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        廣西中小型水電站生態(tài)流量監(jiān)測現(xiàn)狀及研究

        2024-01-04 11:56:08王曉磊周澤江黃志剛
        廣西水利水電 2023年6期
        關(guān)鍵詞:全區(qū)水電站電站

        王曉磊,陳 響,周澤江,黃志剛

        (廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,南寧 530023)

        0 引言

        生態(tài)流量是維系河流生物多樣性的基本流量,是維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的保證流量,維持著河流河道的形態(tài)穩(wěn)定,確保了河流污染物降解速率滿足水質(zhì)要求[1]。建國以來,廣西水利水電工程建設(shè)發(fā)展迅速,尤其是中小型水電站增長態(tài)勢尤為明顯,為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用的同時,由于受當(dāng)時社會歷史條件、工藝水平、技術(shù)水平、管理制度等方面限制,生態(tài)流量設(shè)施建設(shè)未能跟上步伐,造成無法下泄生態(tài)流量或下泄不足,不可避免地對生態(tài)產(chǎn)生了不利影響,在一定程度上造成個別河段、部分時間段的缺水現(xiàn)象。

        黨的十八大以來,黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè),將水生態(tài)放在生態(tài)文明建設(shè)突出位置,對水資源保護(hù)管理做出重要部署[2-3]。早在2015年,國務(wù)院發(fā)布“水十條”,其主要內(nèi)容之一就是確保河流生態(tài)流量下放滿足生態(tài)用水需求。2020年,水利部印發(fā)《關(guān)于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導(dǎo)意見》,再次強(qiáng)調(diào)必須切實(shí)加強(qiáng)河湖生態(tài)流量確定和保障工作。同時,中小型水電站生態(tài)流量監(jiān)測也是落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的重要舉措之一,是加強(qiáng)水資源管理監(jiān)控能力建設(shè)的有效途徑,準(zhǔn)確掌握生態(tài)流量信息,對推動水資源科學(xué)合理有序開發(fā)具有重要意義[4-5]。

        本文通過對廣西中小型水電站基本情況及生態(tài)流量監(jiān)測現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查、梳理、分析,提出中小型電站生態(tài)流量監(jiān)測相應(yīng)建議,為廣西中小型電站生態(tài)流量監(jiān)測工作提供參考。

        1 概況

        廣西屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。全年受海洋暖濕氣流和北方變性冷氣團(tuán)的交替影響,氣溫較高,熱量豐富,雨量充沛,夏濕冬干,雨熱同季,采用1956—2016 年共51 年同步水文系列統(tǒng)計(jì)分析,廣西全區(qū)多年平均降水量為3 657.8億m3,多年平均降水為1 545.6 mm[6]。河流水系發(fā)達(dá),集水面積超過100 km2的河流678條,超過200 km2的河流361條,超過500 km2的河流有157條,超過1000 km2的河流有80條。根據(jù)全國第三次水資源調(diào)查評價(jià)成果,廣西1956—2016 年多年平均地表水資源量1 899.2 億m3,地下水資源總量為462.03億m3。

        2 電站建設(shè)情況

        2.1 總體情況

        根據(jù)我國現(xiàn)行《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252-2000),電站總裝機(jī)容量在2.5萬~25 萬kW 之間為中型電站,電站總裝機(jī)容量小于2.5萬kW為小型電站[7]。據(jù)調(diào)查,截至2020年底,全區(qū)中小型電站共計(jì)2408座,其中中型電站45座,小型電站2363 座,總裝機(jī)容量919.29 萬kW。從電站數(shù)量上看,小型電站占比98.1%,中型電站占比1.9%;從裝機(jī)容量來看,小型電站占比41.1%,中型電站占比58.9%??傮w來看,小型電站雖然數(shù)量較多,但由于規(guī)模較小,總裝機(jī)容量小于中型電站。

        2.2 地市分布情況

        廣西中小型電站分布較為廣泛,涉及全區(qū)14個地市(見表1)。受地勢、降雨、用電需求等客觀條件影響,各地市電站分布極為不均,其中,中小型電站數(shù)量最多的為桂林市,共810 座,占全區(qū)總數(shù)量的33.64%,數(shù)量最少的為北海市,僅21座,占全區(qū)總數(shù)量的0.87%。從各地市分布來看,全區(qū)中小型水電站主要分布在桂林、玉林、百色、賀州等四個地市,四市數(shù)量之和占全區(qū)總數(shù)量的67.82%。

        表1 各地市電站分布情況表

        2.3 建設(shè)年份分布情況

        經(jīng)統(tǒng)計(jì),明確建設(shè)年份的水電站共計(jì)2003 座,按照10年劃分為一個建設(shè)區(qū)間,將中小水電站建設(shè)年份劃分為1960 年以前、1960—1970 年、1970—1980 年、1980—1990 年、1990—2000 年、2000—2010 年、20210 年以后等7 個建設(shè)區(qū)間。廣西中小水電站建設(shè)年份分布情況統(tǒng)計(jì)表見表2。從表2可以看出,廣西中小水電站建設(shè)峰值出現(xiàn)在2000—2010年區(qū)間,占全區(qū)總數(shù)量的48.1%,接近全區(qū)總數(shù)的一半;全區(qū)96.4%的中小水電站于2010年以前建成,2010年后建成的水電站僅占3.6%。

        表2 廣西中小水電站建設(shè)年份分布情況統(tǒng)計(jì)表

        2.4 電站開發(fā)方式情況

        根據(jù)開發(fā)方式不同,廣西中小水電站主要有引水式水電站、壩式水電站、混合式水電站等3 種類型,其中,引水式水電站為主要開發(fā)方式,共1879座,占全區(qū)總數(shù)量的78%,壩式水電站有463 座,占全區(qū)總數(shù)量的19%,混合式水電站66 座,僅占全區(qū)總數(shù)量的3%。不同開發(fā)方式的電站之間數(shù)量差別巨大,主要是由于廣西地貌條件所致,桂北地區(qū)和桂南部分地區(qū)多為山區(qū),水頭落差較大,較為適合引水式電站開發(fā)。

        2.5 生態(tài)流量下泄設(shè)施及監(jiān)測設(shè)備建設(shè)情況

        根據(jù)資料收集及現(xiàn)場調(diào)研情況,廣西建有生態(tài)流量下泄設(shè)施的中小水電站有272 座,生態(tài)流量下泄主要通過閘門、自流孔、溢洪道、溢流孔、發(fā)電底孔等工程設(shè)施,少量電站設(shè)有專用的生態(tài)流量下泄孔、下泄管道。建有生態(tài)流量下泄設(shè)施的中小水電站中,僅有17 座建設(shè)了生態(tài)流量下泄監(jiān)測設(shè)施,占全區(qū)總數(shù)量的0.7%,主要為建于大江大河上的河床式電站,監(jiān)測信息僅傳輸至電站管理房或電站管理單位。

        2.6 水資源論證報(bào)告編制情況

        根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研及收集資料情況,廣西已編制水資源論證報(bào)告或正在編制中的中小水電站有858座,占全區(qū)總數(shù)量的36%,大部分中小水電站仍未編制水資源論證報(bào)告,其中桂林、百色、賀州等三個地市已編制或正編制的數(shù)量最多,共計(jì)667座,約占已編制或正在編制總數(shù)的78%,與電站地市分布情況基本一致。

        3 電站建設(shè)管理存在的主要問題及原因分析

        (1)早期水資源開發(fā)利用缺乏生態(tài)保障方面管控,導(dǎo)致忽視生態(tài)流量問題。廣西河網(wǎng)密布,地表水資源十分豐富,為充分開發(fā)利用好水力資源,全區(qū)先后在不同階段興建了大量的中小型電站。但當(dāng)時的水能資源開發(fā)等相關(guān)審批制度尚不健全,部分建設(shè)的電站未經(jīng)過水資源論證等前期工作的論證,甚至極少部分未履行建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、審批等程序,造成河流的水能資源開發(fā)缺乏科學(xué)性和合理性等方面的論證,導(dǎo)致了河流的無序開發(fā)。此外,早期全區(qū)河流開發(fā)利用方面,較多的強(qiáng)調(diào)發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等經(jīng)濟(jì)效益功能,一定程度上忽略了對生態(tài)、社會環(huán)境方面的保護(hù)需求,造成了電站開發(fā)方案設(shè)計(jì)不合理、攔河建筑物的設(shè)置和運(yùn)行完全沒有考慮生態(tài)用水需求等問題,造成了河道生態(tài)用水的短缺,從而帶來了生態(tài)環(huán)境問題[8]。

        (2)生態(tài)流量監(jiān)管體制機(jī)制不完善,傳統(tǒng)開發(fā)觀念難改變。生態(tài)流量監(jiān)管工作涉及水利、環(huán)保等多個部門,不同監(jiān)管部門的監(jiān)管內(nèi)容、職責(zé)各不相同,導(dǎo)致生態(tài)流量監(jiān)管工作存在空白或交叉區(qū)域。同時,生態(tài)流量監(jiān)管工作缺乏有效的規(guī)范、制度、獎懲、管理辦法等相關(guān)機(jī)制體制,加之長久以來形成的粗放式開發(fā)觀念難以轉(zhuǎn)變,最終造成電站管理單位在調(diào)度運(yùn)行時,過分強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)利益,忽視了對于河流生態(tài)效益的保障[9]。

        (3)生態(tài)流量下泄目標(biāo)未設(shè)定,電站主動下泄生態(tài)流量意識薄弱[10-11]。根據(jù)本次調(diào)查分析結(jié)果,廣西六成以上的中小水電站未經(jīng)過水資源論證,而論證報(bào)告中明確下泄生態(tài)流量具體數(shù)值的水電站更是少之又少,生態(tài)流量下泄目標(biāo)的不確定,使得部分有意愿下泄生態(tài)流量的中小水電站無法控制下泄水量。廣西中小水電站主要開發(fā)方式是引水式電站,該部分電站通常建設(shè)在山區(qū)性河流上,加之廣西降雨時空分布不均,在水量較少的月份,通常采用蓄水發(fā)電,為確保水電站的收益,基本無流量下放。由于目前廣西暫無補(bǔ)償或激勵政策,中小水電站管理單位主動下泄生態(tài)流量意識和意愿不強(qiáng)。

        (4)生態(tài)流量監(jiān)測設(shè)施建設(shè)不足,水電站管理能力水平有限[12]。廣西中小水電站中96.4%建于2010年以前,而全國自動化采集技術(shù)大批量運(yùn)用于水利行業(yè)是在2010年之后,且前端監(jiān)測感知站點(diǎn)的前期建設(shè)重點(diǎn)主要在防洪、水資源等業(yè)務(wù)領(lǐng)域,黨的十八大以后,生態(tài)文明建設(shè)被提升至國家層面,生態(tài)流量也越來越受到重視,但由于監(jiān)測站點(diǎn)建設(shè)和電站改造的投資較大、低水位低流量監(jiān)測技術(shù)難度大、監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠性仍需驗(yàn)證等客觀原因,截至目前,下泄生態(tài)流量監(jiān)測仍未能全面鋪開。同時,大部分中小水電站建站位置較為偏僻,工作人員通常僅僅具備看管能力,不具備專業(yè)技術(shù)能力,水電站科學(xué)管理較為困難。

        4 建議與措施

        (1)完善水資源開發(fā)審批制度,建立明確管理機(jī)制。嚴(yán)格貫徹落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度,完善廣西中小水電站水資源開發(fā)審批相關(guān)法律方法、規(guī)章制度,使水電站開發(fā)利用水資源有法可依、有規(guī)可循,明確水資源開發(fā)利用設(shè)計(jì)和審批過程與規(guī)范,對不合理的水資源開發(fā)利用申請及以犧牲生態(tài)換取經(jīng)濟(jì)效益的行為進(jìn)行制止與制裁。水行政主管單位需建立明確的管理制度,確定相關(guān)管理單位的管理職責(zé),設(shè)定生態(tài)流量下泄的約束目標(biāo),對未進(jìn)行水資源論證或未通過的、不符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策及方向的水電站,一律不予批準(zhǔn)取水,從源頭禁止中小水電站存在的過度開發(fā)、無序利用等行為。

        (2)充分發(fā)揮多方監(jiān)督作用,探索補(bǔ)償激勵制度。聯(lián)合自然資源、生態(tài)環(huán)境等生態(tài)流量監(jiān)管涉及的相關(guān)部門,加強(qiáng)各部門之間交流溝通、協(xié)同作業(yè),暢通社會監(jiān)督舉報(bào)渠道,充分利用多方力量,實(shí)現(xiàn)生態(tài)流量監(jiān)管工作的多方聯(lián)動、全面監(jiān)督,及時發(fā)現(xiàn)生態(tài)流量相關(guān)問題,履行監(jiān)督管理職責(zé)。探索建立生態(tài)流量下泄的補(bǔ)償或激勵機(jī)制,如給予經(jīng)濟(jì)方面補(bǔ)償或稅收方面優(yōu)惠等,以提高水電站管理單位下放生態(tài)流量的積極性,破解水電站管理單位不愿意下放生態(tài)流量的難題,逐步形成水電站建設(shè)前必須考慮生態(tài)流量下泄的良好意識,實(shí)現(xiàn)水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

        (3)加快前端監(jiān)測站點(diǎn)建設(shè),實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信息實(shí)時采集。通過建設(shè)生態(tài)流量實(shí)時監(jiān)測站點(diǎn),運(yùn)用自動化信息采集技術(shù),能夠有力解決生態(tài)流量是否下放、下放多少的現(xiàn)狀問題,實(shí)現(xiàn)生態(tài)流量下放全面掌握和有效溯源[13]。針對各水電站不同的現(xiàn)狀條件,采用不同的監(jiān)測方式,對有水工建筑物的渠(河)道的站點(diǎn),采用水工建筑物法測流;對渠(河)道寬度大于200 m的斷面,采用流速面積法,設(shè)備選擇超聲波時差法流速儀;對渠(河)道寬度為20~200 m的斷面,采用流速面積法,設(shè)備選擇超聲波時差法流速儀或聲學(xué)多普勒剖面流速儀(ADCP);對寬度1~20 m 的渠(河)道,10 m 以內(nèi)的優(yōu)先采用超聲波明渠流量計(jì)(時差法或多普勒法),也可選擇雷達(dá)流量計(jì)或單點(diǎn)水位流量關(guān)系法測流;對寬度1~5 m的渠(河)道,如現(xiàn)場土建施工條件方便,可選用堰槽法測流;對于渠(河)道形狀不規(guī)整,河道內(nèi)礁石較多或監(jiān)測環(huán)境較惡劣,無法采用設(shè)備進(jìn)行精確的流量監(jiān)測,采用圖像識別法進(jìn)行定性監(jiān)測;對建有生態(tài)流量放水管的水電站,優(yōu)先采用管道流量計(jì)測流。

        (4)搭建生態(tài)流量監(jiān)管平臺,提升智慧化管理水平。隨著新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展,各行各業(yè)融合信息化技術(shù),發(fā)展數(shù)字化產(chǎn)業(yè)已成為大趨勢。為更好的做好生態(tài)流量監(jiān)督工作,融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù),搭建廣西中小水電站生態(tài)流量監(jiān)管平臺,主要包括數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用支撐、軟件系統(tǒng)建設(shè)等方面內(nèi)容,提供生態(tài)流量監(jiān)測信息在線的處理、展示、遠(yuǎn)程遙控及監(jiān)控預(yù)警等功能服務(wù)。通過平臺的建設(shè),為中小水電站生態(tài)流量監(jiān)管工作提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐,有力提升智能化智慧化能力和水平,增強(qiáng)相關(guān)決策的科學(xué)性。

        (5)加大電站下游生態(tài)保護(hù)宣傳,提高生態(tài)保護(hù)意識。黨的十八大以來,以習(xí)近平同志為核心的黨中央以前所未有的力度抓生態(tài)文明建設(shè),“綠水青山就是金山銀山”理念廣泛傳播,生態(tài)環(huán)境保護(hù)關(guān)乎可持續(xù)發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)現(xiàn),其意義重大。廣西中小電站下泄生態(tài)流量與否,對下游生態(tài)環(huán)境,尤其生物多樣性存在極大影響,必須不斷加大電站下游生態(tài)環(huán)境保護(hù)的宣傳力度,糾正犧牲生態(tài)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)的錯誤發(fā)展觀念,切實(shí)貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念和“五位一體”總體布局,大力提升電站管理單位生態(tài)保護(hù)意識。

        5 結(jié)語

        隨著生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興建設(shè)的不斷深入,對廣西中小水電站生態(tài)流量下放的需求越來越迫切,結(jié)合綠色發(fā)展理念,開展綠色水電站建設(shè),對電站下游的生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要作用。廣西中小水電站數(shù)量眾多,其在局部區(qū)域供電,對協(xié)助解決農(nóng)村地區(qū)穩(wěn)定可靠供電有著重要意義。通過以廣西中小水電站為研究對象,摸清了全區(qū)中小水電站建設(shè)與管理家底,歸納分析了影響生態(tài)流量下放的問題與原因,為廣西中小水電站綠色發(fā)展提出了建議與看法,同時為廣西中小水電站科學(xué)發(fā)展提供參考。

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