某小型水電站安全退出的實(shí)施方案

劉愛環(huán)，楊元紅

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

0 引 言

赤水河是長(zhǎng)江上游重要的一級(jí)支流，干流多屬“V”型河谷，天然落差大，是典型的山地—河流—濕地生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)調(diào)節(jié)功能十分重要，是長(zhǎng)江上游惟一沒有筑壩的干流；整個(gè)流域河網(wǎng)十分發(fā)達(dá)，支流眾多。赤水河流域生態(tài)系統(tǒng)十分完整，生態(tài)資源非常豐富，生物多樣性繁多，目前已建成3個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)；流域內(nèi)已初步查明物種3 000余種，很多都是國(guó)家Ⅰ、Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)珍稀野生動(dòng)植物和魚類。目前，赤水河面臨支流小水電生態(tài)環(huán)境問題，亟需整治[1]。

1 工程概況

某水電站位于貴州省遵義市，壩址以上流域面積944 km2，水庫(kù)正常蓄水位290.50 m，水庫(kù)總庫(kù)容409萬(wàn)m3，為小(1)型水庫(kù)。電站總裝機(jī)容量3 200 kW(2×1 600 kW)，為壩后式電站，主要任務(wù)是發(fā)電，向遵義市電網(wǎng)供電。

水庫(kù)大壩為漿砌石連拱壩，最大壩高23.4 m，壩頂高程298.40 m，壩頂寬3.0 m，最低建基面高程275.00 m，最大壩底厚19.30 m。溢流段為4連拱壩，壩高14.5 m，支墩間距18.50 m，寬度70.0 m，堰頂高程290.50 m，庫(kù)容409萬(wàn)m3,正常蓄水位290.5 m。壓力管道采用一管一機(jī)的供水方式，管道為φ2 200鋼管，長(zhǎng)27.48 m。尾水渠沿習(xí)水河左岸邊布置，長(zhǎng)270.4 m，寬度為10 m。尾水渠首段為長(zhǎng)5.7 m、底坡為1∶3的變坡段接276.00 m高程，以后尾水渠段底坡為i=0.003 7，設(shè)計(jì)(流量為32.2 m3/s)水深1.01 m，出口底板接河床高程275.00 m。主廠房位于攔河壩下游，廠房橫軸線與河道近于平行布置。主廠房為單層鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，其尺寸為(長(zhǎng)×寬×高)27.55 m×12.85 m×21.86 m。水輪機(jī)安裝高程277.86 m，發(fā)電機(jī)層地面高程284.02 m，主廠房?jī)?nèi)安裝2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組間距8.0 m；副廠房緊靠主廠房上游側(cè)布置，為二層框混結(jié)構(gòu)，其尺寸為(長(zhǎng)×寬×高)23.94 m×7.44 m×10.4 m。35 kV升壓站緊靠大壩下游臨公路側(cè)布置，平面尺寸長(zhǎng)×寬=12.0 m×10.0 m，地面高程295.00 m。進(jìn)廠公路布置在主廠房下游側(cè)，主廠房大門外設(shè)回車場(chǎng)，對(duì)廠區(qū)臨河側(cè)及壓力鋼管上游側(cè)設(shè)置防洪墻，總長(zhǎng)49.0 m。廠房?jī)?nèi)外均設(shè)集水井，采用水泵抽排。

2 電站退出原因

該水庫(kù)建于2005年3月，2007年10月投入使用，目前電站正常運(yùn)行。電站給周圍工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活供電，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供了有力的能源保證；但電站建成以后造成赤水河下游河道減脫水，影響水生生態(tài)環(huán)境，并且大壩阻隔了魚類的上行通道，使得魚類無(wú)法洄游。

該電站沒有設(shè)立和管理的水文測(cè)站，所發(fā)電能已并入南方電網(wǎng)，拆除后可直接由南方電網(wǎng)提供該區(qū)域的供電。該水電站主要功能就是發(fā)電，沒有防洪、供水和灌溉等其他承擔(dān)重要綜合利用功能要求。根據(jù)《貴州省協(xié)同推進(jìn)赤水河流域生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展實(shí)施方案(2021—2025)》，為有效解決赤水河流域小水電生態(tài)環(huán)境突出問題，修復(fù)生態(tài)，維護(hù)赤水河流域生態(tài)健康，該水電站(包括大壩)全部清除退出[1]。

3 電站退出方案設(shè)計(jì)

3.1 退出內(nèi)容

本工程清理退出內(nèi)容包括：拆除攔河大壩(包含溢流壩段漿砌石連拱壩及其支墩、非溢流壩段漿砌石大壩、電站進(jìn)水口啟閉機(jī)室和進(jìn)口閘室)、壩后廠房及廠房?jī)?nèi)發(fā)電機(jī)電設(shè)備、變電設(shè)備、發(fā)電引水壓力鋼管、尾水渠渠道邊墻，清理水庫(kù)庫(kù)底淤泥；同時(shí)治理電站下游河道，恢復(fù)該河段行洪和生態(tài)過(guò)流能力。

3.2 施工導(dǎo)流

壩體拆除施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用5 a一遇，工程總工期約7個(gè)月，工程導(dǎo)流時(shí)段擬采用枯期11月—次年3月，相應(yīng)的5 a一遇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為52.8 m3/s。

壩頂高程298.4 m至溢流壩段堰頂高程290.50 m之間的壩體拆除以及壩后廠房機(jī)電設(shè)備退場(chǎng)，采用壩體溢流壩段+底孔過(guò)流的施工導(dǎo)流方式。

溢流壩段堰頂高程290.50 m至電站取水口底板高程283.00 m之間的壩體拆除，可進(jìn)一步將溢流壩段中的1道拱先向下擴(kuò)挖形成缺口配合底孔過(guò)流進(jìn)行施工導(dǎo)流。

電站取水口底板高程283.00 m至河床高程275.00 m之間的壩體拆除，延續(xù)上一期導(dǎo)流的方式擴(kuò)挖溢流壩段的連拱形成缺口導(dǎo)流。

3.3 拆除程序

關(guān)閉發(fā)電取水口進(jìn)口閘門，電站停機(jī)→拆除電站機(jī)電設(shè)備和變電站→打開沖沙底孔閘門→拆除壩頂298.4～290.5 m之間部分的壩體，同時(shí)拆除電站主副廠房和下游尾水渠→擴(kuò)挖1道連拱形成缺口→拆除290.5～283.0 m之間的壩體以及壩后發(fā)電鋼管、取水口平板閘門→進(jìn)一步擴(kuò)挖連拱壩至河床→拆除283.0 m至河床275.0 m之間的壩體和底孔閘門→水庫(kù)清淤和下游河道整治→場(chǎng)地清理。

3.4 施工安排

第一年10月初進(jìn)場(chǎng)，將電站原管理房征作臨時(shí)施工營(yíng)地并完善施工區(qū)風(fēng)、水、電系統(tǒng)等設(shè)備的搭建，待10月中旬具備電站拆除條件。

第一年10月初開始，首先關(guān)閉取水口閘門，進(jìn)行電站主副廠房機(jī)電設(shè)備拆除，10月底電站廠房機(jī)電設(shè)備拆除完畢；與此同時(shí)開始進(jìn)行壩體上部拆除，完成壩體209.5 m高程以上部分和壩后主副廠房的拆除。

第一年11月初，進(jìn)一步將溢流壩段的1道擋水拱向下鑿除至283.0 m高程形成壩身缺口，然后對(duì)大壩209.5～283.0 m之間的壩體進(jìn)行拆除；當(dāng)鑿除至取水口高程附近時(shí)，對(duì)取水口閘門進(jìn)行拆卸吊裝退場(chǎng)，直至12月底完成。在11月開始，利用枯期時(shí)段進(jìn)行壩址上、下游河段的河道整治，直至工程完工。

第二年1月初。進(jìn)一步對(duì)上階段河床中間的擋水拱向下擴(kuò)挖至河床底，然后進(jìn)行大壩283.0 m高程至河床部分的大壩拆除以及壩后引水鋼管拆除；當(dāng)開挖至底孔附近時(shí)對(duì)底孔閘門進(jìn)行拆卸退場(chǎng)，該階段歷時(shí)共3個(gè)月完成。

第二年4月初開始進(jìn)行庫(kù)岸邊坡支護(hù)，歷時(shí)約1個(gè)月。4月底完成施工清理退場(chǎng)，第二年4月底全部工程施工完畢。

3.5 水土保持措施

對(duì)拆除工程施工范圍內(nèi)的表土進(jìn)行剝離，并選擇合適空地專門設(shè)置表土臨時(shí)堆放場(chǎng)，對(duì)表土資源進(jìn)行集中存放保護(hù)，在堆存場(chǎng)地周邊布設(shè)臨時(shí)攔擋、臨時(shí)排水溝、臨時(shí)苫蓋等防護(hù)措施。在施工期間對(duì)拆除工程施工范圍邊界布設(shè)臨時(shí)攔擋、臨時(shí)排水溝等防護(hù)措施，對(duì)臨時(shí)堆渣區(qū)域布設(shè)臨時(shí)攔擋、臨時(shí)排水溝、臨時(shí)苫蓋等防護(hù)措施。本工程產(chǎn)生的棄渣主要是電站拆除的建筑垃圾、庫(kù)內(nèi)不可回用的淤泥。堆置方案優(yōu)先考慮場(chǎng)地內(nèi)填坑或者河道建設(shè)時(shí)盡量綜合利用；剩余建筑垃圾堆放至城鎮(zhèn)合法倒土場(chǎng)，淤泥堆放至城鎮(zhèn)垃圾填埋場(chǎng)。

3.6 環(huán)境保護(hù)措施

本工程施工人員為租用民房，其生活污水依托民宅、村寨內(nèi)的旱廁和化糞池進(jìn)行處理，綜合利用于農(nóng)田灌溉等，不外排。在施工過(guò)程中優(yōu)先選擇先進(jìn)、低塵施工工藝和采取其他措施對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行保護(hù)；施工單位應(yīng)盡量選用符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)低噪聲施工設(shè)備和其他措施對(duì)聲環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

4 電站退出后續(xù)處理方案設(shè)計(jì)

該水電站除電站廠房、管理房外，其余全部清除退出，工程措施將攔河壩、電站廠房及其附屬建筑物進(jìn)行全部拆除，恢復(fù)河道原狀；攔河壩等拆除棄渣可綜合利用，對(duì)原場(chǎng)地采取回填平整后進(jìn)行基本植被恢復(fù)。電站金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備拆卸運(yùn)輸過(guò)程中盡量保障攔污柵、閘門、啟閉設(shè)備、水輪發(fā)電機(jī)組、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜、閘閥等設(shè)備完好，按照盡可能利用可再生資源的原則要求，本工程金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電等設(shè)備應(yīng)優(yōu)先聯(lián)系相關(guān)水電站企業(yè)和生產(chǎn)廠家進(jìn)行收購(gòu)。變壓器可聯(lián)系當(dāng)?shù)仉娏ο嚓P(guān)部門，由當(dāng)?shù)仉娏Σ块T進(jìn)行回收，變壓器就地?cái)嗦菲魅蹟嗪笫Ｓ嗟妮旊娋€路聯(lián)系當(dāng)?shù)仉娏ο嚓P(guān)部門協(xié)商處理。對(duì)于部分金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備已老化，且設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，無(wú)再次利用價(jià)值，可聯(lián)系當(dāng)?shù)貜U品收購(gòu)站人員對(duì)設(shè)備分割后進(jìn)行回收。

為保障水生物洄游，加強(qiáng)赤水河水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶堅(jiān)定走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，根據(jù)電站的整體拆除方案，施工布置和施工特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，針對(duì)本工程的具體情況，后續(xù)要對(duì)拆除工程進(jìn)行生態(tài)修復(fù)措施，如對(duì)大壩拆除區(qū)域、發(fā)電廠房拆除區(qū)域、庫(kù)區(qū)進(jìn)行植被建設(shè)的陸生生態(tài)修復(fù)，并對(duì)壩址河段河床進(jìn)行生態(tài)修復(fù)、對(duì)水生生境進(jìn)行修復(fù)、開展人工產(chǎn)卵場(chǎng)營(yíng)造等水生生態(tài)修復(fù)措施。

5 結(jié) 論

該電站安全退出后，要同步實(shí)施生態(tài)治理，保護(hù)好赤水河流域生態(tài)環(huán)境，后續(xù)可深度挖掘和有效轉(zhuǎn)化赤水河流域良好生態(tài)環(huán)境蘊(yùn)含的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，積極發(fā)展生態(tài)型農(nóng)業(yè)、綠色化工業(yè)和生態(tài)旅游業(yè)，推進(jìn)綠色城鎮(zhèn)建設(shè)。