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，理論蘊藏量15.6萬kW、技術可開發(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)勢資源產業(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100kW以上小型水電站39座，裝機102臺套，總容量5.516萬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)，農戶通電率達100%，為全國第一批農村初級電氣化與“十一五”水電農村電氣化達標縣、“十二五”水電新農村電氣化建設縣和第二批小水電代燃料生態(tài)工程實施地區(qū)。

低水頭水電，是與高中水頭水電相對而言的，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］。據此，婺源縣已建成的裝機39座100kW以上小型水電站中，高水頭電站只有14座，裝機30臺套，總容量1.796萬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)勢明顯，除引水壓力管道長外，水工建筑物尺寸小，水輪發(fā)電機組造價低，很受開發(fā)商的青睞。但是，由于高天然落差的電源點較少，高水頭電站均由人工造勢而成，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，還會引發(fā)山地災害甚至誘發(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，設計水頭99 m)移民4192人;興建曉莊水庫 (壩高33.9 m，設計水頭179 m)移民590人;興建鐘呂水庫 (壩高51 m，中型水庫，設計水頭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重，環(huán)境與人文影響也不能低估。隨著人口的增多與社會經濟的高速發(fā)展，淹沒區(qū)的經濟總量與日劇增，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)實踐

3.1 低水頭水電開發(fā)的必要性

根據水利部《“十一五”水電農村電氣化規(guī)劃編制大綱》的要求，婺源“十一五”期間全縣農村水電裝機容量年均增長5%，《2011—2020年水電新農村電氣化規(guī)劃編制大綱》要求到2015年，婺源縣人均年用電量增長總和不低于25%，縣以下農村用電量80%以上由農村水電提供，農村水電站及電網現(xiàn)代化水平達到95%，同時，力爭每兩年至少實施一個小水電代燃料項目，以積極保護森林、保護綠色、保護婺源優(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)進程，努力實現(xiàn)水電新農村電氣化建設縣目標和小水電代燃料項目實施任務。

3.2 低水頭水電開發(fā)實踐

為實施保護綠色、保護生態(tài)的發(fā)展戰(zhàn)略，在優(yōu)先開發(fā)低水頭水電方面，婺源縣進行了積極而有效的探索。婺源堅持“在保護中開發(fā)”與“在開發(fā)中保護”的理念，大力開發(fā)低水頭水電，改高梯級 (少座數(shù))方案為低梯級 (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，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)，進而保護千百年來衍生出的河流文明 (農業(yè)灌溉設施等)。目前婺源縣每個擬建的小水電項目均需林業(yè)、旅游部門實地考察，評估同意后方準許開發(fā)，以實現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧、全面協(xié)調可持續(xù)發(fā)展，實現(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落差26m的銅埠梯級 (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)劃報告》推薦的銅埠梯級正常蓄水位68m，婺源縣城西門橋底居民房屋室內地面高程僅65.8m，如按該規(guī)劃采用銅埠梯級開發(fā)方案，婺源縣城將部分被淹，經多方協(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，進而降低了工程造價 (因庫區(qū)地處城郊，土地成本十分昂貴)，實現(xiàn)了防洪與發(fā)電兼顧、保護與開發(fā)協(xié)調。

3.2.2 銅埠下游梯級電站

銅埠下游梯級——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，一直沒有付諸實施。為了盡快開發(fā)水能資源，促進當?shù)厣鐣洕陌l(fā)展，婺源縣及時地申請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)改委等十余個機構參加的審查會審查及批復，最后提出太白 (44.5m)——黃柏垣(36.5m)兩級開發(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的黃柏垣梯級修改為落差不超過5.5m的太白梯級 (另太白電站尚有2.5m水頭與上述落差26m的銅埠梯級尾水重疊)與矮壩方案的新黃柏垣梯級。

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，為保護自然景觀與生態(tài)文明，避免裁彎取直導致部分河段出現(xiàn)季節(jié)性干涸，同時也為了避免了挖掘2km引水洞渠的大量棄渣對環(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”的擋水建筑物，它不需要任何外加動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現(xiàn)閘門啟閉［5］。因此，新方案平時關門擋水、汛期翻門泄洪，有效地減低了水庫洪水位，則實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，新村水電站河床式開發(fā)不僅保持了中國最美鄉(xiāng)村——婺源至5A級景區(qū)——江灣 (江澤民祖地)沿途一路青山綠水好風光，而且還帶動了沿岸房地產開發(fā)。因此，新村水電站開發(fā)模式實現(xiàn)了環(huán)境保護與水能開發(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)經驗

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

由于社會經濟的飛速發(fā)展，沿河單位面積上的居住人口與經濟總量驟增，20年前重水能開發(fā)輕淹沒補償、高梯級且首尾相連開發(fā)水能資源的流域規(guī)劃遠不能適應目前社會經濟發(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。因此，在充分開發(fā)縣域較為豐富的水能資源的同時，做到既不移民與也不大淹土地，較好地維護河自然生態(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配任務的高梯級 (少座數(shù))方案改為低梯級 (多座數(shù))方案，促成了許多開發(fā)難度很大、一直未付諸實施的較高水頭項目的開發(fā)，有力地促進了當?shù)厣鐣洕陌l(fā)展。

具體做法如下:

(1)以科學發(fā)展觀為指導，從各個流域的實際出發(fā)，實事求是、因時因地制宜，對流域原規(guī)劃梯級開發(fā)方案存在的主要問題進行認真梳理和研究，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)劃修編報告中，如城口水電站。

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

(3)婺源縣解放思想，改革創(chuàng)新，靈活變通，對不符合流域規(guī)劃文本的但對流域綜合利用影響較小的低梯級方案，準許開發(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“中國最美的鄉(xiāng)村”、國家級文化與生態(tài)旅游縣和全國首批生態(tài)農業(yè)旅游示范點，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，消除開發(fā)水電與當?shù)厝罕娚a生活用水的矛盾，實現(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，造價高而且運行費昂貴。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的科學研究與技術推廣工作。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與運行費用。同時，在翻板門壩設計中，若泄洪許可，翻板門下配設多隔墻混凝土硬殼梯形底堰以降門高，還可進一步節(jié)省工程造價。

4 結語

隨著水能資源開發(fā)利用程度日益趨高，優(yōu)越的高水頭電源點越來越少，而人工造勢的高水頭能資源開發(fā)不僅水庫移民多、土地淹沒大、造價高，而且與生態(tài)環(huán)境、河流文明保護與沿河人民群眾生產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。婺源縣對此進行了大膽嘗試與努力實踐，取得了可喜的經驗:①改高梯級 (少座數(shù))方案為低梯級 (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村電氣化縣建設實踐雄辯地證明:低水頭水電開發(fā)是實現(xiàn)“在保護中開發(fā)”與“在開發(fā)中保護”理想水電開發(fā)方式的有效途徑之一。

［1］王冠軍，王海，柳長順，王慶華，劉小勇．關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︽脑纯h小水電產業(yè)的調查與思考［J］．水電站設計，2009(4):103-106．

［3］江智?。P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?。麓宸彘T壩設計與運行檢驗［J］．中國農村水利水電，2005(3):67-70．

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

［6］江智健．改善鄉(xiāng)村防洪和治理中小河流的一個方向［J］．中國青年科技，2008(12):212．