伍進行。按照《惠州蓄能水電廠水庫庫底衛(wèi)生清理技術(shù)報告》要求，此次清理范圍為下水庫正常蓄水位231m高程以下，包括下礤村、上礤村居民點及下礤村附近部分臨時施工工棚生活區(qū)域。具體情況見表1。

表1 衛(wèi)生清理、固體廢物清理和建筑物的拆除實物量

（4）林木及其它清理

惠蓄電站上下庫林木及其他清理作為清庫工作的最后階段，分別于上下庫各自下閘蓄水前3個月開始清理。廣東蓄能發(fā)電有限公司將上、下庫各分為兩個標段招標，清理工作由四個建筑單位分別進行。按照設(shè)計院提出的 《惠州蓄能水電廠水庫庫底林木及其他清理實施設(shè)計報告》要求，負責(zé)清理的隊伍先于上庫約1萬㎡的庫岸進行試驗性地清理。清理中發(fā)現(xiàn)按照設(shè)計要求中對樹頭清理要挖出樹根的方法費時費力，且挖過樹頭的地區(qū)土質(zhì)變得松散，下雨時隨雨水流失，不利于庫岸穩(wěn)定，且污染水庫水質(zhì),且清理不易處理。經(jīng)過此次試驗性的清理工作經(jīng)驗，清庫工作組開會決定對設(shè)計報告中對樹頭的清理要求部分進行修改。將挖出樹根改為人工齊地面 （地徑小于10cm）或齊至地面5cm（地徑大于10cm）砍除。另外，有大量沼澤地的地方通常污泥的深度有好幾米深，有的連深度都無法測量，“全部挖除”的設(shè)計要求不符合施工實際。根據(jù)試驗性清理工作的經(jīng)驗，對于腐殖土污泥及沼澤地和魚塘的清理也由原設(shè)計報告中的 “全部挖除”修改為 “清理表層20cm”腐爛的植物殘骸、富營養(yǎng)化最多的部分。

惠州蓄電站庫區(qū)林木及其它清理工作按照新的《清庫技術(shù)要求附加》，結(jié)合之前設(shè)計院的《惠州蓄能水電廠水庫庫底林木及其他清理實施設(shè)計報告》和《惠州蓄能水電廠水庫庫底衛(wèi)生清理技術(shù)報告》，對上、下庫進行了全面徹底的清理，清理項目見表2。

水庫庫底普遍為林地或農(nóng)耕地，清理工作必須緊湊地安排，提前做好部署，按照工期和計劃有序地進行。不同于《水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》（DL/T5064-1996）中規(guī)定的“清庫工作必須在蓄水前3個月完成”，抽水蓄能電站的清庫工作在臨近蓄水前完成最好，否則容易造成先前已經(jīng)清理過的區(qū)域很快又重新長出新的植物或者被重新污染，造成工期及投資的浪費。所以按照工程建設(shè)的需要，清庫工作可分階段分區(qū)域地進行。具體的清理工作可先進行部分小區(qū)域性的試驗性清理工作，根據(jù)試驗結(jié)果，集工作經(jīng)驗和各方各部意見，以符合規(guī)范要求為前提，根據(jù)設(shè)計要求形成對本地適用有效的工作方法，清庫工作需有序、可控地進行。

表2 惠州蓄電站上庫林木及其它清理實物量

4 清庫驗收

為確保清庫工作的效果，保證電廠生產(chǎn)期水庫水質(zhì)安全，考慮環(huán)保因素和對下游居民的影響，清庫工作必須行之有效，保證效果。驗收由清庫小組組織，分階段初步驗收和下閘蓄水前總驗收。對于階段性和區(qū)域性的清庫工作，每次清理完畢后，由清庫領(lǐng)導(dǎo)小組組織，清庫工作組和相關(guān)單位代表一同到現(xiàn)場，按照清庫設(shè)計要求逐個逐項檢查，并開會對已做工作和不盡完善的部分進行討論，形成驗收報告。清庫工作組在驗收會議上提出要求，并督促施工單位會后完善。

所有階段性驗收完畢后，對于上庫和下庫分別進行全面的清庫工作驗收會議。惠州蓄電站全面的清庫驗收由惠州市林業(yè)局、惠州市環(huán)境保護局、惠州市疾病預(yù)防控制中心、博羅縣環(huán)境保護局、博羅縣疾病預(yù)防控制中心、廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院、中國水電顧問集團中南勘測設(shè)計研究院的有關(guān)專家及業(yè)主廣東蓄能發(fā)電有限公司的代表人員組成。惠州蓄電站上、下水庫庫區(qū)清理驗收工作分別于2007年4月20日、10月10日完成，并形成《廣東惠州蓄能水電廠上、下水庫庫區(qū)清理驗收意見》。驗收小組肯定了惠蓄電站水庫的庫區(qū)清理工作，并一致同意上、下庫下閘蓄水。

5 蓄水期局部清理及水質(zhì)凈化

抽水蓄能水電廠水庫水體幾乎全為天然降水，蓄水期長，鑒于庫盆地區(qū)原為山林或農(nóng)耕地，土質(zhì)肥沃，人工割除的灌木叢、草地，挖出的蕉株很快再次生長，必須進行二次局部清理。由于該蓄水過程為死水累積的過程，富營養(yǎng)化風(fēng)險高，還必須對水質(zhì)進行凈化工作。

（1）上水庫：

①水庫移民、建筑物拆除、庫底衛(wèi)生清理、林木及其他清理通過驗收后，上庫于2007年4月底正式下閘蓄水。蓄水后，按照水位增長的速度，將重新生長出的新鮮植物沿水位線徹底地清理。

②放養(yǎng)魚苗及消毒：上庫下閘蓄水時間為07年雨季伊始，07年4月至12月，水庫水位迅速漲到745m，庫容達到930萬m3。由于水位漲速快，以人工清理后的庫岸邊坡的植物還未新長就已位于水平面以下，少量的庫底內(nèi)植物或水草類采取放養(yǎng)魚苗的生物方式清理。鑒于水庫蓄水過程是一個積聚死水的過程，除了按照一定的生活習(xí)性及大小比例放養(yǎng)魚苗改善水庫內(nèi)生態(tài)壞境，提高水環(huán)境自凈能力和幫助水體流動循環(huán)外，還人工一次性撒上足夠的石灰為蓄水初期的水質(zhì)消毒。上水庫于2007年11月撒石灰76噸，由人工劃船均勻撒到水庫的各處。一周后放養(yǎng)魚苗近60萬尾。根據(jù)不同魚類生活的水深度及習(xí)性選擇性放養(yǎng)了不同類型的魚類。上水庫放養(yǎng)的各種魚類見表3。

表3 上水庫放養(yǎng)魚類

（2）下水庫

①隨水位升高過程的二次清理：惠州蓄電站下水庫于2007年10月中旬正式下閘蓄水。下水庫下閘時間已進入一年的枯水期，下閘后降水有限，水位升高慢，先前人工割除的灌木草根很長出新綠。為解決這個問題，下水庫蓄水期間，隨著水位的緩慢升高，采用人工二次清除庫岸各類植物的辦法，保持水質(zhì)的清潔度。從08年春季開始，隨著水位上漲速度，人工割除下庫庫岸超過63萬㎡的各類植物。清理標準同林木及其它清理標準相同。

②放養(yǎng)魚苗及消毒：同上庫相同，下庫也采取了放魚苗的方式改善蓄水期水庫內(nèi)的水體內(nèi)生態(tài)環(huán)境，幫助水體流動循環(huán)提高自凈能力?？紤]到下庫本身有一條礤頭河，以及投資控制的需要，減少了下庫放養(yǎng)魚苗的數(shù)量，但是仍然按照大小比例及考慮到不同魚類的生活習(xí)性，選擇性地放養(yǎng)了幾種不同類型的魚苗。下水庫放養(yǎng)的各種魚類見表4。

表4 下上水庫放養(yǎng)魚類

6 定期清潔和水質(zhì)監(jiān)測

6.1 定期清潔

為維護清庫成果和庫區(qū)周邊良好的環(huán)境，電廠在運行過程中也定期對水庫水面及庫岸周邊衛(wèi)生進行清理。清理對象為水上固體漂浮物、易清理的油污、庫岸垃圾以及檢查是否出現(xiàn)新的污染源。清理頻率為上下水庫均每月一次。清理方法為，人工劃人力皮艇至水庫各處，將固體污物撈起并帶走；人工沿水庫庫岸行走巡檢，發(fā)現(xiàn)垃圾或其它污染物則帶走。水面漂浮的少量油污，由于有風(fēng)力和水體自循環(huán)等原因，往往集中在幾個較避風(fēng)的角落或山坳處，可集中在這幾處放置吸油枕或吸油索，定期更換。

6.2 水質(zhì)監(jiān)測

水庫正常運行后，電廠每年兩次對水庫水質(zhì)進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果為水庫的日常運行工作提供依據(jù)和驗證，也是對清庫工作做得是否到位的檢驗和印證。蓄水后，惠州蓄電站于08年8月及12月兩次對電站內(nèi)多處水體做了水質(zhì)監(jiān)測實驗。其中對水庫水質(zhì)的檢測采取如下方法：在上、下水庫分別取多個測線的不同深度的新鮮水樣，分別對這些新鮮水樣作水質(zhì)監(jiān)測和生物監(jiān)測。

水質(zhì)監(jiān)測的項目有：水溫、pH、電導(dǎo)率、色度、濁度、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、總氮、氨氨、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、總磷、可溶性磷酸鹽、侵蝕性二氧化碳、總堿度、碳酸根、重碳酸根、總硬度、鈣離子、鎂離子、鉀鈉離子、氯化物、硫酸鹽、礦化度、溶解性鐵、總錳、總鉛、六價鉻、總汞、總砷、總氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、糞大腸菌群共36個項目。

表5 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

生物監(jiān)測的項目有：水生生物監(jiān)測測定透明度、葉綠素a、浮游植物種類及數(shù)量、浮游動物種類及數(shù)量、底棲生物調(diào)查和底質(zhì)調(diào)查共8個項目。水質(zhì)檢測結(jié)果見表5。

水庫蓄水后，水庫水質(zhì)呈現(xiàn)逐步富營養(yǎng)化-穩(wěn)定-逐步自凈的過程，此過程時間較長，水庫水體自凈能力較弱，抽水蓄能電站的水庫及周邊必須加強保護，盡全力杜絕污染和污染源。水質(zhì)監(jiān)測的工作也將以每年2次的頻率繼續(xù)下去，電廠運行將參考監(jiān)測結(jié)果進行水庫庫區(qū)的環(huán)境保護工作。

根據(jù)廣州蓄能水電廠的經(jīng)驗，水庫水質(zhì)在第5年后將達到二類水標準，可作為飲用水使用。根據(jù)惠州蓄能水電廠每年兩次的水質(zhì)監(jiān)測情況來看，水庫水體正處于穩(wěn)定恢復(fù)期，水質(zhì)達三類水標準，部分區(qū)域已達二類水標準。水庫內(nèi)生態(tài)物種豐富，結(jié)構(gòu)科學(xué)穩(wěn)定。預(yù)計惠州蓄能水電廠上下庫水體水質(zhì)，在2012年能全部達到二類水標準，部分地區(qū)達到一類水標準。

7 結(jié)語

惠州蓄能水電廠的清庫工作被證明是正確有效的，在具體的實施技術(shù)方面值得推廣。和同等功率的常規(guī)水電站的清庫工作相比，抽水蓄能電站的清庫工作具有庫區(qū)面積小，水庫移民較少，清庫設(shè)計要求更高，工期要求緊湊，后續(xù)工作多等特點。此外，電廠運行后對水庫庫區(qū)的環(huán)境保護必須長期堅持，持續(xù)關(guān)注。

[1]《惠蓄電站移民安置情況報告》.廣東蓄能發(fā)電有限公司，2006.

[2]《惠州蓄能水電廠水質(zhì)、生物監(jiān)測報告》.珠江水利科學(xué)研究院，2008，2009.