龍渠河農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造方案

劉章龍

(晉城市水務(wù)局，山西 晉城 048000)

0 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)公眾權(quán)利意識(shí)和環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)自身生存環(huán)境的要求也越來(lái)越高，有關(guān)農(nóng)村水電對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響問(wèn)題受到人們密切關(guān)注。二十世紀(jì)建設(shè)的農(nóng)村水電站由于受建設(shè)時(shí)期、開發(fā)理念和技術(shù)手段的制約，一些水電站不合理開發(fā)造成部分河段河道生態(tài)流量不滿足，破壞了河道生態(tài)。因此對(duì)水電站生態(tài)泄放設(shè)施和減脫水河段改造是十分必要的。

1 概述

1.1 流域概況

龍渠河是沁河的一級(jí)支流，其上源有2支，北支流為發(fā)源于浮山縣寨圪塔鄉(xiāng)鄭溝村的山交河，南支流是發(fā)源于翼城縣東北角遼寨鄉(xiāng)的樊村河。2條支流在浮山縣的譚村匯合，形成龍渠河。龍渠河流經(jīng)浮山、翼城縣和沁水縣，在沁水縣王必鄉(xiāng)匯入沁河。主河長(zhǎng)50 km，流域面積為468 km2。多年平均徑流量為5 700萬(wàn)m3，縱坡為14.30‰。

龍渠河為典型的山區(qū)河流，急彎卡口很多，兩岸常有巨石突出，岸線極不規(guī)則，寬度變化很大，蜿蜒和散亂是它的特點(diǎn)，河床穩(wěn)定性較好。

龍渠河流域總體呈西北高東南低，最高點(diǎn)海拔1 301 m，最低點(diǎn)海拔685 m，相對(duì)高差616 m。地形支離破碎，溝壑縱橫、梁峁起伏，流域?yàn)槭|(zhì)山區(qū)，植被較好，有大片的森林。河道徑流主要由降雨形成，降雨一部分形成地表徑流直接匯入河道，另一部分下滲補(bǔ)給地下水，枯水季節(jié)以散泉水形式補(bǔ)給河道。

龍渠河流域按綜合自然區(qū)劃分，屬東部季風(fēng)區(qū)暖溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)，為典型的大陸性氣候。冬季寒冷干燥，夏季溫度較高易形成伏旱，春季少雨多風(fēng)，常出現(xiàn)春旱，秋季氣溫日差較大，常出現(xiàn)短時(shí)間的連陰雨，降雨特點(diǎn)是年際變化較大，年內(nèi)分配很不均勻。常受不同程度的旱、雹、風(fēng)、洪、霜等自然災(zāi)害的威脅，降雨多以暴雨形式降落，易形成山洪災(zāi)害。

根據(jù)沁水縣氣象站地面氣候統(tǒng)計(jì)資料，多年平均氣溫為10.30 ℃，多年平均降水量609.50 mm，多年平均蒸發(fā)量1 687 mm，最大凍土深度0.61 m。

1.2 河流水能資源及開發(fā)利用概況

龍渠河多年平均流量1.81 m3/s，天然落差547.04 m，河流水能理論蘊(yùn)藏量9.70 MW。干流建有龍渠水電站，建成于1972年，引水流量2.50 m3/s，發(fā)電水頭38.60 m，裝機(jī)容量850 kW，年發(fā)電量95萬(wàn)kW·h。

2 環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)

2.1 環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查

龍渠河流域?qū)儆诖蠹馍搅謭?chǎng)區(qū)，桑林覆蓋率較高，植被種類繁多，區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)較少，涉及浮山縣寨圪塔鄉(xiāng)和沁水縣樊村河鄉(xiāng)，流域內(nèi)常住人口<5 000人，且為分散性居住，無(wú)規(guī)模以上人口聚居區(qū)，無(wú)工礦企業(yè)和規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。不存在點(diǎn)源污染，非點(diǎn)源污染主要為生活垃圾和化肥、農(nóng)藥。

龍渠水電站攔河壩至水電站廠房區(qū)間為減水河段，大壩下游510 m處有支溝匯入，涉及龍渠村，全村4個(gè)村民組8個(gè)自然莊，共計(jì)村民130戶381口人，140 hm2耕地。村民大多以農(nóng)業(yè)、林業(yè)為主。

電站攔河壩和引水渠首出露地層為三疊系砂巖、泥頁(yè)巖互層，砂巖層相對(duì)裂隙發(fā)育，構(gòu)成貯水層及徑流通道，存在漏水現(xiàn)象，因此區(qū)間全河段全年有水，非汛期支流匯入前后河道流量分別為1.80×10-2m3/s和4.10×10-2m3/s。河床及河漫灘主要為楊樹、灌木等非水生植物，河床存在多處跌坎，無(wú)魚類等水生生物。

2.2 環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

龍渠河流域自20世紀(jì)80年代以來(lái)受大氣降水影響，河道徑流不斷減少，但人為活動(dòng)很弱，因此自然環(huán)境變化為河流生態(tài)變化的主要影響因子。龍渠水電站修建前后，區(qū)域內(nèi)生態(tài)條件未發(fā)生顯著變化，河道水符合Ⅱ類水質(zhì)，但龍渠水電站的修建在一定程度上減少了河道生態(tài)流量，因此需設(shè)置無(wú)節(jié)制泄流設(shè)施，保證河道生態(tài)流量，恢復(fù)河道原有河流生態(tài)條件，并在局部修建滾水壩，提高水面面積。

3 改造項(xiàng)目及實(shí)施安排

3.1 電站河流生態(tài)治理情況

按照財(cái)政部、水利部《關(guān)于繼續(xù)實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造的通知》要求，需要對(duì)增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目所在的河流單元水電站減脫水河段進(jìn)行生態(tài)修復(fù)治理，以恢復(fù)河道生態(tài)流量，恢復(fù)河流生態(tài)環(huán)境。為此，對(duì)龍渠水電站減脫水河段進(jìn)行河流生態(tài)修復(fù)改造是十分必要的。

根據(jù)晉城市水利勘察設(shè)計(jì)院2016年3月份編制的《山西省沁水縣龍渠水電站增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中的水文復(fù)核計(jì)算，電站壩址以上流域地表年徑流量為2 517.65萬(wàn)m3，基流量為1 139.31萬(wàn)m3，年徑流量均值為3 656.96萬(wàn)m3。20 a一遇洪峰流量579 m3/s，100 a一遇洪峰流量1 248 m3/s。

龍渠水電站為無(wú)調(diào)節(jié)電站，根據(jù)電站運(yùn)行記錄，通過(guò)水能計(jì)算逐月成果分析顯示，電站枯水期為3—5月份，枯水期多年平均流量為0.14 m3/s，最小流量?jī)H為1.10×10-2m3/s。

龍渠河流域無(wú)水文測(cè)站，缺乏長(zhǎng)系列水文資料，因此按照《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造河流生態(tài)修復(fù)指導(dǎo)意見》要求的生態(tài)流量計(jì)算方法，采用近10 a最枯月流量法計(jì)算，按照水電站多年運(yùn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算逐日河道流量，得出最枯月多年平均流量為6.20×10-2m3/s。

龍渠河僅建有龍渠水電站，電站攔河壩為漿砌石重力壩，壩高10 m，壩長(zhǎng)52 m，引水渠道為漿砌石，渠道斷面3 m×2.50 m，長(zhǎng)850 m，無(wú)壓力前池，壓力管道為φ1 000鋼筋混凝土管，長(zhǎng)90 m，電站裝機(jī)為(1×250+3×200)kW，本次增效擴(kuò)容改造為(1×320+2×200+1×160)kW。

從電站攔河壩至尾水口減水段河長(zhǎng)880 m，河床天然落差30.50 m，有3個(gè)2～5 m的跌坎，河道有深潭、淺灘、冰瀑等自然景觀。根據(jù)《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造河流生態(tài)修復(fù)指導(dǎo)意見》，河流生態(tài)修復(fù)要遵循“尊重自然，保護(hù)優(yōu)先”和“以自然修復(fù)為主，人工修復(fù)為輔”的原則，在滿足河道生態(tài)流量的前提下，依靠自然修復(fù)恢復(fù)和維持河流蜿蜒性特征及自然景觀格局，保持局部彎道、深潭、淺灘、洲灘濕地以及河濱帶等自然景觀多樣性特征。在水電站攔河壩下游480 m內(nèi)有連續(xù)3個(gè)深淺潭自然景觀，此段河道治理應(yīng)盡量減少人為干預(yù)，以清理河道雜草、河卵石和孤石為主，河卵石和孤石堆放在生態(tài)島迎水坡水面以下，并適當(dāng)種植蘆葦；在下游510 m處有1條支溝匯入河道，需對(duì)該條支溝入河段進(jìn)行清淤，建設(shè)小型濕地生態(tài)，并種植垂柳，后期協(xié)調(diào)發(fā)展小休閑園，將支溝淤泥清運(yùn)后選擇在支溝入河口北側(cè)堆成生態(tài)島，提高農(nóng)村宜居環(huán)境；擬在下游710 m處修建一道3.50 m高的漿砌石滾水壩，壩長(zhǎng)58 m，在電站尾水入河口前修建一道2.20 m高的漿砌石滾水壩，壩長(zhǎng)52 m，在河道內(nèi)壅水形成水面，滾水壩頂寬0.50 m，上游坡面1∶0.50，下游坡面1∶0.20，壩體基礎(chǔ)為砂頁(yè)巖河床，僅做清面處理；在大壩沖砂閘增設(shè)無(wú)節(jié)制放流管，放流流量6.20×10-2m3/s，在枯水季節(jié)考慮通過(guò)放流管向下游泄放生態(tài)流量，以改善下游河流水生態(tài)和水環(huán)境。經(jīng)計(jì)算需要管徑為DN200，壁厚為5 mm的鋼管。

3.2 工程量及投資

河流生態(tài)治理主要工程量為：河道平整9 600 m2；清淤量5 000 m3；M7.5漿砌石約470 m3；種植垂柳20株、水草16 m2；管徑DN200，壁厚5 mm的鋼管長(zhǎng)1 m，增設(shè)監(jiān)測(cè)、調(diào)度所需設(shè)備1套。工程總工期為2個(gè)月。

按照水利部有關(guān)概預(yù)算定額規(guī)定，本工程只計(jì)算工程部分投資，其余費(fèi)用不計(jì)列。估算工程總投資30萬(wàn)元，其中省級(jí)資金25萬(wàn)元，項(xiàng)目單位自籌5萬(wàn)元。

3.3 實(shí)施安排

項(xiàng)目單位應(yīng)根據(jù)河流生態(tài)改造方案編制具體的施工方案，并上報(bào)至縣水務(wù)局備案并由縣水務(wù)局進(jìn)行批復(fù)，縣水務(wù)局應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)管，確保項(xiàng)目施工質(zhì)量、財(cái)務(wù)管理和工程進(jìn)度全部合格規(guī)范，達(dá)到增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)項(xiàng)目前期準(zhǔn)備情況和要求到2019年年底改造項(xiàng)目全部完工并驗(yàn)收的要求規(guī)定，2018年開展河道生態(tài)治理改造工作，2019年底前完成項(xiàng)目的全部工作并按照相關(guān)規(guī)定完成驗(yàn)收。

4 長(zhǎng)效機(jī)制

開展河流水量生態(tài)管理，電站在增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)要求按照《農(nóng)村水電安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)》進(jìn)行驗(yàn)收；根據(jù)河流生態(tài)治理詳細(xì)設(shè)計(jì)確定的河流生態(tài)基流，由所屬河道主管部門和水電站主管單位監(jiān)督電站的下泄生態(tài)流量，暢通舉報(bào)監(jiān)督；在枯水期及防汛抗旱等特殊時(shí)期，必須首先滿足生態(tài)基流，確實(shí)執(zhí)行“電調(diào)服從水調(diào)”的要求。

5 效益分析

5.1 社會(huì)效益

通過(guò)電站增效擴(kuò)容的實(shí)施，水資源得到了充分利用。一是通過(guò)改造，水資源再生利用得到了大幅提高，還可消除安全隱患，提高設(shè)備的保護(hù)性能，保障安全運(yùn)行；二是工程的實(shí)施，可解決周邊群眾剩余勞動(dòng)力，使群眾在工程建設(shè)中得到實(shí)惠，增加收入；三是按照沁河流域規(guī)劃的總體構(gòu)想，依托自然景觀、水電開發(fā)和生態(tài)修復(fù)的同步發(fā)展，結(jié)合增效擴(kuò)容改造工程的實(shí)施，著力打造構(gòu)建生態(tài)長(zhǎng)廊，實(shí)現(xiàn)綠色、生態(tài)、園林景觀式綠色電站。

5.2 生態(tài)效益

通過(guò)增效擴(kuò)容的改造，使老化設(shè)備效能得到了提升，水資源利用率得到了提高，促進(jìn)了節(jié)能減排，電站河流改造完成2道滾水壩、支溝清淤和濕地休閑園后，可形成深潭、淺灘、洲灘濕地與小型瀑布相協(xié)調(diào)的自然景觀，適度發(fā)展旅游業(yè)，增加當(dāng)?shù)鼐用竦氖杖?，同時(shí)也滿足了脫水河段周邊群眾的休閑、親水、近水的愿望，提高農(nóng)村宜居環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。