钦州市小型水电站生态流量调查及保障措施

2021-09-24郑舒雯

广西水利水电 2021年4期

郑舒雯

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

0 引言

水电站下泄生态流量是指为满足维持河道的基本生态功能和群众生产、生活及其它用水需求，所需要下泄的最小流量[1]。近年来，我国水利水电工程建设发展迅速，为促进地方经济和社会发展发挥了重要作用，但一些水电站在日常运行过程中没有下泄生态流量或生态流量下泄不足，造成下游河道出现减水、脱水现象，一定程度上影响了河流的正常生态功能和群众的生产、生活用水需求。

2015年4月2日，国务院发布“水十条”，强调“加强江河湖库水量调度管理。完善水量调度方案。采取闸坝联合调度、生态补水等措施，合理安排闸坝下泄水量和泄流时段，维持河湖基本生态用水需求，重点保障枯水期生态基流[2]。”

钦州市地处广西壮族自治区南部沿海、北部湾北岸，北回归线以南，受降雨时空分布影响明显，其中80%以上的降雨集中在汛期，以独流入海的中小河流为主，源短流急，水资源开发利用条件一般，水能开发以小水电为主。截至2016年，钦州市共计有62座小型水电站，总装机33 247 kW。因此，有必要开展钦州市水电站生态流量及监测状况的调查分析，对于加强水电站生态流量监测管理。

1 区域介绍

钦州市位于广西壮族自治区南部，北与首府南宁市接壤，东与北海市和玉林市相连，西与防城港市毗邻，南临钦州湾，隔海与海南省相望，是广西北部湾经济区以及中国-东盟自由贸易区的重要城市[3]。钦州市辖钦南区、钦北区、灵山县、浦北县2区2县。

钦州市境内河流众多，皆为中小河流，分属桂南沿海诸河和西江两大水系。十万大山和六万山的纵横分割，形成了市境内南北水系的分水岭，成为钦州市多数河流的发源地。根据《钦州市流域面积50 km2及以上河流江河湖库名录信息调查成果》，钦州市境内共有50 km2以上河流77条，流域面积1000 km2以上的河流主要有4条，分别为钦江、茅岭江、大风江和武利江。钦州市河流具有典型的小流域河流特点，即流域面积小、河流长度短、河流流量小，河流水电站开发装机容量小，广西沿海地区对应的独流入海河流多具备以上特征，而沿海地区经济发展相对较好、人口密集，小流域承担着当地经济发展的取水、水环境容量、水生态保护等重任，水资源供需矛盾更加突出，因此确保水电站生态流量下泄对于维护河流健康有序发展尤为重要。

2 电站生态流量调查情况

根据我国水利水电工程分等规定，装机容量小于2.5万kW的为小型电站。目前钦州市境内分布的水电站均为小型电站，共62座，其中引水式电站19座、闸坝式电站41座、混合式电站2座，总装机容量33 247 kW，大多数电站装机规模小，已投产的水电站中装机1000 kW以上的电站仅有10座。钦州市水电工程分布广，涉及全市4个县（区），水电站平均分布密度为175.7 km2/座。

根据调查统计，钦州市水电站分布于武思江、沙坪河、南流江、钦江、茅岭江、板城河、武利江等共32条河流上，其中，桂南诸河水系占比较大，26条河流上分布有水电站共计47座，占总量的75.8%；左江及郁江干流水系占比较小，有7条河流上分布有小型水电站共计15座，占24.2%。

钦州市水电站主要建于上世纪60～90年代，共计46座；其余电站均建于2000年以后，建成时间均在10年以上；目前有9座电站已废弃。由于过去一些河流开发利用上，强调了发电、灌溉、养殖、旅游等经济效益较显著的功能，大部分水库或电站的拦河坝未设置有专用于生态流量下泄的设施；并且由于建设年代久远，大多数电站未进行河流规划、水资源论证、环境影响评价等前期工作的论证。

根据现场勘查，钦州市62座小型电站中，有35座电站可通过已有放水设施无需经过改造即可下放生态流量，占比为74.4%；其余27座电站拦河坝均无可以下泄生态流量的设施，但绝大多数电站的拦河坝都设置有排沙口、溢洪道或发电引水渠道，可通过调整运行方式或设施改造后用于下放生态用水。在现场调查过程中，发现10处电站因发电引水导致部分河段存在断流现象；由于发电引水，各电站减水河段长度从300 m到6 km不等，全市共计减水河段长度为27.3 km。全市62座小型电站均未建设生态流量监测设施，无法实时监测判断天然河道的生态水量。

钦州市小型水电站调查统计情况见图1～4。

图1 电站开发方式统计情况

图2 电站分布流域统计情况

图3 电站建成时间统计情况

图4 电站生态流量下泄措施统计情况

3 存在的问题

（1）河流无序开发，改变天然河道水文情势。为充分开发水力资源，上世纪60～90年代钦州市先后兴建了大量的小电站，由于建设年代久远，水能资源开发管理制度尚不健全，管理力度不够，以至于大多电站未经过河流规划、区域规划、环境影响评价等前期工作的论证，甚至少部分未进行建设项目的设计及审批等程序，造成河流的水能资源开发缺乏科学性和合理性等方面的论证，河流的无序开发较严重。近年来，随着国家法律法规的健全，地方监管力度的不断加大，钦州市已缩紧水电项目的审批力度，但之前无序开发的水电项目由于坝址设置、引水规模、梯级布置等不合理，以及长距离引水发电引起脱水河段，已使原河流的水文情势发生了很大的变化，甚至造成的很多不可逆的影响，如天然河道萎缩、消失、河流改道、河道淤积等情况，部分断流的原有河道已由原来的水生生态转变为新的陆生生态系统，重新建立了新的生态平衡，对河道的生态流量管理带来了新的问题。

（2）电站缺乏放水设施，无法下放生态流量。由于历史原因，钦州市大部分电站的拦河坝未设置有专用于生态流量下泄的设施，生态流量下放仅结合发电尾水、灌溉、泄洪等形式下放，到枯水期，电站水位下降至放水口高程后就无法泄流，造成枯水期部分电站下游河道断流，严重影响下游生态。

（3）生态流量的不明确，给电站运行及监管造成了困扰。钦州市水电站建成时间普遍较早，当时的水资源管理、环境保护管理制度尚不健全，大多数电站未进行水资源论证、环境影响评价等前期工作的论证。特别是小型电站未能开展相关专题工作，生态流量目标不明确；对于部分电站，所在区域降雨时空变化显著，暴雨骤降、枯水期下雨却又明显偏少，造成坝址处多年平均流量虽然很大，实际上枯水期流量来流相对小很多，如电站无调蓄能力或者调蓄能力不足，在需考虑发电、灌溉等其他综合利用时，很难保障按常规多年平均流量的10%下放生态流量目标，对于“放多少”是生态流量监测中很大的困扰。

（4）生态流量缺乏监测手段。钦州市大部分电站建设时未考虑生态流量下放问题，未设置生态流量下泄设施。同时，保证生态流量的下放缺乏相应的监测手段，包括设备、仪器，开发软件平台，缺乏保障生态流量监督管理的监测体系。

4 水电站生态流量保障措施

4.1 水电站生态流量目标

针对尚未取得水资源论证报告及批复的电站，其生态流量目标根据《河湖生态环境需水计算规范》（SL/Z712-2014）[4]等有关规定，结合现状生态环境敏感区调查情况，各梯级环境影响范围内河段均未涉及生态环境敏感区及生态保护对象，因此确定维持水生生态系统稳定所需最小水量一般不应小于河道控制断面多年平均流量的10%，即采用电站坝址处多年平均流量的10%作为生态流量下泄目标[5]。

4.2 水电站生态流量下泄方案

钦州市62座小型水电站，其中引水式电站19座、闸坝式电站41座，混合式电站2座，根据现场查勘具体情况，其中有9座电站已废弃，3座电站利用灌溉尾水发电，暂不考虑设置生态流量下放设施。因此针对余下的50座水电站提出生态流量下泄方案。

目前，生态泄流设施包括利用引水系统改造泄流、利用泄洪闸小开度泄流、利用溢洪道闸门改造泄流、设置生态基荷或采用反调节调度泄流、安装生态机组、利用机组旁通管改造泄流、增设大坝放水设施等。结合钦州市小型水电站生态流量下放实地勘察情况，依据各拦河坝工程形式、坝高、电站机组情况、水工建筑物布置方式和泄洪方式等特征，提出钦州市水电站的泄流设施方案。

规划需新建生态流量放水设施的小型电站3座，现有放水设施不满足生态流量下放要求，利用现有建筑物进行改、扩建后作为生态流量下放设施的电站12座，其中采用引水系统改造的泄流设施6套，采用溢洪道闸门等坝顶建筑物改造的生态泄流设施有1套，利用大坝放空设施改造的泄流设施有1套，对现有放水设施或其他类型放水口进行改造的设施4套。

纳入监测范围的50座小型水电站中，共需改造生态流量下泄设施12套；新建生态流量下泄设施3套；直接采用现状已满足要求的生态流量下泄设施35套。

本次钦州市各小型电站生态泄水设施方案制定情况见表1。

表1 生态流量下放设施总体方案情况统计表套

4.3 电站生态流量监测设施

电站生态流量监测点及监测断面按照以下原则布设：

（1）生态泄流监测设施尽量布置在各电站的生态泄水口或泄水管渠内，监测布置形式依据泄水设施及位置而定。

（2）电站所在河段受下游其他库区回水顶托，上下梯级之间水面衔接，不出现断流情况下的电站，本次视河道具体情况按需要再布设监测设施。

（3）对于生态放水口监测条件较差、监测精度较低、设备易损毁或施工困难的电站，本次在电站坝址下游河道断面设置测流装置。

本次纳入监测范围的50个新建电站生态流量监测站点中，在生态泄水口（如溢流坝顶、泄水管渠内）布置监测设施16处，在坝址下游河道内选取监测断面布置监测设施共计18处，在电厂尾水下游河道内选取监测断面补充布置监测站点共计16处。钦州新建的50处生态流量监测站点共选取了5种监测方式进行生态泄流量监测，其中常规单点水位-流量关系法20处，多普勒测流法9处，水工建筑物法16处，管道测流法5处。

本次电站监测点测流方法分布情况见表2。