婺源縣低水頭水電開發(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。她四季分明，雨量充沛，多年平均年降雨量1981mm;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kW、技術(shù)可開發(fā)量9.4萬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，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kW，占可開發(fā)的量的58.68%，多年平均年發(fā)電量1.55億kW·h。2010年全縣用電量2.35億kW·h，全縣人均年用電量802kW·h(扣除外出打工5.94萬人用電)，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，一般將水頭在40m以下的稱為低水頭水電，將開發(fā)低水頭水電的電站稱為低水頭電站［1］。據(jù)此，婺源縣已建成的裝機(jī)39座100kW以上小型水電站中，高水頭電站只有14座，裝機(jī)30臺(tái)套，總?cè)萘?.796萬kW，僅占已開發(fā)量的32.56%。因此，低水頭水電比重較大，其開發(fā)問題不可小覷。

2 高水頭水電開發(fā)的困難與問題

高水頭水電開發(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，很受開發(fā)商的青睞。但是，由于高天然落差的電源點(diǎn)較少，高水頭電站均由人工造勢(shì)而成，土地淹沒損失大，且需遷移人口。興建較大水庫不僅淹沒土地、破壞生態(tài)環(huán)境，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發(fā)進(jìn)行過三次大的移民，分別是:興建段莘水庫 (壩高37 m，中型水庫，設(shè)計(jì)水頭99 m)移民4192人;興建曉莊水庫 (壩高33.9 m，設(shè)計(jì)水頭179 m)移民590人;興建鐘呂水庫 (壩高51 m，中型水庫，設(shè)計(jì)水頭151m)移民371人。因此，高水頭水電開發(fā)，土地、生態(tài)、環(huán)境和人文代價(jià)不菲，尤其是移民的損失浩大、犧牲巨大，疼痛深刻。

由于高水頭水電開發(fā)大多借助于造中高壩建中大型水庫，而興建水庫土地人口淹沒嚴(yán)重，環(huán)境與人文影響也不能低估。隨著人口的增多與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，淹沒區(qū)的經(jīng)濟(jì)總量與日劇增，因此，高水頭水電開發(fā)愈來愈困難了。

3 低水頭水電開發(fā)實(shí)踐

3.1 低水頭水電開發(fā)的必要性

根據(jù)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、開發(fā)困難，婺源縣委縣政府則優(yōu)先開發(fā)低水頭水電，加大低水頭水電開發(fā)力度，加快低水頭水電開發(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 低水頭水電開發(fā)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)先開發(fā)低水頭水電方面，婺源縣進(jìn)行了積極而有效的探索。婺源堅(jiān)持“在保護(hù)中開發(fā)”與“在開發(fā)中保護(hù)”的理念，大力開發(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，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)，原則上不跨流域開發(fā)水能資源，避免發(fā)生沿河村莊斷水，最大限度地保持河流山川的原始生態(tài)，進(jìn)而保護(hù)千百年來衍生出的河流文明 (農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施等)。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)估同意后方準(zhǔn)許開發(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［2］。

3.2.1 星江水電站

2002年開工、2004年建成的星江水電站，就是修改樂安河干流上級(jí)落差26m的銅埠梯級(jí) (壩址控制流域面積大，3070km2，河寬坡緩淹沒損失浩大)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)開發(fā)方案，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，而且沒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)與開發(fā)協(xié)調(diào)。

3.2.2 銅埠下游梯級(jí)電站

銅埠下游梯級(jí)——黃柏垣 (42 m)方案淹沒范圍涉及婺源和德興兩縣市，需遷移人口6450人，淹沒農(nóng)田園320畝，拆遷房屋12.9萬m2。由于開發(fā)難度很大，一直沒有付諸實(shí)施。為了盡快開發(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)參加的審查會(huì)審查及批復(fù)，最后提出太白 (44.5m)——黃柏垣(36.5m)兩級(jí)開發(fā)代替原規(guī)劃的黃柏垣 (42 m)開發(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)。

3.2.3 新村水電站

尤其值得一提的是，2001年開工、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)也為了避免了挖掘2km引水洞渠的大量棄渣對(duì)環(huán)境的污染，以促使旅游飛速發(fā)展的早日到來，選擇了河床式開發(fā)方案［4］。河床式開發(fā)使河彎段成了水庫區(qū)，水庫淹沒范圍增大，為了最大限度地減少水庫淹沒，新村水電站率先在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［5］。因此，新方案平時(shí)關(guān)門擋水、汛期翻門泄洪，有效地減低了水庫洪水位，則實(shí)際土地淹沒面積較傳統(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其及棄渣所占用土地就更少了。同時(shí)，新村水電站河床式開發(fā)不僅保持了中國(guó)最美鄉(xiāng)村——婺源至5A級(jí)景區(qū)——江灣 (江澤民祖地)沿途一路青山綠水好風(fēng)光，而且還帶動(dòng)了沿岸房地產(chǎn)開發(fā)。因此，新村水電站開發(fā)模式實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)與水能開發(fā)雙贏。

隨后，婺源縣以類似方式開發(fā)的電站還有曉起水電站、江灣水電站、大源水電站等。

3.3 低水頭水電開發(fā)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，沿河單位面積上的居住人口與經(jīng)濟(jì)總量驟增，20年前重水能開發(fā)輕淹沒補(bǔ)償、高梯級(jí)且首尾相連開發(fā)水能資源的流域規(guī)劃遠(yuǎn)不能適應(yīng)目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。由于該方案淹沒損失巨大、遷移人口眾多，不利于資源合理配置與生態(tài)環(huán)境保護(hù)。因此，在充分開發(fā)縣域較為豐富的水能資源的同時(shí)，做到既不移民與也不大淹土地，較好地維護(hù)河自然生態(tài)與河流健康生命，婺源縣積極開發(fā)低水頭水電，有意識(shí)地增大徑流電站開發(fā)比例，并將沒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，促成了許多開發(fā)難度很大、一直未付諸實(shí)施的較高水頭項(xiàng)目的開發(fā)，有力地促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

具體做法如下:

(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)開發(fā)方案存在的主要問題進(jìn)行認(rèn)真梳理和研究，2007～2010年，提出的新開發(fā)方案，通過優(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，如城口水電站。

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

(3)婺源縣解放思想，改革創(chuàng)新，靈活變通，對(duì)不符合流域規(guī)劃文本的但對(duì)流域綜合利用影響較小的低梯級(jí)方案，準(zhǔn)許開發(fā)商作出任何第三方按流域規(guī)劃開發(fā)造成其損失不索賠的承諾后開發(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，婺源縣水能開發(fā)一改傳統(tǒng)的裁彎取直引水式為河床式，以避免壩下游河段出現(xiàn)季節(jié)性干涸，最大限度地保持河流山川的原始生態(tài)。同時(shí)，消除開發(fā)水電與當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活用水的矛盾，實(shí)現(xiàn)了水能及水資源充分合理的開發(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

興建普通意義上的閘壩，造價(jià)高而且運(yùn)行費(fèi)昂貴。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的特質(zhì)為投資者所偏愛［6］，因此，婺源縣在江西省水利廳外科處的支持下開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。全縣建造了近十座水力自控翻板門壩，大大降低了工程造價(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，還可進(jìn)一步節(jié)省工程造價(jià)。

4 結(jié)語

隨著水能資源開發(fā)利用程度日益趨高，優(yōu)越的高水頭電源點(diǎn)越來越少，而人工造勢(shì)的高水頭能資源開發(fā)不僅水庫移民多、土地淹沒大、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)，開發(fā)十分困難。因此，大力開發(fā)低水頭水能就尤為重要。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。10年來的婺源兩期水電新農(nóng)村電氣化縣建設(shè)實(shí)踐雄辯地證明:低水頭水電開發(fā)是實(shí)現(xiàn)“在保護(hù)中開發(fā)”與“在開發(fā)中保護(hù)”理想水電開發(fā)方式的有效途徑之一。

［1］王冠軍，王海，柳長(zhǎng)順，王慶華，劉小勇．關(guān)于加快低水頭水電開發(fā)的思考［J］．水利發(fā)展研究，2011(5):29-31．

［2］江智?。畬?duì)婺源縣小水電產(chǎn)業(yè)的調(diào)查與思考［J］．水電站設(shè)計(jì)，2009(4):103-106．

［3］江智?。P(guān)于江河流域綜合規(guī)劃修編的思考［J］．水利發(fā)展研究，2008(9):17-20．

［4］江智健．新村翻板門壩設(shè)計(jì)與運(yùn)行檢驗(yàn)［J］．中國(guó)農(nóng)村水利水電，2005(3):67-70．

［5］江智?。ψ钥胤彘T壩設(shè)計(jì)芻議［J］．大壩與安全，2004(5):54-62．

［6］江智?。纳凄l(xiāng)村防洪和治理中小河流的一個(gè)方向［J］．中國(guó)青年科技，2008(12):212．