婺源县低水头水电开发实践与思考

江智健

(江西省婺源县水利局，江西婺源 333200)

1 水能资源与开发概况

婺源县地处赣东北，与皖浙二省交界，是一典型的江南山区县。她四季分明，雨量充沛，多年平均年降雨量1981mm;山高坡陡，溪流纵横;林木茂盛，山清水秀。水能资源十分丰富，理论蕴藏量15.6万kW、技术可开发量9.4万kW，小水电与旅游、林业和茶业并列为县域四大优势资源产业。

婺源县从1958年兴建第一座水电站——清华水电站起，到2010年底，已建成装机100kW以上小型水电站39座，装机102台套，总容量5.516万kW，占可开发的量的58.68%，多年平均年发电量1.55亿kW·h。2010年全县用电量2.35亿kW·h，全县人均年用电量802kW·h(扣除外出打工5.94万人用电)，农户通电率达100%，为全国第一批农村初级电气化与“十一五”水电农村电气化达标县、“十二五”水电新农村电气化建设县和第二批小水电代燃料生态工程实施地区。

低水头水电，是与高中水头水电相对而言的，一般将水头在40m以下的称为低水头水电，将开发低水头水电的电站称为低水头电站［1］。据此，婺源县已建成的装机39座100kW以上小型水电站中，高水头电站只有14座，装机30台套，总容量1.796万kW，仅占已开发量的32.56%。因此，低水头水电比重较大，其开发问题不可小觑。

2 高水头水电开发的困难与问题

高水头水电开发优势明显，除引水压力管道长外，水工建筑物尺寸小，水轮发电机组造价低，很受开发商的青睐。但是，由于高天然落差的电源点较少，高水头电站均由人工造势而成，土地淹没损失大，且需迁移人口。兴建较大水库不仅淹没土地、破坏生态环境，还会引发山地灾害甚至诱发地震与改变小气候等。

婺源县因高水头水电开发进行过三次大的移民，分别是:兴建段莘水库 (坝高37 m，中型水库，设计水头99 m)移民4192人;兴建晓庄水库 (坝高33.9 m，设计水头179 m)移民590人;兴建钟吕水库 (坝高51 m，中型水库，设计水头151m)移民371人。因此，高水头水电开发，土地、生态、环境和人文代价不菲，尤其是移民的损失浩大、牺牲巨大，疼痛深刻。

由于高水头水电开发大多借助于造中高坝建中大型水库，而兴建水库土地人口淹没严重，环境与人文影响也不能低估。随着人口的增多与社会经济的高速发展，淹没区的经济总量与日剧增，因此，高水头水电开发愈来愈困难了。

3 低水头水电开发实践

3.1 低水头水电开发的必要性

根据水利部《“十一五”水电农村电气化规划编制大纲》的要求，婺源“十一五”期间全县农村水电装机容量年均增长5%，《2011—2020年水电新农村电气化规划编制大纲》要求到2015年，婺源县人均年用电量增长总和不低于25%，县以下农村用电量80%以上由农村水电提供，农村水电站及电网现代化水平达到95%，同时，力争每两年至少实施一个小水电代燃料项目，以积极保护森林、保护绿色、保护婺源优美的自然生态。而高水头水电成本昂贵、开发困难，婺源县委县政府则优先开发低水头水电，加大低水头水电开发力度，加快低水头水电开发进程，努力实现水电新农村电气化建设县目标和小水电代燃料项目实施任务。

3.2 低水头水电开发实践

为实施保护绿色、保护生态的发展战略，在优先开发低水头水电方面，婺源县进行了积极而有效的探索。婺源坚持“在保护中开发”与“在开发中保护”的理念，大力开发低水头水电，改高梯级 (少座数)方案为低梯级 (多座数)方案，避免造较高坝建大水库，改传统的裁弯取直修建固定坝引水式为水力自控翻板门河床式，消除了大坝下游河床出现季节性干枯的现象。同时，原则上不跨流域开发水能资源，避免发生沿河村庄断水，最大限度地保持河流山川的原始生态，进而保护千百年来衍生出的河流文明 (农业灌溉设施等)。目前婺源县每个拟建的小水电项目均需林业、旅游部门实地考察，评估同意后方准许开发，以实现统筹兼顾、全面协调可持续发展，实现以人为本，以生态为本［2］。

3.2.1 星江水电站

2002年开工、2004年建成的星江水电站，就是修改乐安河干流上级落差26m的铜埠梯级 (坝址控制流域面积大，3070km2，河宽坡缓淹没损失浩大)而兴建的电站。由于水利部于1992年4月审批的《江西省饶河流域规划报告》推荐的铜埠梯级正常蓄水位68m，婺源县城西门桥底居民房屋室内地面高程仅65.8m，如按该规划采用铜埠梯级开发方案，婺源县城将部分被淹，经多方协商、多方案比较与论证，最后采用了河床式翻板门矮坝 (最大坝高8.9m)即星江电站方案，确定其正常蓄水位61m，避免了人口迁移，也大大地减少了土地淹没，而且没有增加婺源县城的防洪压力，进而降低了工程造价 (因库区地处城郊，土地成本十分昂贵)，实现了防洪与发电兼顾、保护与开发协调。

3.2.2 铜埠下游梯级电站

铜埠下游梯级——黄柏垣 (42 m)方案淹没范围涉及婺源和德兴两县市，需迁移人口6450人，淹没农田园320亩，拆迁房屋12.9万m2。由于开发难度很大，一直没有付诸实施。为了尽快开发水能资源，促进当地社会经济的发展，婺源县及时地申请修编了该河段的水电开发方案，并于2007年1月获江西省水利厅主持省发改委等十余个机构参加的审查会审查及批复，最后提出太白 (44.5m)——黄柏垣(36.5m)两级开发代替原规划的黄柏垣 (42 m)开发方案［3］。至此婺源县又将坝高14m的黄柏垣梯级修改为落差不超过5.5m的太白梯级 (另太白电站尚有2.5m水头与上述落差26m的铜埠梯级尾水重叠)与矮坝方案的新黄柏垣梯级。

3.2.3 新村水电站

尤其值得一提的是，2001年开工、2002年建成的新村水电站，为保护自然景观与生态文明，避免裁弯取直导致部分河段出现季节性干涸，同时也为了避免了挖掘2km引水洞渠的大量弃渣对环境的污染，以促使旅游飞速发展的早日到来，选择了河床式开发方案［4］。河床式开发使河弯段成了水库区，水库淹没范围增大，为了最大限度地减少水库淹没，新村水电站率先在全市选用滚轮连杆式水力自控翻板门建坝。由于水力自控翻板门是一种“活动”的挡水建筑物，它不需要任何外加动力和人工完全由门水位变化作用于门板上的水压力改变实现闸门启闭［5］。因此，新方案平时关门挡水、汛期翻门泄洪，有效地减低了水库洪水位，则实际土地淹没面积较传统的于河弯前筑固定坝方案的增加不多，再剔除裁弯取直引水洞渠其及弃渣所占用土地就更少了。同时，新村水电站河床式开发不仅保持了中国最美乡村——婺源至5A级景区——江湾 (江泽民祖地)沿途一路青山绿水好风光，而且还带动了沿岸房地产开发。因此，新村水电站开发模式实现了环境保护与水能开发双赢。

随后，婺源县以类似方式开发的电站还有晓起水电站、江湾水电站、大源水电站等。

3.3 低水头水电开发经验

3.3.1 改高梯级 (少座数)方案为低梯级 (多座数)方案

由于社会经济的飞速发展，沿河单位面积上的居住人口与经济总量骤增，20年前重水能开发轻淹没补偿、高梯级且首尾相连开发水能资源的流域规划远不能适应目前社会经济发展的需要。由于该方案淹没损失巨大、迁移人口众多，不利于资源合理配置与生态环境保护。因此，在充分开发县域较为丰富的水能资源的同时，做到既不移民与也不大淹土地，较好地维护河自然生态与河流健康生命，婺源县积极开发低水头水电，有意识地增大径流电站开发比例，并将没有较大的防洪和水资源调配任务的高梯级 (少座数)方案改为低梯级 (多座数)方案，促成了许多开发难度很大、一直未付诸实施的较高水头项目的开发，有力地促进了当地社会经济的发展。

具体做法如下:

(1)以科学发展观为指导，从各个流域的实际出发，实事求是、因时因地制宜，对流域原规划梯级开发方案存在的主要问题进行认真梳理和研究，2007～2010年，提出的新开发方案，通过优化比选与分析论证后列入江河流域综合规划修编报告中，如城口水电站。

(2)申请河段规划修编，如太白电站开发。由于黄柏垣梯级原规划的船闸有国防战略要求不得擅自变更，因此，婺源县坚持原则，要求太白电站开发商先向江西省水利厅申请批复了《乐安河干流铜埠至黄柏垣河段水电梯级开发论证报告》后方才获准开展可研与初设工作。

(3)婺源县解放思想，改革创新，灵活变通，对不符合流域规划文本的但对流域综合利用影响较小的低梯级方案，准许开发商作出任何第三方按流域规划开发造成其损失不索赔的承诺后开发，如星江水电站、大源水电站和朱锦电站。

3.3.2 改传统的裁弯取直引水式为河床式

婺源为“中国最美的乡村”、国家级文化与生态旅游县和全国首批生态农业旅游示范点，原生态是婺源立县之本，旅游是婺源发展之基，因此，婺源县水能开发一改传统的裁弯取直引水式为河床式，以避免坝下游河段出现季节性干涸，最大限度地保持河流山川的原始生态。同时，消除开发水电与当地群众生产生活用水的矛盾，实现了水能及水资源充分合理的开发利用与可持续发展。

3.3.3 改修建古老的固定坝为水力自控翻板

兴建普通意义上的闸坝，造价高而且运行费昂贵。而滚轮连杆式水力自控翻板门以其有闸坝功能且投资较少的特质为投资者所偏爱［6］，因此，婺源县在江西省水利厅外科处的支持下开展了滚轮连杆式水力自控翻板门筑坝技术的科学研究与技术推广工作。全县建造了近十座水力自控翻板门坝，大大降低了工程造价与运行费用。同时，在翻板门坝设计中，若泄洪许可，翻板门下配设多隔墙混凝土硬壳梯形底堰以降门高，还可进一步节省工程造价。

4 结语

随着水能资源开发利用程度日益趋高，优越的高水头电源点越来越少，而人工造势的高水头能资源开发不仅水库移民多、土地淹没大、造价高，而且与生态环境、河流文明保护与沿河人民群众生产生活用水需求矛盾日趋显现，开发十分困难。因此，大力开发低水头水能就尤为重要。婺源县对此进行了大胆尝试与努力实践，取得了可喜的经验:①改高梯级 (少座数)方案为低梯级 (多座数)方案;②改传统的裁弯取直引水式为河床式;③改修建古老的固定坝为水力自控翻板。10年来的婺源两期水电新农村电气化县建设实践雄辩地证明:低水头水电开发是实现“在保护中开发”与“在开发中保护”理想水电开发方式的有效途径之一。

［1］王冠军，王海，柳长顺，王庆华，刘小勇．关于加快低水头水电开发的思考［J］．水利发展研究，2011(5):29-31．

［2］江智健．对婺源县小水电产业的调查与思考［J］．水电站设计，2009(4):103-106．

［3］江智健．关于江河流域综合规划修编的思考［J］．水利发展研究，2008(9):17-20．

［4］江智健．新村翻板门坝设计与运行检验［J］．中国农村水利水电，2005(3):67-70．

［5］江智健．水力自控翻板门坝设计刍议［J］．大坝与安全，2004(5):54-62．

［6］江智健．改善乡村防洪和治理中小河流的一个方向［J］．中国青年科技，2008(12):212．