欽州市小型水電站生態(tài)流量調(diào)查及保障措施

鄭舒雯

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

0 引言

水電站下泄生態(tài)流量是指為滿足維持河道的基本生態(tài)功能和群眾生產(chǎn)、生活及其它用水需求，所需要下泄的最小流量[1]。近年來，我國水利水電工程建設(shè)發(fā)展迅速，為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但一些水電站在日常運(yùn)行過程中沒有下泄生態(tài)流量或生態(tài)流量下泄不足，造成下游河道出現(xiàn)減水、脫水現(xiàn)象，一定程度上影響了河流的正常生態(tài)功能和群眾的生產(chǎn)、生活用水需求。

2015年4月2日，國務(wù)院發(fā)布“水十條”，強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)江河湖庫水量調(diào)度管理。完善水量調(diào)度方案。采取閘壩聯(lián)合調(diào)度、生態(tài)補(bǔ)水等措施，合理安排閘壩下泄水量和泄流時段，維持河湖基本生態(tài)用水需求，重點(diǎn)保障枯水期生態(tài)基流[2]。”

欽州市地處廣西壯族自治區(qū)南部沿海、北部灣北岸，北回歸線以南，受降雨時空分布影響明顯，其中80%以上的降雨集中在汛期，以獨(dú)流入海的中小河流為主，源短流急，水資源開發(fā)利用條件一般，水能開發(fā)以小水電為主。截至2016年，欽州市共計有62座小型水電站，總裝機(jī)33 247 kW。因此，有必要開展欽州市水電站生態(tài)流量及監(jiān)測狀況的調(diào)查分析，對于加強(qiáng)水電站生態(tài)流量監(jiān)測管理。

1 區(qū)域介紹

欽州市位于廣西壯族自治區(qū)南部，北與首府南寧市接壤，東與北海市和玉林市相連，西與防城港市毗鄰，南臨欽州灣，隔海與海南省相望，是廣西北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)以及中國-東盟自由貿(mào)易區(qū)的重要城市[3]。欽州市轄欽南區(qū)、欽北區(qū)、靈山縣、浦北縣2區(qū)2縣。

欽州市境內(nèi)河流眾多，皆為中小河流，分屬桂南沿海諸河和西江兩大水系。十萬大山和六萬山的縱橫分割，形成了市境內(nèi)南北水系的分水嶺，成為欽州市多數(shù)河流的發(fā)源地。根據(jù)《欽州市流域面積50 km2及以上河流江河湖庫名錄信息調(diào)查成果》，欽州市境內(nèi)共有50 km2以上河流77條，流域面積1000 km2以上的河流主要有4條，分別為欽江、茅嶺江、大風(fēng)江和武利江。欽州市河流具有典型的小流域河流特點(diǎn)，即流域面積小、河流長度短、河流流量小，河流水電站開發(fā)裝機(jī)容量小，廣西沿海地區(qū)對應(yīng)的獨(dú)流入海河流多具備以上特征，而沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較好、人口密集，小流域承擔(dān)著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的取水、水環(huán)境容量、水生態(tài)保護(hù)等重任，水資源供需矛盾更加突出，因此確保水電站生態(tài)流量下泄對于維護(hù)河流健康有序發(fā)展尤為重要。

2 電站生態(tài)流量調(diào)查情況

根據(jù)我國水利水電工程分等規(guī)定，裝機(jī)容量小于2.5萬kW的為小型電站。目前欽州市境內(nèi)分布的水電站均為小型電站，共62座，其中引水式電站19座、閘壩式電站41座、混合式電站2座，總裝機(jī)容量33 247 kW，大多數(shù)電站裝機(jī)規(guī)模小，已投產(chǎn)的水電站中裝機(jī)1000 kW以上的電站僅有10座。欽州市水電工程分布廣，涉及全市4個縣（區(qū)），水電站平均分布密度為175.7 km2/座。

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，欽州市水電站分布于武思江、沙坪河、南流江、欽江、茅嶺江、板城河、武利江等共32條河流上，其中，桂南諸河水系占比較大，26條河流上分布有水電站共計47座，占總量的75.8%；左江及郁江干流水系占比較小，有7條河流上分布有小型水電站共計15座，占24.2%。

欽州市水電站主要建于上世紀(jì)60～90年代，共計46座；其余電站均建于2000年以后，建成時間均在10年以上；目前有9座電站已廢棄。由于過去一些河流開發(fā)利用上，強(qiáng)調(diào)了發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等經(jīng)濟(jì)效益較顯著的功能，大部分水庫或電站的攔河壩未設(shè)置有專用于生態(tài)流量下泄的設(shè)施；并且由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，大多數(shù)電站未進(jìn)行河流規(guī)劃、水資源論證、環(huán)境影響評價等前期工作的論證。

根據(jù)現(xiàn)場勘查，欽州市62座小型電站中，有35座電站可通過已有放水設(shè)施無需經(jīng)過改造即可下放生態(tài)流量，占比為74.4%；其余27座電站攔河壩均無可以下泄生態(tài)流量的設(shè)施，但絕大多數(shù)電站的攔河壩都設(shè)置有排沙口、溢洪道或發(fā)電引水渠道，可通過調(diào)整運(yùn)行方式或設(shè)施改造后用于下放生態(tài)用水。在現(xiàn)場調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)10處電站因發(fā)電引水導(dǎo)致部分河段存在斷流現(xiàn)象；由于發(fā)電引水，各電站減水河段長度從300 m到6 km不等，全市共計減水河段長度為27.3 km。全市62座小型電站均未建設(shè)生態(tài)流量監(jiān)測設(shè)施，無法實(shí)時監(jiān)測判斷天然河道的生態(tài)水量。

欽州市小型水電站調(diào)查統(tǒng)計情況見圖1～4。

圖1 電站開發(fā)方式統(tǒng)計情況

圖2 電站分布流域統(tǒng)計情況

圖3 電站建成時間統(tǒng)計情況

圖4 電站生態(tài)流量下泄措施統(tǒng)計情況

3 存在的問題

（1）河流無序開發(fā)，改變天然河道水文情勢。為充分開發(fā)水力資源，上世紀(jì)60～90年代欽州市先后興建了大量的小電站，由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，水能資源開發(fā)管理制度尚不健全，管理力度不夠，以至于大多電站未經(jīng)過河流規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境影響評價等前期工作的論證，甚至少部分未進(jìn)行建設(shè)項目的設(shè)計及審批等程序，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，河流的無序開發(fā)較嚴(yán)重。近年來，隨著國家法律法規(guī)的健全，地方監(jiān)管力度的不斷加大，欽州市已縮緊水電項目的審批力度，但之前無序開發(fā)的水電項目由于壩址設(shè)置、引水規(guī)模、梯級布置等不合理，以及長距離引水發(fā)電引起脫水河段，已使原河流的水文情勢發(fā)生了很大的變化，甚至造成的很多不可逆的影響，如天然河道萎縮、消失、河流改道、河道淤積等情況，部分?jǐn)嗔鞯脑泻拥酪延稍瓉淼乃鷳B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌年懮鷳B(tài)系統(tǒng)，重新建立了新的生態(tài)平衡，對河道的生態(tài)流量管理帶來了新的問題。

（2）電站缺乏放水設(shè)施，無法下放生態(tài)流量。由于歷史原因，欽州市大部分電站的攔河壩未設(shè)置有專用于生態(tài)流量下泄的設(shè)施，生態(tài)流量下放僅結(jié)合發(fā)電尾水、灌溉、泄洪等形式下放，到枯水期，電站水位下降至放水口高程后就無法泄流，造成枯水期部分電站下游河道斷流，嚴(yán)重影響下游生態(tài)。

（3）生態(tài)流量的不明確，給電站運(yùn)行及監(jiān)管造成了困擾。欽州市水電站建成時間普遍較早，當(dāng)時的水資源管理、環(huán)境保護(hù)管理制度尚不健全，大多數(shù)電站未進(jìn)行水資源論證、環(huán)境影響評價等前期工作的論證。特別是小型電站未能開展相關(guān)專題工作，生態(tài)流量目標(biāo)不明確；對于部分電站，所在區(qū)域降雨時空變化顯著，暴雨驟降、枯水期下雨卻又明顯偏少，造成壩址處多年平均流量雖然很大，實(shí)際上枯水期流量來流相對小很多，如電站無調(diào)蓄能力或者調(diào)蓄能力不足，在需考慮發(fā)電、灌溉等其他綜合利用時，很難保障按常規(guī)多年平均流量的10%下放生態(tài)流量目標(biāo)，對于“放多少”是生態(tài)流量監(jiān)測中很大的困擾。

（4）生態(tài)流量缺乏監(jiān)測手段。欽州市大部分電站建設(shè)時未考慮生態(tài)流量下放問題，未設(shè)置生態(tài)流量下泄設(shè)施。同時，保證生態(tài)流量的下放缺乏相應(yīng)的監(jiān)測手段，包括設(shè)備、儀器，開發(fā)軟件平臺，缺乏保障生態(tài)流量監(jiān)督管理的監(jiān)測體系。

4 水電站生態(tài)流量保障措施

4.1 水電站生態(tài)流量目標(biāo)

針對尚未取得水資源論證報告及批復(fù)的電站，其生態(tài)流量目標(biāo)根據(jù)《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/Z712-2014）[4]等有關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)調(diào)查情況，各梯級環(huán)境影響范圍內(nèi)河段均未涉及生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)及生態(tài)保護(hù)對象，因此確定維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需最小水量一般不應(yīng)小于河道控制斷面多年平均流量的10%，即采用電站壩址處多年平均流量的10%作為生態(tài)流量下泄目標(biāo)[5]。

4.2 水電站生態(tài)流量下泄方案

欽州市62座小型水電站，其中引水式電站19座、閘壩式電站41座，混合式電站2座，根據(jù)現(xiàn)場查勘具體情況，其中有9座電站已廢棄，3座電站利用灌溉尾水發(fā)電，暫不考慮設(shè)置生態(tài)流量下放設(shè)施。因此針對余下的50座水電站提出生態(tài)流量下泄方案。

目前，生態(tài)泄流設(shè)施包括利用引水系統(tǒng)改造泄流、利用泄洪閘小開度泄流、利用溢洪道閘門改造泄流、設(shè)置生態(tài)基荷或采用反調(diào)節(jié)調(diào)度泄流、安裝生態(tài)機(jī)組、利用機(jī)組旁通管改造泄流、增設(shè)大壩放水設(shè)施等。結(jié)合欽州市小型水電站生態(tài)流量下放實(shí)地勘察情況，依據(jù)各攔河壩工程形式、壩高、電站機(jī)組情況、水工建筑物布置方式和泄洪方式等特征，提出欽州市水電站的泄流設(shè)施方案。

規(guī)劃需新建生態(tài)流量放水設(shè)施的小型電站3座，現(xiàn)有放水設(shè)施不滿足生態(tài)流量下放要求，利用現(xiàn)有建筑物進(jìn)行改、擴(kuò)建后作為生態(tài)流量下放設(shè)施的電站12座，其中采用引水系統(tǒng)改造的泄流設(shè)施6套，采用溢洪道閘門等壩頂建筑物改造的生態(tài)泄流設(shè)施有1套，利用大壩放空設(shè)施改造的泄流設(shè)施有1套，對現(xiàn)有放水設(shè)施或其他類型放水口進(jìn)行改造的設(shè)施4套。

納入監(jiān)測范圍的50座小型水電站中，共需改造生態(tài)流量下泄設(shè)施12套；新建生態(tài)流量下泄設(shè)施3套；直接采用現(xiàn)狀已滿足要求的生態(tài)流量下泄設(shè)施35套。

本次欽州市各小型電站生態(tài)泄水設(shè)施方案制定情況見表1。

表1 生態(tài)流量下放設(shè)施總體方案情況統(tǒng)計表 套

4.3 電站生態(tài)流量監(jiān)測設(shè)施

電站生態(tài)流量監(jiān)測點(diǎn)及監(jiān)測斷面按照以下原則布設(shè)：

（1）生態(tài)泄流監(jiān)測設(shè)施盡量布置在各電站的生態(tài)泄水口或泄水管渠內(nèi)，監(jiān)測布置形式依據(jù)泄水設(shè)施及位置而定。

（2）電站所在河段受下游其他庫區(qū)回水頂托，上下梯級之間水面銜接，不出現(xiàn)斷流情況下的電站，本次視河道具體情況按需要再布設(shè)監(jiān)測設(shè)施。

（3）對于生態(tài)放水口監(jiān)測條件較差、監(jiān)測精度較低、設(shè)備易損毀或施工困難的電站，本次在電站壩址下游河道斷面設(shè)置測流裝置。

本次納入監(jiān)測范圍的50個新建電站生態(tài)流量監(jiān)測站點(diǎn)中，在生態(tài)泄水口（如溢流壩頂、泄水管渠內(nèi)）布置監(jiān)測設(shè)施16處，在壩址下游河道內(nèi)選取監(jiān)測斷面布置監(jiān)測設(shè)施共計18處，在電廠尾水下游河道內(nèi)選取監(jiān)測斷面補(bǔ)充布置監(jiān)測站點(diǎn)共計16處。欽州新建的50處生態(tài)流量監(jiān)測站點(diǎn)共選取了5種監(jiān)測方式進(jìn)行生態(tài)泄流量監(jiān)測，其中常規(guī)單點(diǎn)水位-流量關(guān)系法20處，多普勒測流法9處，水工建筑物法16處，管道測流法5處。

本次電站監(jiān)測點(diǎn)測流方法分布情況見表2。

表2 電站監(jiān)測站點(diǎn)生態(tài)流量監(jiān)測方法統(tǒng)計表 處

在此基礎(chǔ)上，設(shè)置電站生態(tài)流量在線監(jiān)控系統(tǒng)，接收和處理實(shí)測的流量數(shù)據(jù)、圖像、視頻等數(shù)據(jù)，進(jìn)行全市水電站生態(tài)流量實(shí)時監(jiān)控。后期在生態(tài)流量監(jiān)測系統(tǒng)模塊中繼續(xù)增加視頻在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制等功能。

4.4 組織管理措施

（1）組織保障。明確各級部門的管理職責(zé)，確立各部門責(zé)任分工，科學(xué)籌劃，嚴(yán)格問責(zé)，健全考核制度。

（2）制度保障。建立規(guī)章制度，為管理工作提供依據(jù)，根據(jù)電站生態(tài)流量監(jiān)測方案制定詳細(xì)的監(jiān)督考核辦法，針對新設(shè)備的建設(shè)需求，對原有的規(guī)章制度予以修改完善。制定嚴(yán)格的規(guī)章制度及其監(jiān)督執(zhí)行措施，是生態(tài)流量監(jiān)測平臺正常運(yùn)行的根本保證。

（3）資金保障。欽州市水電站生態(tài)流量監(jiān)測項目為社會公益性工程，系統(tǒng)的運(yùn)行管理經(jīng)費(fèi)依靠各級政府，按照分級負(fù)責(zé)的原則，項目建成后每年的運(yùn)行維護(hù)和管理費(fèi)用由各級水行政主管部門征收的水資源費(fèi)中支出，并列入各級年度財政預(yù)算。

（4）技術(shù)保障。定期對生態(tài)流量監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)，做好運(yùn)行觀測工作，包括各子系統(tǒng)維護(hù)、軟件的調(diào)試以及配套設(shè)施的檢修、保養(yǎng)等；定期對生態(tài)流量監(jiān)測系統(tǒng)要進(jìn)行必要的更新改造；對生態(tài)流量監(jiān)測系統(tǒng)中的運(yùn)行管理和操作人員進(jìn)行理論知識和操作技能的培訓(xùn)。

（5）公眾監(jiān)督。生態(tài)流量監(jiān)測平臺應(yīng)用層開發(fā)新聞功能模塊，通過在該模塊公示最小下泄流流量標(biāo)準(zhǔn)、下泄流量過程以及考核結(jié)果等方式，拓展水電站運(yùn)行管理監(jiān)督的公眾參與渠道。同時，開展科普宣傳，引導(dǎo)公眾科學(xué)客觀地認(rèn)識水電站的功能與作用，發(fā)揮各類組織在水電站下泄流量監(jiān)測中的積極作用。

5 結(jié)語

水電站建設(shè)為當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展提供了充足的電力能源，對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有一定促進(jìn)作用，但水資源無序開發(fā)對生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響日益凸顯[6]。為保障河道生態(tài)流量、保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境，制定小型水電站生態(tài)流量下泄目標(biāo)并建立電站生態(tài)流量保障監(jiān)管體系，從而推動水資源科學(xué)合理的可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)開發(fā)利用與河流保護(hù)的雙贏。