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江西省绿色小水电建设的技术探索

2015-08-19

  按语:为总结推广各地推进绿色小水电建设经验,提升绿色小水电影响力,本刊自2015年第7期开始,设置“建设绿色小水电促进可持续发展”专栏,从绿色小水电建设的基本思路、国际绿色水电标准及其应用、我国绿色小水电评价标准制定、地方绿色小水电建设探索实践、部分绿色小水电典型电站建设等5个方面,介绍当前绿色小水电建设的有关工作和实践探索情况。本期刊登由江西省水利厅吴义泉副厅长撰写的《江西省绿色小水电建设的技术探索》和浙江省遂昌县周公源水电站李勋东等撰写的《绿色小水电助推美丽乡村建设》的专栏文章。

 【摘 要】本文结合江西小水电实际,介绍了江西省开展的水电站最小下泄流量监测试点和梯级电站联合调度研究等绿色小水电建设技术探索实践情况,提出了今后的技术展望。 

 【关键词】江西省;绿色水电;技术;探索             
    
    开发利用农村水能资源在保护和改善生态环境、促进生态文明建设方面发挥了重要作用。与此同时,一些水电站的不合理开发,也在一定程度上给河流生态和下游生产生活用水带来了不利影响。为提高水能资源管理的规范化、标准化、精细化水平,江西省水利厅开展了农村水电站最小下泄流量监测试点和梯级开发联合调度研究工作,以期为绿色小水电建设和流域综合管理提供实证数据和技术支撑。

  1 问题的提出 

  江西省水能资源较为丰富,理论蕴藏量685万kW,技术可开发量633万kW,其中农村水能资源技术可开发量423万kW。截至2014年底,已建成农村水电站3889座,装机容量310.4万kW,占农村水能资源技术可开发量的73.4%,已经达到较高的开发程度。在新的发展时期,要适应由建设到管理的工作重心转变,厘清存量电站的主要问题,探索水能资源管理新途径,开展技术研究和实践探索就显得尤为紧迫和重要。 

  随着一些河流功能的变化和水能资源开发理念的转变,江西省很多早期建设的农村水电站面临着许多新情况、新挑战。一方面,由于建设时期、建设目标和建设主体等原因,一些水电站因下泄流量不足造成部分河段在部分时段内河道生态流量不足、脱水甚至干涸,一定程度上影响了河道的正常生态功能。加之由于农村水电站所涉及的河流与当地村镇有着密切的联系,河道的减水也给当地居民的生产、生活等带来了一定的影响。另一方面,随着大量的流域水能资源梯级开发,流域梯级电站之间缺乏联合调度机制,农村水电的梯级开发对区域乃至整个流域的防洪、抗旱、生态环境等都构成一定的潜在影响,也影响了电站的整体发电效益。为此,在新时期推进绿色小水电建设,必须加强农村水电站最小下泄流量管理和联合调度管理的基础性、规律性问题的研究探索。 

  2 绿色小水电建设的技术探索 

  2.1 绿色小水电建设工作简况 

  2012年全国农村水电工作会议强调,要把维护和促进河流生态作为农村水电发展的核心理念,要求各级水利部门扎实开展绿色小水电建设。江西省水利厅积极推进绿色小水电建设,着力探索水能资源管理新途径。 

  一是加强最小下泄流量监管。制定了《关于加强农村水电站最小生态流量监督管理的意见》,区分新建、在建和已建水电站,提出保障最小流量的工程措施和非工程措施,从行政管理层面加强最小流量管理。二是编好中小河流水能资源开发管理规划。以现状评价与整改为核心,以水能资源综合管理为重点,强调最小流量管理和流域梯级电站联合调度,突出解决“老的怎么办、新的怎么建、新老怎么管”的问题。三是培育绿色小水电典型。首批4座环境友好、社会和谐、经济合理、管理规范的电站通过了水利部的绿色小水电现场复审和会议评审,树立了小水电应有的良好形象,发挥了典型引领、示范带动的作用。 

  2.2 最小下泄流量研究 

  当前,农村水电站最小下泄流量主要按照生态基流(或生态需水)进行考虑,如《江河流域规划环境影响评价规范》《河湖生态需水评估导则(试行)》等均给出了生态需水量的计算方法;《建设项目水资源论证导则(试行)》对于生态需水量原则上按多年平均流量的10%~20%确定;《水利水电建设项目水资源论证导则》提出了最小下泄流量要求,但未给出最小下泄流量确定的方法。实践表明,以多年平均流量的10%~20%作为生态流量往往不现实,实际操作中以不小于河道控制断面多年平均流量的10%泄放最小生态流量也不符合江西实际。同时,所确定的量仅为河道内生态需水,没有考虑下游诸如生产、生活用水等河道外取水。因此,目前关于农村水电站最小下泄流量的取值和确定方法需要进一步研究。 

  为了探索适合江西省流域和区域特点的水电站最小下泄流量的确定方法,2013年,江西省水利厅选取赣南地区赣江支流梅江流域的留金坝水电站和赣东北地区信江支流丰溪河花厅水流域的金鸡口水电站,委托省水文局开展农村水电站最小下泄流量监测试点研究。通过搜集电站所在流域的水文、生态等资料,确立减(脱)水河段影响范围和分析断面,实测水电站坝(闸)下水位、流量、水质等数据,调查减(脱)水河段断面间经济、社会、生态等需水量以及区间来水量,分析确定水电站最小下泄流量,建立水电站最小下泄流量推算模型,分析水电站坝(闸)下最小下泄流量满足程度。通过监测试点,建立了最小下泄流量的推算模型并以多年水文资料进行了率定,确定了留金坝水电站最小下泄流量为多年平均流量的8%、金鸡口水电站为7%,并提出了其最小下泄流量的保障措施。新建电站可依据所建立的推算模型进行最小下泄流量设计,符合要求的已建电站以推算模型确定最小下泄流量并实行定量监测管理,不符合要求的通过相应的工程措施和调度手段,实现最小下泄流量管理要求。 

  2.3 梯级电站联合调度研究 

  随着大量的流域水能资源梯级开发,在强化单个水电站管理和研究的同时,应逐渐转向以发电、防洪、供水、灌溉和生态等实现多个目标的梯级水电站联合调度。但江西已建的农村水电站,除了个别对防洪影响较大的河流上的水电站建立了单纯的防洪联合调度机制外,各流域梯级电站之间基本上没有建立多目标协调统一的调度机制。为充分发挥电站在防洪、抗旱、生态、应急等方面的公益性作用,2014年,江西省水利厅委托水利部农村电气化研究所和江西省水利科学研究院选择在安福泸水河流域开展梯级开发联合调度研究工作,将社上水电站、东谷水电站、岩头陂水电站等8座水电站纳入联合调度范围,在“水调结合电调、电调服从水调”的基础上,强调在实现防洪、抗旱、供水、生态、应急等综合目标的同时,充分发挥各电站主体和供电企业的积极性,在一定的时期内,不影响甚至能够提高各水电站的总体发电效益。 

  梯级电站联合调度试点的主要内容为:按不同时期不同多目标决策要求,构建水电站群联合调度模型;调查评价流域社会经济状况,提出不同时期水电站群调度的对象和目标;开展水电站群长期、短期以及实时调度模拟研究,对不同频率典型年水电站群联合调度的综合效益进行评估分析;围绕联合调度目标,制定水电站群联合调度方案;研究相应的保障措施,提出水电站群集约化管理、信息共享及联合运行模式。 

  3 相关技术的应用展望 

  最小下泄流量监测试点所选择的典型电站虽具有一定的代表性,但因各条河流的自然地理、下垫面、暴雨洪水成因和组合等因素较为复杂,所提出的水电站最小下泄流量推算模型还有待进一步的实践检验,以进一步修正已有的监测成果,指导全省农村水电站的最小下泄流量监测和管理工作。在基于实现多目标的梯级开发联合调度试点完成之后,提出相对普遍适用的联合调度原则,制定联合调度的指导性意见,引导和促进全省流域梯级电站开展联合调度工作,提高农村水电站综合管理水平。

  (注:本文发表于《中国水能及电气化》杂志,2015年第8期)

作者:江西省水利厅吴义泉,江西省水电局李小强 

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