婺源縣低水頭水電開發實踐與思考

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，理論蘊藏量15.6萬kW、技術可開發量9.4萬kW。小水電與旅游、林業和茶業并列為縣域四大優勢資源產業。

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，占可開發量的58.68%，多年平均年發電量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5.94萬人用電)，戶均年生活用電量為605kW·h,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工程實施地區。

低水頭水電是與高中水頭水電相對而言的，一般把水頭在40m以下的稱為低水頭水電，把開發低水頭水電的電站稱為低水頭電站[1]。據此，婺源縣已建成裝機39座100kW以上小型水電站中，高水頭電站只有14座電站，裝機30臺套總容量1.796萬kW，僅占已開發量的32.56%。因此，低水頭水電比重較大，其開發問題切不可小覷。

2 高水頭水電開發的困難與問題

高水頭水電開發優勢明顯，除引水壓力管道長外，水工建筑物尺寸小，水輪發電機組造價低，很受開發商的青睞。但是，由于具有天然高落差的電源點寥若晨星，因此，通過建造高壩、大水庫而獲取高水頭，而興建較大水庫不僅淹沒了土地與城池、破壞生態環境，而且也割裂了橫亙千年的人文歷史，同時還會引發山地災害甚至誘發地震與改變小氣候等。

婺源縣因高水頭水電開發進行過三次大的移民，分別是：興建段莘水庫(壩高37m，中型水庫，設計水頭99m)移民4 192人；興建曉莊水庫(壩高33.9m，設計水頭179m)移民590人；興建鐘呂水庫(壩高51m，中型水庫，設計水頭151m)移民371人。段莘水庫移民發生在上世紀七十年代初，由于時處文革，一切按官方指示辦，移民沒有發言權、幾乎沒有得到什么補償；曉莊水庫由于移民與有關部門利益協商不能達成一致，搬家工作開展十分艱難；鐘呂水庫不涉及移民搬遷，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，強大溢水飛流直下，水霧彌漫，響聲震天；除險加固前大壩漏水嚴重，村民家家堂前地面均會冒出滲水來，苦不堪言。因此，高水頭水電開發，土地、生態、環境和人文代價不菲，尤其是移民的損失大、疼痛深刻。

由于高水頭水電開發，大多借助于建造中高壩、中大型水庫，而興建水庫土地人口淹沒嚴重，環境與人文影響也不能低估。隨著人口增多與社會經濟的高速發展，淹沒區的經濟總量與日劇增，因此，高水頭水電開發愈來愈困難。

3 低水頭水電開發實踐與經驗

3.1 低水頭水電開發的必要性

根據國家水利部《“十一五”水電農村電氣化規劃編制大綱》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、保護婺源優美的自然生態。而高水頭水電成本昂貴，開發困難，婺源縣委縣府則優先開發低水頭水電，加大低水頭水電開發力度，加快低水頭水電開發進程，努力實現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 低水頭水電開發的實踐

為實施保護綠色、保護生態的發展戰略，在優先開發低水頭水電方面，婺源縣進行了積極而有效探索。婺源堅持“在保護中開發”與“在開發中保護”之理念，大力開發低水頭水電，改高梯級(少座數)方案為低梯級(多座數)方案，避免造較高壩、建大水庫，改傳統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季節性干枯的現象。同時，原則上不跨流域開發水能資源，避免發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，進而保護千百年來衍生出的河流文明(農業灌溉設施等等)。目前婺源縣每個擬建的小水電項目均需林業、旅游部門實地考察，評估同意后方可準許開發，以實現統籌兼顧、全面協調、可持續發展，實現以人為本，以生態為本，一切為了廣大人民群眾，一切為了生態文明之社會經濟發展終極目標[2]。

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，3 070km2，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，如按該規劃采用銅埠梯級開發方案，千年古城—婺源縣城將部分被淹，經多方協商，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(因庫區地處城郊，土地成本十分昂貴)，實現了防洪與發電兼顧、保護與開發協調。

同時，銅埠下游梯級—黃柏垣(42m)方案淹沒范圍涉及婺源和德興兩縣市，需遷移人口6 450人，淹沒農田園21.33hm2，拆遷房屋12.9萬m2，開發難度很大，一直沒有付諸實施。為了盡快開發水能資源，促進當地社會經濟的發展，婺源縣及時地申請修編了該河段的水電開發方案。并于2007年1 月獲江西省水利廳主持省發改委等十余個機構參加的審查及批復，最后提出太白(44.5m)—黃柏垣(36.5m)兩級開發代替原規劃的黃柏垣(42 m)開發方案[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。

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文明，避免裁彎取直導致部分河段出現季節性干涸，同時也為了避免挖掘2km引水洞渠之大量棄渣對環境的污染，以促使旅游飛速發展的目標，新村水電站選擇河床式開發方案[4]。河床式開發使河彎段成了水庫區，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閘門啟閉標[5]。因此，新方案平時關門擋水、汛期翻門泄洪，有效地降低了水庫洪水位，則實際土地淹沒面積較傳統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，新村水電站河床式開發不僅保持并打造了中國最美鄉村—婺源至5A級景區—江灣(江澤民祖地)沿途青山綠水好風光，而且廣闊平靜充盈清澈的河彎庫區還帶動了沿岸房地產開發，打造了融游泳健身、休閑娛樂、商務洽談于一身的一家大型會所龍蟠半島；大片高檔別墅虎踞直岸。因此，新村水電站開發模式實現了環境保護與水能開發雙贏，隨后，婺源縣以類似方式開發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 低水頭水電開發的經驗

3.3.1 改高梯級(少座數)方案為低梯級(多座數)方案

由于社會經濟的飛速發展，沿河居住人口與經濟總量驟增，20年前重水能開發輕淹沒補償、高梯級且首尾相連開發水能資源的流域規劃遠不能適應目前日新月異的社會經濟發展之需要。因為該方案淹沒損失巨大，遷移人口眾多，不僅不利于資源合理配置與生態環境保護，而且也沒有業主愿意投資。因此，為充分開發縣域較為豐富的水能資源，同時做到既不移民也不大淹土地，較好地維護自然生態與河流健康生命，婺源縣積極開發低水頭水電，有意識地增大徑流電站開發比例，并將沒有較大的防洪和水資源調配任務的高梯級(少座數)方案改為低梯級(多座數)方案，促成了許多開發難度很大、一直未付諸實施的較高水頭項目的開發，有力地促進了當地社會經濟的發展。

(1)以科學發展觀為指導，從各個流域的實際出發，實事求是、因時因地制宜，對流域原規劃梯級開發方案存在或暴露的主要問題進行認真梳理和研究，于2007～2010年，對志愿開發的投資商等方面提出的新開發方案通過優化比選與分析論證后列入江河流域綜合規劃修編報告中，如報建的城口水電站。

(2)申請河段規劃修編，譬如太白電站開發。由于黃柏垣梯級原規劃之船閘有國防戰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，改革創新，靈活變通，對開發商看好的不符合流域規劃文本的但又不大影響流域綜合利用的低梯級方案，準許其作出任何第三方按流域規劃開發造成其損失不索賠之承諾后開發，如星江水電站、大源水電站和朱錦電站。

3.3.2 改傳統的裁彎取直引水式為河床式

婺源為“中國最美的鄉村”、國家級文化與生態旅游縣和全國首批生態農業旅游示范點，原生態是婺源立縣之本，旅游是婺源發展之基，因此，婺源縣一改傳統的裁彎取直引水式為河床式開發水能資源，以避免壩下游河段出現季節性干涸和河流改道造成沿河村莊斷水致使當地村民望河興嘆現象之發生，最大限度地保持河流山川的原始生態、維護了河流健康生命，保護了自然景觀。同時，消除了開發水電與當地群眾生產生活用水之矛盾，實現了水能及水資源的充分合理之開發利用與可持續發展。

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，河流僅占全縣國土面積的1%～2%，因此，保持河流暢通是大自然正常運轉的客觀要求。興建普通意義上的閘壩，不僅造價高而且運行費也十分昂貴，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(筆者設計)之后建造了近十座水力自控翻板門壩，而且毗鄰的景德鎮市裝機3.8萬kW、設計年發電1億kW·h的樟樹坑水電站攔河大壩也受筆者啟發改橡皮壩(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，工程造價還可進一步節省。

4 結 論

隨著水能資源開發利用程度日益趨高，優越的高水頭電源點越來越少，而人工建造的高水頭能資源開發不僅水庫移民多、土地淹沒大、造價高，而且與生態環境、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，開發十分困難，因此，大力開發低水頭水能就愈發顯得重要了。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)方案為低梯級(多座數)方案；(2)改傳統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，婺源兩期水電新農村電氣化縣建設雄辯證明，低水頭水電開發是實現“在保護中開發”與“在開發中保護”的理想水電開發方式的有效途徑之一。

參考文獻：

[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的思考[J].水利發展研究，2011(5)：29-31.

[2] 江智健.對婺源縣小水電產業的調查與思考[J].水電站設計，2009(4)：103-106.

[3] 江智健.關于江河流域綜合規劃修編的思考[J].水利發展研究，2008(9)：17-20.

[4] 江智健.新村翻板門壩設計與運行檢驗[J].中國農村水利水電，2005(3)：67-70.

[5] 江智健.水力自控翻板門壩設計芻議[J].大壩與安全，2004(5)：54-62.

[6] 江智健.改善鄉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.