婺源縣低水頭水電開(kāi)發(fā)實(shí)踐與思考

江 智 健

(江西省婺源縣水利局，江西 婺源 333200)

1 水能資源與開(kāi)發(fā)概況

婺源縣地處贛東北，與皖浙二省交界，是一典型的江南山區(qū)縣。該縣四季分明，雨量充沛，多年平均年降雨量1 981mm；山高坡陡，溪流縱橫；林木茂盛，山清水秀。水能資源十分豐富，理論蘊(yùn)藏量15.6萬(wàn)kW、技術(shù)可開(kāi)發(fā)量9.4萬(wàn)kW。小水電與旅游、林業(yè)和茶業(yè)并列為縣域四大優(yōu)勢(shì)資源產(chǎn)業(yè)。

婺源縣從1958年興建第一座水電站——清華水電站起，到2010年底，全縣已建成裝機(jī)100kW以上小型水電站39座，裝機(jī)102臺(tái)套總?cè)萘?.516萬(wàn)kW，占可開(kāi)發(fā)量的58.68%，多年平均年發(fā)電量1.55億kW·h。2010年全縣用電2.35億kW·h，全縣人均年用電量802kW·h(扣除外出打工5.94萬(wàn)人用電)，戶均年生活用電量為605kW·h,農(nóng)戶通電率達(dá)100%，為全國(guó)第一批農(nóng)村初級(jí)電氣化與“十一五”水電農(nóng)村電氣化達(dá)標(biāo)縣、“十二五”水電新農(nóng)村電氣化建設(shè)縣和第二批小水電代燃料生態(tài)工程實(shí)施地區(qū)。

低水頭水電是與高中水頭水電相對(duì)而言的，一般把水頭在40m以下的稱為低水頭水電，把開(kāi)發(fā)低水頭水電的電站稱為低水頭電站[1]。據(jù)此，婺源縣已建成裝機(jī)39座100kW以上小型水電站中，高水頭電站只有14座電站，裝機(jī)30臺(tái)套總?cè)萘?.796萬(wàn)kW，僅占已開(kāi)發(fā)量的32.56%。因此，低水頭水電比重較大，其開(kāi)發(fā)問(wèn)題切不可小覷。

2 高水頭水電開(kāi)發(fā)的困難與問(wèn)題

高水頭水電開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，除引水壓力管道長(zhǎng)外，水工建筑物尺寸小，水輪發(fā)電機(jī)組造價(jià)低，很受開(kāi)發(fā)商的青睞。但是，由于具有天然高落差的電源點(diǎn)寥若晨星，因此，通過(guò)建造高壩、大水庫(kù)而獲取高水頭，而興建較大水庫(kù)不僅淹沒(méi)了土地與城池、破壞生態(tài)環(huán)境，而且也割裂了橫亙千年的人文歷史，同時(shí)還會(huì)引發(fā)山地災(zāi)害甚至誘發(fā)地震與改變小氣候等。

婺源縣因高水頭水電開(kāi)發(fā)進(jìn)行過(guò)三次大的移民，分別是：興建段莘水庫(kù)(壩高37m，中型水庫(kù)，設(shè)計(jì)水頭99m)移民4 192人；興建曉莊水庫(kù)(壩高33.9m，設(shè)計(jì)水頭179m)移民590人；興建鐘呂水庫(kù)(壩高51m，中型水庫(kù)，設(shè)計(jì)水頭151m)移民371人。段莘水庫(kù)移民發(fā)生在上世紀(jì)七十年代初，由于時(shí)處文革，一切按官方指示辦，移民沒(méi)有發(fā)言權(quán)、幾乎沒(méi)有得到什么補(bǔ)償；曉莊水庫(kù)由于移民與有關(guān)部門利益協(xié)商不能達(dá)成一致，搬家工作開(kāi)展十分艱難；鐘呂水庫(kù)不涉及移民搬遷，但鐘呂村卻緊緊蝸陷在高51m的巨大壩體腳下，全體村民頭頂“一湖水”，情景令人揪心。汛期，強(qiáng)大溢水飛流直下，水霧彌漫，響聲震天；除險(xiǎn)加固前大壩漏水嚴(yán)重，村民家家堂前地面均會(huì)冒出滲水來(lái)，苦不堪言。因此，高水頭水電開(kāi)發(fā)，土地、生態(tài)、環(huán)境和人文代價(jià)不菲，尤其是移民的損失大、疼痛深刻。

由于高水頭水電開(kāi)發(fā)，大多借助于建造中高壩、中大型水庫(kù)，而興建水庫(kù)土地人口淹沒(méi)嚴(yán)重，環(huán)境與人文影響也不能低估。隨著人口增多與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，淹沒(méi)區(qū)的經(jīng)濟(jì)總量與日劇增，因此，高水頭水電開(kāi)發(fā)愈來(lái)愈困難。

3 低水頭水電開(kāi)發(fā)實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)

3.1 低水頭水電開(kāi)發(fā)的必要性

根據(jù)國(guó)家水利部《“十一五”水電農(nóng)村電氣化規(guī)劃編制大綱》的要求，婺源“十一五”期間全縣農(nóng)村水電裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)5%，《2011～2020年水電新農(nóng)村電氣化規(guī)劃編制大綱》要求到2015年，婺源縣人均年用電量增長(zhǎng)總和不低于25%，縣以下農(nóng)村用電量80%以上由農(nóng)村水電提供，農(nóng)村水電站及電網(wǎng)現(xiàn)代化水平達(dá)到95%，同時(shí)，力爭(zhēng)每?jī)赡曛辽賹?shí)施一個(gè)小水電代燃料項(xiàng)目，以積極保護(hù)森林、保護(hù)綠色、保護(hù)婺源優(yōu)美的自然生態(tài)。而高水頭水電成本昂貴，開(kāi)發(fā)困難，婺源縣委縣府則優(yōu)先開(kāi)發(fā)低水頭水電，加大低水頭水電開(kāi)發(fā)力度，加快低水頭水電開(kāi)發(fā)進(jìn)程，努力實(shí)現(xiàn)水電新農(nóng)村電氣化建設(shè)縣目標(biāo)和小水電代燃料項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)。

3.2 低水頭水電開(kāi)發(fā)的實(shí)踐

為實(shí)施保護(hù)綠色、保護(hù)生態(tài)的發(fā)展戰(zhàn)略，在優(yōu)先開(kāi)發(fā)低水頭水電方面，婺源縣進(jìn)行了積極而有效探索。婺源堅(jiān)持“在保護(hù)中開(kāi)發(fā)”與“在開(kāi)發(fā)中保護(hù)”之理念，大力開(kāi)發(fā)低水頭水電，改高梯級(jí)(少座數(shù))方案為低梯級(jí)(多座數(shù))方案，避免造較高壩、建大水庫(kù)，改傳統(tǒng)的裁彎取直修建固定壩引水式為水力自控翻板門河床式，消除了大壩下游河床出現(xiàn)季節(jié)性干枯的現(xiàn)象。同時(shí)，原則上不跨流域開(kāi)發(fā)水能資源，避免發(fā)生沿河村莊斷水致使廣大沿河群眾望河興嘆，最大限度地保持河流山川的原始生態(tài)，進(jìn)而保護(hù)千百年來(lái)衍生出的河流文明(農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施等等)。目前婺源縣每個(gè)擬建的小水電項(xiàng)目均需林業(yè)、旅游部門實(shí)地考察，評(píng)估同意后方可準(zhǔn)許開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧、全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)以人為本，以生態(tài)為本，一切為了廣大人民群眾，一切為了生態(tài)文明之社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展終極目標(biāo)[2]。

2002年開(kāi)工、2004年建成的星江水電站，就是修改樂(lè)安河干流上級(jí)落差26m的銅埠梯級(jí)(壩址控制流域面積大，3 070km2，河寬坡緩淹沒(méi)損失浩大)而興建的電站。由于水利部于1992 年4月審批的《江西省饒河流域規(guī)劃報(bào)告》推薦的銅埠梯級(jí)正常蓄水位68m，婺源縣城西門橋底居民房屋室內(nèi)地面高程僅65.8m，如按該規(guī)劃采用銅埠梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案，千年古城—婺源縣城將部分被淹，經(jīng)多方協(xié)商，多方案比較與論證，最后采用了河床式翻板門矮壩(最大壩高8.9m)即星江電站方案，確定其正常蓄水位61m，避免了人口遷移，也大大地減少了土地淹沒(méi)，而且沒(méi)有增加婺源縣城的防洪壓力，進(jìn)而降低了工程造價(jià)(因庫(kù)區(qū)地處城郊，土地成本十分昂貴)，實(shí)現(xiàn)了防洪與發(fā)電兼顧、保護(hù)與開(kāi)發(fā)協(xié)調(diào)。

同時(shí)，銅埠下游梯級(jí)—黃柏垣(42m)方案淹沒(méi)范圍涉及婺源和德興兩縣市，需遷移人口6 450人，淹沒(méi)農(nóng)田園21.33hm2，拆遷房屋12.9萬(wàn)m2，開(kāi)發(fā)難度很大，一直沒(méi)有付諸實(shí)施。為了盡快開(kāi)發(fā)水能資源，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，婺源縣及時(shí)地申請(qǐng)修編了該河段的水電開(kāi)發(fā)方案。并于2007年1 月獲江西省水利廳主持省發(fā)改委等十余個(gè)機(jī)構(gòu)參加的審查及批復(fù)，最后提出太白(44.5m)—黃柏垣(36.5m)兩級(jí)開(kāi)發(fā)代替原規(guī)劃的黃柏垣(42 m)開(kāi)發(fā)方案[3]。至此婺源縣又將壩高14m的黃柏垣梯級(jí)修改為落差不超過(guò)5.5m的太白梯級(jí)(另太白電站尚有2.5m水頭與上述落差26m的銅埠梯級(jí)尾水重疊)與矮壩方案的新黃柏垣梯級(jí)。

尤其值得一提的是，2001年開(kāi)工、2002年建成的新村水電站，為保護(hù)自然景觀與生態(tài)文明，避免裁彎取直導(dǎo)致部分河段出現(xiàn)季節(jié)性干涸，同時(shí)也為了避免挖掘2km引水洞渠之大量棄渣對(duì)環(huán)境的污染，以促使旅游飛速發(fā)展的目標(biāo)，新村水電站選擇河床式開(kāi)發(fā)方案[4]。河床式開(kāi)發(fā)使河彎段成了水庫(kù)區(qū)，水庫(kù)淹沒(méi)范圍增大，為了最大限度地減少水庫(kù)淹沒(méi)，新村水電站率先全市選用滾輪連桿式水力自控翻板門建壩。由于水力自控翻板門是一種“活動(dòng)”的擋水建筑物，它不需要任何外加動(dòng)力和人工，完全由門水位變化作用于門板上的水壓力改變實(shí)現(xiàn)閘門啟閉標(biāo)[5]。因此，新方案平時(shí)關(guān)門擋水、汛期翻門泄洪，有效地降低了水庫(kù)洪水位，則實(shí)際土地淹沒(méi)面積較傳統(tǒng)的于河彎前筑固定壩方案的增加不多，再剔除裁彎取直引水洞渠及其棄渣所占用土地就更少了。同時(shí)，新村水電站河床式開(kāi)發(fā)不僅保持并打造了中國(guó)最美鄉(xiāng)村—婺源至5A級(jí)景區(qū)—江灣(江澤民祖地)沿途青山綠水好風(fēng)光，而且廣闊平靜充盈清澈的河彎庫(kù)區(qū)還帶動(dòng)了沿岸房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)，打造了融游泳健身、休閑娛樂(lè)、商務(wù)洽談?dòng)谝簧淼囊患掖笮蜁?huì)所龍?bào)窗雿u；大片高檔別墅虎踞直岸。因此，新村水電站開(kāi)發(fā)模式實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)與水能開(kāi)發(fā)雙贏，隨后，婺源縣以類似方式開(kāi)發(fā)的電站還有星江水電站、曉起水電站、江灣水電站、大源水電站等。

3.3 低水頭水電開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)

3.3.1 改高梯級(jí)(少座數(shù))方案為低梯級(jí)(多座數(shù))方案

由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，沿河居住人口與經(jīng)濟(jì)總量驟增，20年前重水能開(kāi)發(fā)輕淹沒(méi)補(bǔ)償、高梯級(jí)且首尾相連開(kāi)發(fā)水能資源的流域規(guī)劃遠(yuǎn)不能適應(yīng)目前日新月異的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之需要。因?yàn)樵摲桨秆蜎](méi)損失巨大，遷移人口眾多，不僅不利于資源合理配置與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，而且也沒(méi)有業(yè)主愿意投資。因此，為充分開(kāi)發(fā)縣域較為豐富的水能資源，同時(shí)做到既不移民也不大淹土地，較好地維護(hù)自然生態(tài)與河流健康生命，婺源縣積極開(kāi)發(fā)低水頭水電，有意識(shí)地增大徑流電站開(kāi)發(fā)比例，并將沒(méi)有較大的防洪和水資源調(diào)配任務(wù)的高梯級(jí)(少座數(shù))方案改為低梯級(jí)(多座數(shù))方案，促成了許多開(kāi)發(fā)難度很大、一直未付諸實(shí)施的較高水頭項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，有力地促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

(1)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，從各個(gè)流域的實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是、因時(shí)因地制宜，對(duì)流域原規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案存在或暴露的主要問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真梳理和研究，于2007～2010年，對(duì)志愿開(kāi)發(fā)的投資商等方面提出的新開(kāi)發(fā)方案通過(guò)優(yōu)化比選與分析論證后列入江河流域綜合規(guī)劃修編報(bào)告中，如報(bào)建的城口水電站。

(2)申請(qǐng)河段規(guī)劃修編，譬如太白電站開(kāi)發(fā)。由于黃柏垣梯級(jí)原規(guī)劃之船閘有國(guó)防戰(zhàn)略要求不得擅自變更，因此，婺源縣堅(jiān)持原則，要求太白電站開(kāi)發(fā)商先向江西省水利廳申請(qǐng)批復(fù)了《樂(lè)安河干流銅埠至黃柏垣河段水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)論證報(bào)告》后方才獲準(zhǔn)開(kāi)展可研與初設(shè)工作。

(3)婺源縣解放思想，改革創(chuàng)新，靈活變通，對(duì)開(kāi)發(fā)商看好的不符合流域規(guī)劃文本的但又不大影響流域綜合利用的低梯級(jí)方案，準(zhǔn)許其作出任何第三方按流域規(guī)劃開(kāi)發(fā)造成其損失不索賠之承諾后開(kāi)發(fā)，如星江水電站、大源水電站和朱錦電站。

3.3.2 改傳統(tǒng)的裁彎取直引水式為河床式

婺源為“中國(guó)最美的鄉(xiāng)村”、國(guó)家級(jí)文化與生態(tài)旅游縣和全國(guó)首批生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游示范點(diǎn)，原生態(tài)是婺源立縣之本，旅游是婺源發(fā)展之基，因此，婺源縣一改傳統(tǒng)的裁彎取直引水式為河床式開(kāi)發(fā)水能資源，以避免壩下游河段出現(xiàn)季節(jié)性干涸和河流改道造成沿河村莊斷水致使當(dāng)?shù)卮迕裢优d嘆現(xiàn)象之發(fā)生，最大限度地保持河流山川的原始生態(tài)、維護(hù)了河流健康生命，保護(hù)了自然景觀。同時(shí)，消除了開(kāi)發(fā)水電與當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活用水之矛盾，實(shí)現(xiàn)了水能及水資源的充分合理之開(kāi)發(fā)利用與可持續(xù)發(fā)展。

3.3.3 改修建古老的固定壩為水力自控翻板

“八分半山一分田，半分水路與莊園”的婺源，河流僅占全縣國(guó)土面積的1%～2%，因此，保持河流暢通是大自然正常運(yùn)轉(zhuǎn)的客觀要求。興建普通意義上的閘壩，不僅造價(jià)高而且運(yùn)行費(fèi)也十分昂貴，常常讓投資者望而卻步。而滾輪連桿式水力自控翻板門以其有閘壩功能且投資較少之特質(zhì)為投資者所偏愛(ài)[6]，因此，婺源縣在江西省水利廳外科處的支持下開(kāi)展了滾輪連桿式水力自控翻板門筑壩技術(shù)的科學(xué)研究與技術(shù)推廣工作，全縣不僅繼上饒市首座滾輪連桿式水力自控翻板門——新村大壩(筆者設(shè)計(jì))之后建造了近十座水力自控翻板門壩，而且毗鄰的景德鎮(zhèn)市裝機(jī)3.8萬(wàn)kW、設(shè)計(jì)年發(fā)電1億kW·h的樟樹(shù)坑水電站攔河大壩也受筆者啟發(fā)改橡皮壩(方案)為滾輪連桿式水力自控翻板門壩，大大地降低了工程造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，在翻板門壩設(shè)計(jì)中，若泄洪許可，翻板門下配設(shè)多隔墻混凝土硬殼梯形底堰以降門高，工程造價(jià)還可進(jìn)一步節(jié)省。

4 結(jié) 論

隨著水能資源開(kāi)發(fā)利用程度日益趨高，優(yōu)越的高水頭電源點(diǎn)越來(lái)越少，而人工建造的高水頭能資源開(kāi)發(fā)不僅水庫(kù)移民多、土地淹沒(méi)大、造價(jià)高，而且與生態(tài)環(huán)境、河流文明保護(hù)與沿河人民群眾生產(chǎn)生活用水需求矛盾日趨顯現(xiàn)，開(kāi)發(fā)十分困難，因此，大力開(kāi)發(fā)低水頭水能就愈發(fā)顯得重要了。婺源縣對(duì)此進(jìn)行了大膽嘗試與努力實(shí)踐，取得了可喜的經(jīng)驗(yàn)：(1)改高梯級(jí)(少座數(shù))方案為低梯級(jí)(多座數(shù))方案；(2)改傳統(tǒng)的裁彎取直引水式為河床式；(3)改修建古老的固定壩為水力自控翻板。十年來(lái)，婺源兩期水電新農(nóng)村電氣化縣建設(shè)雄辯證明，低水頭水電開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)“在保護(hù)中開(kāi)發(fā)”與“在開(kāi)發(fā)中保護(hù)”的理想水電開(kāi)發(fā)方式的有效途徑之一。

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