广东省惠州蓄能水电厂库区清理综述

2012-12-19罗曦，刘宇

水电站设计 2012年1期

罗曦，刘宇

(1.惠州蓄能水电厂，广东博罗 516100；2.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前言

惠州蓄能水电厂位于广东省惠州市博罗县罗阳镇，距广州市112km、惠州市20km、深圳市77km，距博罗县城仅12km。站址溪流属东江水系。上、下库自然高差531m。上水库位于东江支流小金河上游，坝址控制集雨面积5.22km2，上库死水位740m，正常蓄水位762m，库容3 171.02万m3，相应调节库容2 739.7万m3；下水库位于榕溪沥水上游，坝址控制集雨面积11.29km2，下库死水位205m，正常蓄水位231m，库容3 357.62万m3，相应调节库容2 766.6万m3。上下库之间自然落差531m。

水库库区清理是水利水电工程建设项目必不可少的部分。抽水蓄能电站上下库水库水体需反复循环使用，穿越水库的天然径流量小，水库水体自循环流速小。水库来水主要靠当地降雨。水库初期蓄水是一个积累死水的过程。由于库底一般存在山区盆地，先前生长的各类植物，以及村落地区、人畜粪便遗留物等都被浸泡于水库水体之中，并逐步腐烂，水库水质必将首先经历一个水体富营养化的过程。

水质富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其它环境条件适宜的情况下，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异氧微生物代谢活动中，水体中的溶解氧被耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构的破坏。

水体的自净是指水体在流动中，或随着时间的推移，水体中的污染物自然降低的现象。通过化学作用和生物作用对水体中有机物的氧化分解，使污染物浓度衰减，是水体自净的主要过程。

水库水体在清库措施得当并有效控制再次污染的情况下，经过一定的恢复期，是可以恢复，甚至达到一、二类水标准的。

故水库初期水质的好坏取决于水库库区清理程度的彻底与否。

国内在抽水蓄能电站的清库规范及设计方面一直处于探索阶段，最新出版的DL/T5381-2007《水电工程水库库底清理设计规范》也是以三峡工程水库库底清理技术要求的实例为范本，对1986年版的《水库库底清理规范》及DL/T5064-1996《水电工程水库淹没处理规划设计规范》进行部分修订，并括号注明“本规范也适用于抽水蓄能水电工程的库底清理”。然而常规水电站建立于天然河道之上，水库天然来水主要为原河道径流，水库水体更替频繁，水体自净的恢复期远远小于抽水蓄能电站。并且，惠州蓄能水电厂早在2003年国内相关规范开始一片空白的时期，就开始着手于对抽水蓄能电站水库库底清理工作进行探索和研究，本着为水库及当地居民负责的态度和实事求是的原则，科学有效地推进清库具体实施工作。

根据1986年版的《水库库底清理规范》及DL/T5064-1996《水电工程水库淹没处理规划设计规范》，水库库底清理项目包括：建筑物的拆除与清理、卫生清理、森林砍伐与林地清理，以及其它必须的特殊清理。清理工作与库区移民工作同时进行，并应在蓄水前3个月完成。

2 水库库区移民及安置

水库库区移民是关系社会和谐和民计民生的问题，在历来所有的水电站建设过程中都是重点项目。惠州蓄能水电厂的水库分为上水库和下水库两个水库。

上水库库区内原有两小型水库，东洞水库及范家田水库，两座水库下游有一小型花木种植场和小金口水电站，无自然居民村落。

下水库地处惠州市博罗县罗阳镇礤头村，该村共有6个村民小组，分别是一组、二上组、二下组、三组、上礤组和猪含湖小组，其中除猪含湖村民小组的村民住在下水库淹没区外，其余的5个小组的村民原全部居住在下水库淹没区以内。按2003年水库移民调查统计结果，下水库库区居住人口1 087人，考虑婚娶和新生人口增加等因素，原设计外迁安置移民1 133人。2006年1月实行迁移人数1 210人，共301户。下水库正常蓄水位231m，相应淹没区水面面积167.57hm2(2 513.5亩)，水库蓄水后将淹没礤头村的5个村民小组的绝大部分房子和耕地，以及部分林地，因此，对下水库5个村民小组全部进行迁移。

上、下水库淹没主要实物指标见表1。

表1 上、下水库淹没主要实物指标

移民安置管理以开发性移民为指导方针，以迁得出、稳得住、可发展、能致富为原则。淹没区移民全部外迁，由博罗县政府统一安置。移民安置生产发展以二、三产业为主，农业为辅。安置区规划与城镇发展规划相结合，使移民逐步走向城镇化，生活条件超过原有水平。

2006年1月4日，在礤头移民新村召开了移民搬迁动员大会，随后抽签选房，1月7日正式开始搬迁。仅用20天时间，于1月25日全部移民入住新房，稳定顺利地完成了移民迁安工作。移民新村设在临近县城的浪头村塘贝岭，交通十分便利，按照建设社会主义新农村的要求建成。移民新村于2005年10月竣工，共建成一栋村委办公楼、297套移民住宅和40间商铺，总建筑面积24 005m2。以发展科技蔬菜种植业和乡镇工业结合的方法安置移民生活，政府和业主适当提供就业机会。

抽水蓄能电站具有临近县城的特点，库区较常规水电站小，水库移民较常规水电站具有迁出距离小、移民数量较少、迁出后比较容易安排的特点。惠蓄电站征地移民工作从2003年5月正式开始，到2006年全部完成，广东蓄能发电公司协同博罗县政府做出了相当大量的由硬件建设到软件提升的工作，做到了移民、政府、业主三方满意。

3 库区清理

按照工程进度及施工需要，惠蓄电站上下库库区区内卫生清理、固体废物清理、建(构)筑物的拆除与清理、林木及其它清理工作分阶段分区域进行。

2004年5月26日惠蓄电站成立了由业主、设计、监理、惠蓄电站派出所等组成的水库清理领导小组，负责统筹、指挥和协调清库工作。同时，为便于开展工作，清库领导小组下设清库工作组，负责清库工程的技术指导、管理和统一组织阶段性验收工作。日常的清库检查验收工作由工程监理负责。

按照惠蓄电站建设的进度及场地需要，广东省水利电力设计研究院根据中华人民共和国《水法》、中华人民共和国《水污染防止法》和水电部《水库库底清理办法》并充分考虑蓄能电站的特殊运行条件，先后于2003年6月提出《惠州蓄能水电厂水库库底清理技术要求》，2004年7月专门补充提出了《惠州蓄能水电厂下水库礤头河以东库底清理技术要求补充说明》，2006年3月提出《惠州蓄能水电厂水库库底卫生清理技术报告》，2006年8月提出《惠州蓄能水电厂水库库底林木及其他清理实施设计报告》。根据这些设计报告的要求，对上下库进行了如下清理工作：

(1)惠蓄电站开工初期，为解决临时工程用地和建筑弃渣用地，根据设计院提出的《惠州蓄能水电厂水库库底清理技术要求》和《惠州蓄能水电厂下水库礤头河以东库底清理技术要求补充说明》，水电八局在2005年6月完成了上库东洞水库大坝、范家田水库大坝和惠蓄上库主坝之间737m高程以下区域共逾8万m2库底初步清理工作；广州蓄能工程有限公司于2005年8月完成了上库副坝二至上库进出水口之间死水位740m高程以下约10万m2的库底清理工作；广东省惠州市象头山管理局于2006年7月完成了上库库区正常水位762m以下大部分树木的砍伐工作；下库坝址附近区域由承担下库大坝工程的施工单位广东省水电二局于2005年6月开始进行，并于2007年9月底完成了自己施工和影响部位的库底弃渣场清理工作、临建房屋拆迁、施工场地清理及环境卫生清理等清库工作；承担地下厂房系统工程(主要为交通洞、通风洞、下库进出水口等)的施工单位水电第十四工程局于2004年6月即开始对各自工作面进行清表工作，2007年9月底完成了下库进出水口间附近约15万m2的库底弃渣场道路及清理工作、临建房屋拆迁、施工场地清理及环境卫生清理工作。

(2)根据工期进度，惠蓄电站水库原村民生活区域的卫生清理、固体废物清理和建筑物的拆除于2006年4月分两个标招标，由专门的队伍进行。按照《惠州蓄能水电厂水库库底卫生清理技术报告》要求，此次清理范围为下水库正常蓄水位231m高程以下，包括下礤村、上礤村居民点及下礤村附近部分临时施工工棚生活区域。详见表2。

表2 卫生清理、固体废物清理和建筑物的拆除实物量

(3)林木及其它清理。惠蓄电站上下库林木及其他清理作为清库工作的最后阶段，分别于上下库各自下闸蓄水前3个月开始清理。广东蓄能发电有限公司将上下库各分为两个标段招标，清理工作由四个建筑单位分别进行。按照设计院提出的《惠州蓄能水电厂水库库底林木及其他清理实施设计报告》要求，负责清理的队伍先在上库约1万m2的库岸进行试验性的清理。清理中发现按照设计要求对树头的清理要挖出树根的方法费时费力，挖过树头的地区土质变得松散，下雨时随雨水流失，不利于库岸稳定，且污染水库水质；再者，挖出的树根带有大量泥土，不易晒干，且量大不好处理。经过此次试验性的清理工作，清库工作组决定对设计报告中对树头的清理要求部分进行修改，即改为用人工将齐地面(地径小于10cm)或齐至地面5cm(地径大于10cm)的砍除。另外，有大量沼泽地的地方通常污泥的深度有好几米深，有的连深度都无法测量，“全部挖除”的设计要求将清理工作陷入一种无限期的劳动和无限制的投资浪费中。根据试验性清理工作的经验，对于腐殖土污泥、沼泽地和鱼塘的清理也由原设计报告中的“全部挖除”修改为“清理表层20cm”有最多腐烂的植物残骸、最富营养的部分。经过清库工作组对以上工作的讨论和修改，形成《清库技术要求附加》一文。惠蓄电站库区林木及其它清理工作按照新的《清库技术要求附加》，结合之前设计院的《惠州蓄能水电厂水库库底林木及其他清理实施设计报告》和《惠州蓄能水电厂水库库底卫生清理技术报告》，对上下库进行了全面彻底的清理。清理实物量见表3。

表3 惠蓄电站上库林木及其它清理实物量

(4)总结：水库库底普遍为营养丰富的林地或农耕地，清理工作必须紧凑地安排，提前做好部署，按照工期和计划有序地进行。不同于DL/T5064-1996《水电工程水库淹没处理规划设计规范》中规定的“清库工作必须在蓄水前3个月完成”，抽水蓄能电站的清库工作在临近蓄水前完成最好，否则容易造成先前已经清理过的区域很快又重新长出新的植物或者被重新污染，造成工期及投资的浪费。所以按照工程建设的需要，清库工作可分阶段分区域地进行。具体的清理工作可先进行部分小区域性的试验性清理工作，根据试验结果，集工作经验和各方各部意见，以符合规范要求为前提，根据设计要求形成对本地适用有效的工作方法，使清库工作有序、可控地进行。

4 清库验收

4.1 阶段性及区域性的清库验收

对于阶段性和区域性的清库工作，每次清理完毕后，由清库领导小组组织，清库工作组和相关单位代表一同到现场，按照清库设计要求逐个逐项检查，并开会对已做工作和不尽完善的部分进行讨论，形成验收报告。清库工作组在验收会议上提出要求，并督促施工单位在会后完善。

4.2 清库工作的总验收

所有阶段性验收完毕后，对于上库和下库分别召开全面的清库工作验收会议。全面的清库验收由惠州市林业局、惠州市环境保护局、惠州市疾病预防控制中心、博罗县环境保护局、博罗县疾病预防控制中心、广东省水利电力勘测设计研究院、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院的有关专家及业主广东蓄能发电有限公司代表人员组成。验收小组首先听取设计、监理及业主的报告，然后到现场对报告中的各项逐个检查，并提出各自的意见。设计、监理及业主单位对验收小组提出的疑问逐个详细解说和回答。最后各方对清库的工作达成一致意见，并形成验收报告书，作为水库清理工作全面完成的依据。惠蓄电站上水库库区清理验收工作于2007年4月20日完成，并形成《广东惠州蓄能水电厂上水库库区清理验收意见》。验收小组肯定了惠蓄电站上水库的库区清理工作，并一致同意上库下闸蓄水。下水库库区清理验收工作于2007年10月10日完成，并形成《广东惠州蓄能水电厂下水库库区清理验收意见》。验收小组肯定了惠蓄电站下水库的库区清理工作，并一致同意下库下闸蓄水。

5 蓄水期局部清理及水质净化

5.1 上水库

(1)随水位升高过程的的二次清理：上水库于2007年4月底正式下闸蓄水。鉴于库盆地区原为山林或农耕地，土质肥沃，人工割除的灌木丛、草地，挖出的蕉株很快又会再次生长，必须对再次生长出的新鲜植物进行二次清理。

(2)放养鱼苗及消毒：上库下闸蓄水时间为2007年雨季伊始，2007年4月至12月水库水位迅速涨到745m，库容达到930万m3。由于水位涨速快，清理后的库岸边坡的植物还未新长就位于水平面以下，对少量的库底内植物或水草类采取放养鱼苗的生物方式清理。同时，鉴于水库蓄水过程是一个积聚死水的过程，除了按照一定的生活习性及大小比例放养鱼苗改善水库内生态坏境、提高水环境自净能力和帮助水体流动循环外，人工一次性撒上足够的石灰为蓄水初期的水消毒。上水库于2007年11月撒石灰76t，一周后放养鱼苗近60万尾。根据不同鱼类生活的水深度及习性选择性地放养了不同类型的鱼类。上水库放养的各种鱼类见表4。

表4 上水库放养鱼类

5.2 下水库

(1)随水位升高过程的的二次清理：下水库于2007年10月中旬正式下闸蓄水。下水库下闸时间已进入一年的枯水期，下闸后降水有限，水位升高慢，先前人工割除的灌木草根很快长出新绿。为解决这个问题，在下水库蓄水期间，随着水位的缓慢升高，采用人工二次清除库岸各类植物的办法，保持水质的清洁度。从2008年春季开始，随着水位上涨速度，人工割除下库库岸超过63万m2的各类植物。清理标准与林木及其它清理标准相同。

(2)放养鱼苗及消毒：同上水库相同，下水库也采取了放鱼苗的方式改善蓄水期水库内的生态环境，以帮助水体流动循环提高自净能力。考虑到下水库本身有一条礤头河，以及投资控制的需要，减少了放养鱼苗的数量，但是仍然按照大小比例及不同鱼类的生活习性，选择性地放养了几种不同类型的鱼苗(见表5)。

表5 下水库放养鱼类

6 定期清洁和监测

为维护清库成果和库区周边良好的环境，电厂在运行过程中也定期对水库水面及库岸周边卫生进行清理。清理对象为水上固体漂浮物、易清理的油污、库岸垃圾，以及检查是否出现新的污染源。清理频率为上下水库均每月一次。清理方法为，人工划人力皮艇至水库各处，将固体污物捞起并带走；人工沿水库库岸行走巡检，发现垃圾或其它污染物则带走；水面漂浮的少量油污，由于有风力和水体自循环等原因，往往集中在几个较避风的角落或山坳处，可集中在这几处放置吸油枕或吸油索，定期更换。

水库正常运行后，电厂每年两次对水库水质进行监测。监测结果为水库的日常运行工作提供依据和验证，也是对清库工作做得是否到位的检验和印证。

7 蓄水后水质监测结果

蓄水后，惠蓄电站于2008年8月及12月两次对电站内多种、多处水体做了水质监测实验。其中对水库水质的检测采取如下方法：在上、下水库分别取多个测线的不同深度的新鲜水样，作水质监测和生物监测。

7.1 检测项目

水质监测的项目有：水温、pH、电导率、色度、浊度、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、总氮、氨氨、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷、可溶性磷酸盐、侵蚀性二氧化碳、总碱度、碳酸根、重碳酸根、总硬度、钙离子、镁离子、钾钠离子、氯化物、硫酸盐、矿化度、溶解性铁、总锰、总铅、六价铬、总汞、总砷、总氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群共36个项目。

生物监测的项目有：水生生物监测测定透明度、叶绿素a、浮游植物种类及数量、浮游动物种类及数量、底栖生物调查和底质调查共8个项目。

7.2 检测结果

7.2.1 2008年8月检测结果

(1)水库水质：上库及下库各监测点水质均符合国家GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。

(2)水库富营养化：根据水库的总磷、总氮、高锰酸盐指数、叶绿素α、透明度五项参数的监测结果进行评价，除了下库2号测点出现轻度富营养化外，上、下库其余测点营养状态指数介于39～40之间，营养水平属中营养状态。需特别关注的是，上、下库各测点总氮营养状态指数介于51～56之间，属轻度富营养状态；叶绿素营养状态指数介于46～49之间，属于轻度富营养状态。

各断面浮游植物丰度均低于6×105cells/L，属于中营养化标准。从藻类的数量百分比来分析，各断面绿藻约占藻类总量的50%，群落结构为绿藻-硅藻-隐藻型。从优势种的数量来看，小球藻和薄甲藻为优势种，但其所占百分比均未超过总量的20%。各断面香农多样性指数和均匀度指数均处于较高水平，根据评价标准水质状况较好。

7.2.2 2008年12月检测结果

(1)水库水质：上库及下库各监测点水质均符合国家GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。

(2)水库富营养化：根据水库的总磷、总氮、高锰酸盐指数、叶绿素α、透明度五项参数的监测结果进行评价，上、下库各测点营养状态指数介于41～43之间，营养水平属中营养状态。需特别关注的是，上、下库各测点叶绿素营养状态指数介于50～53之间，属于轻度富营养状态。与2008年8月相比，上、下库各测点的营养状态指数略有上升，营养物质的含量有所增多。

上库3个监测点的多样性指数(香农指数)在中污染范围，下库3个监测点在清洁和接近清洁的范围；均匀度指数上库3个监测点在重污染接近中污染范围，下库3个监测点在轻污染或无污染范围；浮游植物密度上库3个监测点在富营养范围，下库3个监测点在中营养范围。浮游生物群落特征上水库各断面均是蓝藻丰度突出高于其它门(占80%～87%)，群落结构为蓝藻-绿藻-硅藻型；下水库优势类群绿藻占55%～72%，隐藻12%～23%，硅藻11%～17%，群落结构为绿藻-隐藻-硅藻型。以优势浮游植物类群评价水质上水库为重富营养，下水库为富营养。

7.2.3 2009年4月检测结果

水库水质：上库及下库各监测点水质均符合国家GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水标准。

水库富营养化：6个测点中(除6号点以外)有5个均是蓝藻丰度突出高于其它门，丰度居其次的是绿藻和硅藻，浮游植物群落结构为蓝藻-绿藻-硅藻型。相比上期监测， 2008年12月上水库接近这期的富营养水平，2008年12月的下水库水质营养程度较低，而这期下水库丰度也升高到富营养水平，群落结构以蓝藻丰度突出高于其它门。优势种微囊藻、小环藻在6个测点都有较大的数量，其它种类仅在部分测点出现较多，微囊藻优势度均值31%、小环藻10%。

7.3 总结

水库蓄水后，水库水质呈先逐步富营养化-稳定-逐步自净的过程，此过程时间较长，水库水体自净能力较弱，抽水蓄能电站的水库及周边必须加强保护，尽全力杜绝污染和污染源。水质监测的工作也将以每年2次的频率继续下去，电厂运行将参考监测结果进行水库库区的环境保护工作。

8 环境目标及预期

根据广州蓄能水电厂的经验，水库水质在第5年后将达到Ⅱ类水标准，可作为饮用水使用。根据惠州蓄能水电厂每年两次的水质监测情况来看，水库水体正处于稳定恢复期，水质达Ⅲ类水标准，部分区域已达Ⅱ类水标准。水库内生态物种丰富，结构科学稳定。电厂将对电站范围内(包括水库范围)各项环境量进行监测，在环境保护方面继续做出行之有效的努力。预计惠州蓄能水电厂上下库水体水质，在2012年能全部达到Ⅱ类水标准，部分地区达到Ⅰ类水标准。