鄒一雄
(中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,武漢 430000)
通城縣外環(huán)大橋攔河閘樞紐水電站工程作為新時(shí)代建設(shè)的小水電工程,為了充分發(fā)揮小水電開發(fā)的綜合效益,降低小水電開發(fā)的不利影響,通過小水電建設(shè)促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,在工程的全生命周期中都需要積極貫徹綠色小水電理念,確保實(shí)現(xiàn)建成人水和諧、生態(tài)友好的綠色小水電的目標(biāo)。
傳統(tǒng)意義上認(rèn)為小水電是綠色能源,主要針對(duì)的是以化石能源和火電為主導(dǎo)的能源電力結(jié)構(gòu),但水電工程建設(shè)對(duì)自然環(huán)境的影響是客觀存在的,小水電的開發(fā)利用也不例外。從20 世紀(jì)80 年代開始,國外學(xué)者對(duì)水電開發(fā)帶來的不利影響進(jìn)行了總結(jié),并開展了綠色水電探索工作,從而先后建立了瑞士的綠色水電認(rèn)證、美國的低影響水電認(rèn)證和國際水電協(xié)會(huì)的水電可持續(xù)性評(píng)估【1,2】。
在分析國際經(jīng)驗(yàn)、調(diào)研國內(nèi)小水電建設(shè)的現(xiàn)狀、研究小水電存在的主要問題和征求意見的基礎(chǔ)上,水利部以水利行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的角度給出了綠色小水電的定義:在生態(tài)環(huán)境友好、社會(huì)和諧、管理規(guī)范、經(jīng)濟(jì)合理方面具有示范性的小型水電站。
通城縣城區(qū)河道生態(tài)治理PPP 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括河道生態(tài)治理、新建攔河閘樞紐和蓄水壩、新建濕地公園、旅游公路等。其中,新建的外環(huán)大橋攔河閘樞紐包括攔河鋼壩閘和水電站工程。在該項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)中,各專業(yè)協(xié)同配合,從多個(gè)角度積極踐行了綠色小水電理念,主要體現(xiàn)在以下4 方面。
外環(huán)大橋攔河閘樞紐主要功能是形成河道水面景觀,兼顧發(fā)電功能。攔河閘樞紐正常擋水高度為4.7m,正常蓄水位86.7m,閘址處河道河勢平順,水流條件平穩(wěn),河床寬闊,過流能力強(qiáng),地質(zhì)條件較好。工程總體布局為垂直水流方向,自左向右并列布置162.6m 長攔河閘及32.5m 長電站廠房。
攔河閘樞紐水電站主要考慮利用攔河閘樞紐的水頭發(fā)電,電站布置在攔河閘右岸,開發(fā)形式為河床式,具體運(yùn)行方式為:當(dāng)上游來水小于電站的最大過流能力時(shí),來水通過水輪機(jī)發(fā)電后直接進(jìn)入下游河道;當(dāng)來水量進(jìn)一步增加時(shí),超過電站最大引用流量的來水可以從閘頂溢流進(jìn)入下游河道;當(dāng)閘上水位超過閘頂0.3m 時(shí),逐漸將閘板放倒,河水自由下泄。
電站工程總體布局和開發(fā)方式選擇中充分考慮了綜合利用功能要求,以水體景觀功能優(yōu)先,發(fā)電效益為輔,并嚴(yán)格依據(jù)綠色小水電理念進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì),具體體現(xiàn)在:
1)電站采用河床式,無調(diào)節(jié)性能,壩后無減水或脫水河段,對(duì)河道生態(tài)需水無不利影響;
2)工程自然狀態(tài)下能維持廠壩間河段的連通性、蜿蜒性以及原真性,對(duì)河道形態(tài)無不利影響;
3)擋水建筑物為鋼壩閘,汛期可以全部放平閘門泄洪,對(duì)河道輸沙影響很??;
4)工程選址河段不涉及重點(diǎn)保護(hù)、珍稀瀕危以及開發(fā)區(qū)域河段特有的水生、陸生生物,對(duì)水生和陸生生態(tài)影響很?。?/p>
5)工程蓄水后形成的水面均位于現(xiàn)有河道范圍內(nèi),未淹沒兩岸耕地,不產(chǎn)生新增移民,不會(huì)產(chǎn)生移民安置和社會(huì)穩(wěn)定方面的不利影響。
攔河閘樞紐上游雋水河的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20a 一遇,河道護(hù)坡采用了1∶2 連鎖式生態(tài)混凝土砌塊護(hù)坡+草皮護(hù)坡結(jié)構(gòu),在確保防洪安全的同時(shí),既能減少土方開挖,又能滿足河道兩岸生態(tài)景觀需求。
教師隊(duì)伍建設(shè)是學(xué)校發(fā)展的基礎(chǔ),是保證教育教學(xué)質(zhì)量的核心內(nèi)容。為了滿足新華學(xué)院跨越式發(fā)展的需要,滿足培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型專業(yè)人才的需要,為了改善教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu),信息工程學(xué)院正在大力培養(yǎng)精湛的工作,專業(yè)化和一體化。新華學(xué)院的發(fā)展和社會(huì)需要一支兼容性和可持續(xù)性的高水平“雙能”教師隊(duì)伍。實(shí)踐教育基地的建設(shè)為培養(yǎng)“雙能”教師提供了良好的環(huán)境。根據(jù)我院的需要,要積極派教師到實(shí)習(xí)基地,企業(yè)等生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)際操作,技能培訓(xùn)等工作,在實(shí)踐中培養(yǎng)教師的實(shí)踐技能和動(dòng)手能力。爭取每年至少培養(yǎng)1-2名“雙能型”教師。
在外環(huán)大橋攔河閘樞紐上游左岸布置了面積為9.5hm2的雋水湖濕地公園,充分利用現(xiàn)有河岸帶自然形態(tài),緩坡入水,保護(hù)自然生境,打造生態(tài)型郊野旅游目的地。
河道工程和景觀設(shè)計(jì)中也積極采用了符合綠色小水電要求的設(shè)計(jì)方案,具體體現(xiàn)在:
1)河岸采用生態(tài)護(hù)坡,能起到降低水體富營養(yǎng)化、凈化水質(zhì)、改善水生生物棲息環(huán)境等效果;
2)充分結(jié)合電站庫區(qū)水面,營造濕地公園景觀,結(jié)合水深變化種植不同水生植物,塑造濕地生境。
在外環(huán)大橋攔河閘樞紐水電站工程規(guī)模的確定中,采用攔河閘樞紐處長系列逐日流量成果,采取多種方法并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定了水電站的裝機(jī)容量為900kW,年發(fā)電量為374.5×104kW·h。
外環(huán)大橋攔河閘樞紐水電站尾水位變化范圍較大,故采用軸流定漿機(jī)組方案,水輪機(jī)選用3 臺(tái)ZDJ6-LH-174 型軸流定槳機(jī)組方案,額定效率91.8%,最高效率92.2%,配套發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF300-36/2150,發(fā)電機(jī)效率≥91%。水電站控制系統(tǒng)配備微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)保護(hù)自動(dòng)控制器、微機(jī)勵(lì)磁裝置等設(shè)備。
為分析電站機(jī)組規(guī)模的合理性,本次計(jì)算了水電站節(jié)能減排的替代效應(yīng)和減排效率2 項(xiàng)指標(biāo)。
替代效應(yīng)計(jì)算公式為:
式中,p 為替代效應(yīng),t/kW;W 為水電站年發(fā)電量,104kW·h;U為單位千瓦時(shí)火電煤耗,g/(kW·h);C 為水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量,kW。
減排效率計(jì)算公式為:
式中,e 為減排效率,kg/m3;W 為水電站年發(fā)電量,104kW·h;f為排放因子,采用華中區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線電量邊際排放因子和容量邊際排放因子的均值計(jì)算;V 為正常蓄水位對(duì)應(yīng)庫容,104m3。
2 項(xiàng)指標(biāo)主要計(jì)算參數(shù)見表1。
經(jīng)計(jì)算,替代效應(yīng)p 的指標(biāo)值為1.29,賦分值為5 分;排效率e 的指標(biāo)值為1.33,賦分值為3。
表1 替代效應(yīng)和減排效率計(jì)算表
電站工程設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了綠色小水電的設(shè)計(jì)理念,具體體現(xiàn)在:
1)水電站在替代效應(yīng)和減排效率指標(biāo)賦分中得8 分(滿分10 分),說明電站裝機(jī)規(guī)模合理、水能資源利用效率好;
2)水輪發(fā)電機(jī)組效率達(dá)80%以上,滿足規(guī)范的要求;
3)調(diào)速器和勵(lì)磁設(shè)備采用微機(jī)型,自動(dòng)化程度高;
4)電氣設(shè)備選用可靠性高、故障率低的安全節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品;
5)滿足無人值班或少人值守的要求,有利于實(shí)現(xiàn)信息化管理。
建設(shè)綠色小水電工程,從前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就應(yīng)深入貫徹綠色小水電的理念。根據(jù)設(shè)計(jì)階段的主要工作內(nèi)容并參考綠色小水電評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的項(xiàng)目和分值,建立了工程設(shè)計(jì)階段綠色小水電評(píng)價(jià)體系(見表2)。
表2 工程設(shè)計(jì)階段綠色小水電評(píng)價(jià)體系
采用綠色小水電評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各項(xiàng)指標(biāo)的賦分標(biāo)準(zhǔn),對(duì)本工程設(shè)計(jì)中各項(xiàng)指標(biāo)滿足綠色小水電要求程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并將各項(xiàng)得分歸一化處理后按權(quán)重求和,即可得到工程設(shè)計(jì)階段綠色小水電符合度指標(biāo)。經(jīng)計(jì)算,本工程設(shè)計(jì)階段成果的綠色小水電符合度為0.97,說明設(shè)計(jì)成果充分滿足綠色小水電要求。
發(fā)展綠色小水電是新時(shí)代小水電建設(shè)的必然要求,從設(shè)計(jì)階段就積極貫徹綠色小水電理念,既體現(xiàn)了建設(shè)綠色小水電的基本內(nèi)涵,也有助于新建小水電項(xiàng)目順利通過立項(xiàng)審批。
外環(huán)大橋攔河閘樞紐水電站設(shè)計(jì)方案在工程總體布局、生態(tài)與景觀設(shè)計(jì)、電站工程設(shè)計(jì)等方面均充分踐行了綠色小水電的理念,既能充分利用河道水能資源,又減少了對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。
建立了工程設(shè)計(jì)階段的綠色小水電綜合評(píng)價(jià)體系,評(píng)價(jià)表明,本工程設(shè)計(jì)階段成果的綠色小水電符合度為0.97,該評(píng)價(jià)體系對(duì)其他小水電工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。