廣西中小型水電站生態(tài)流量監(jiān)測現狀及研究

王曉磊，陳 響，周澤江，黃志剛

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

0 引言

生態(tài)流量是維系河流生物多樣性的基本流量，是維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康的保證流量，維持著河流河道的形態(tài)穩(wěn)定，確保了河流污染物降解速率滿足水質要求[1]。建國以來，廣西水利水電工程建設發(fā)展迅速，尤其是中小型水電站增長態(tài)勢尤為明顯，為促進地方經濟和社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用的同時，由于受當時社會歷史條件、工藝水平、技術水平、管理制度等方面限制，生態(tài)流量設施建設未能跟上步伐，造成無法下泄生態(tài)流量或下泄不足，不可避免地對生態(tài)產生了不利影響，在一定程度上造成個別河段、部分時間段的缺水現象。

黨的十八大以來，黨中央高度重視生態(tài)文明建設，將水生態(tài)放在生態(tài)文明建設突出位置，對水資源保護管理做出重要部署[2-3]。早在2015年，國務院發(fā)布“水十條”，其主要內容之一就是確保河流生態(tài)流量下放滿足生態(tài)用水需求。2020年，水利部印發(fā)《關于做好河湖生態(tài)流量確定和保障工作的指導意見》，再次強調必須切實加強河湖生態(tài)流量確定和保障工作。同時，中小型水電站生態(tài)流量監(jiān)測也是落實最嚴格水資源管理制度的重要舉措之一，是加強水資源管理監(jiān)控能力建設的有效途徑，準確掌握生態(tài)流量信息，對推動水資源科學合理有序開發(fā)具有重要意義[4-5]。

本文通過對廣西中小型水電站基本情況及生態(tài)流量監(jiān)測現狀進行調查、梳理、分析，提出中小型電站生態(tài)流量監(jiān)測相應建議，為廣西中小型電站生態(tài)流量監(jiān)測工作提供參考。

1 概況

廣西屬亞熱帶季風氣候區(qū)。全年受海洋暖濕氣流和北方變性冷氣團的交替影響，氣溫較高，熱量豐富，雨量充沛，夏濕冬干，雨熱同季，采用1956—2016 年共51 年同步水文系列統(tǒng)計分析，廣西全區(qū)多年平均降水量為3 657.8億m3，多年平均降水為1 545.6 mm[6]。河流水系發(fā)達，集水面積超過100 km2的河流678條，超過200 km2的河流361條，超過500 km2的河流有157條，超過1000 km2的河流有80條。根據全國第三次水資源調查評價成果，廣西1956—2016 年多年平均地表水資源量1 899.2 億m3，地下水資源總量為462.03億m3。

2 電站建設情況

2.1 總體情況

根據我國現行《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》（SL 252-2000），電站總裝機容量在2.5萬～25 萬kW 之間為中型電站，電站總裝機容量小于2.5萬kW為小型電站[7]。據調查，截至2020年底，全區(qū)中小型電站共計2408座，其中中型電站45座，小型電站2363 座，總裝機容量919.29 萬kW。從電站數量上看，小型電站占比98.1%，中型電站占比1.9%；從裝機容量來看，小型電站占比41.1%，中型電站占比58.9%。總體來看，小型電站雖然數量較多，但由于規(guī)模較小，總裝機容量小于中型電站。

2.2 地市分布情況

廣西中小型電站分布較為廣泛，涉及全區(qū)14個地市（見表1）。受地勢、降雨、用電需求等客觀條件影響，各地市電站分布極為不均，其中，中小型電站數量最多的為桂林市，共810 座，占全區(qū)總數量的33.64%，數量最少的為北海市，僅21座，占全區(qū)總數量的0.87%。從各地市分布來看，全區(qū)中小型水電站主要分布在桂林、玉林、百色、賀州等四個地市，四市數量之和占全區(qū)總數量的67.82%。

表1 各地市電站分布情況表

2.3 建設年份分布情況

經統(tǒng)計，明確建設年份的水電站共計2003 座，按照10年劃分為一個建設區(qū)間，將中小水電站建設年份劃分為1960 年以前、1960—1970 年、1970—1980 年、1980—1990 年、1990—2000 年、2000—2010 年、20210 年以后等7 個建設區(qū)間。廣西中小水電站建設年份分布情況統(tǒng)計表見表2。從表2可以看出，廣西中小水電站建設峰值出現在2000—2010年區(qū)間，占全區(qū)總數量的48.1%，接近全區(qū)總數的一半；全區(qū)96.4%的中小水電站于2010年以前建成，2010年后建成的水電站僅占3.6%。

表2 廣西中小水電站建設年份分布情況統(tǒng)計表

2.4 電站開發(fā)方式情況

根據開發(fā)方式不同，廣西中小水電站主要有引水式水電站、壩式水電站、混合式水電站等3 種類型，其中，引水式水電站為主要開發(fā)方式，共1879座，占全區(qū)總數量的78%，壩式水電站有463 座，占全區(qū)總數量的19%，混合式水電站66 座，僅占全區(qū)總數量的3%。不同開發(fā)方式的電站之間數量差別巨大，主要是由于廣西地貌條件所致，桂北地區(qū)和桂南部分地區(qū)多為山區(qū)，水頭落差較大，較為適合引水式電站開發(fā)。

2.5 生態(tài)流量下泄設施及監(jiān)測設備建設情況

根據資料收集及現場調研情況，廣西建有生態(tài)流量下泄設施的中小水電站有272 座，生態(tài)流量下泄主要通過閘門、自流孔、溢洪道、溢流孔、發(fā)電底孔等工程設施，少量電站設有專用的生態(tài)流量下泄孔、下泄管道。建有生態(tài)流量下泄設施的中小水電站中，僅有17 座建設了生態(tài)流量下泄監(jiān)測設施，占全區(qū)總數量的0.7%，主要為建于大江大河上的河床式電站，監(jiān)測信息僅傳輸至電站管理房或電站管理單位。

2.6 水資源論證報告編制情況

根據現場調研及收集資料情況，廣西已編制水資源論證報告或正在編制中的中小水電站有858座，占全區(qū)總數量的36%，大部分中小水電站仍未編制水資源論證報告，其中桂林、百色、賀州等三個地市已編制或正編制的數量最多，共計667座，約占已編制或正在編制總數的78%，與電站地市分布情況基本一致。

3 電站建設管理存在的主要問題及原因分析

（1）早期水資源開發(fā)利用缺乏生態(tài)保障方面管控，導致忽視生態(tài)流量問題。廣西河網密布，地表水資源十分豐富，為充分開發(fā)利用好水力資源，全區(qū)先后在不同階段興建了大量的中小型電站。但當時的水能資源開發(fā)等相關審批制度尚不健全，部分建設的電站未經過水資源論證等前期工作的論證，甚至極少部分未履行建設項目的設計、審批等程序，造成河流的水能資源開發(fā)缺乏科學性和合理性等方面的論證，導致了河流的無序開發(fā)。此外，早期全區(qū)河流開發(fā)利用方面，較多的強調發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等經濟效益功能，一定程度上忽略了對生態(tài)、社會環(huán)境方面的保護需求，造成了電站開發(fā)方案設計不合理、攔河建筑物的設置和運行完全沒有考慮生態(tài)用水需求等問題，造成了河道生態(tài)用水的短缺，從而帶來了生態(tài)環(huán)境問題[8]。

（2）生態(tài)流量監(jiān)管體制機制不完善，傳統(tǒng)開發(fā)觀念難改變。生態(tài)流量監(jiān)管工作涉及水利、環(huán)保等多個部門，不同監(jiān)管部門的監(jiān)管內容、職責各不相同，導致生態(tài)流量監(jiān)管工作存在空白或交叉區(qū)域。同時，生態(tài)流量監(jiān)管工作缺乏有效的規(guī)范、制度、獎懲、管理辦法等相關機制體制，加之長久以來形成的粗放式開發(fā)觀念難以轉變，最終造成電站管理單位在調度運行時，過分強調了經濟利益，忽視了對于河流生態(tài)效益的保障[9]。

（3）生態(tài)流量下泄目標未設定，電站主動下泄生態(tài)流量意識薄弱[10-11]。根據本次調查分析結果，廣西六成以上的中小水電站未經過水資源論證，而論證報告中明確下泄生態(tài)流量具體數值的水電站更是少之又少，生態(tài)流量下泄目標的不確定，使得部分有意愿下泄生態(tài)流量的中小水電站無法控制下泄水量。廣西中小水電站主要開發(fā)方式是引水式電站，該部分電站通常建設在山區(qū)性河流上，加之廣西降雨時空分布不均，在水量較少的月份，通常采用蓄水發(fā)電，為確保水電站的收益，基本無流量下放。由于目前廣西暫無補償或激勵政策，中小水電站管理單位主動下泄生態(tài)流量意識和意愿不強。

（4）生態(tài)流量監(jiān)測設施建設不足，水電站管理能力水平有限[12]。廣西中小水電站中96.4%建于2010年以前，而全國自動化采集技術大批量運用于水利行業(yè)是在2010年之后，且前端監(jiān)測感知站點的前期建設重點主要在防洪、水資源等業(yè)務領域，黨的十八大以后，生態(tài)文明建設被提升至國家層面，生態(tài)流量也越來越受到重視，但由于監(jiān)測站點建設和電站改造的投資較大、低水位低流量監(jiān)測技術難度大、監(jiān)測數據準確可靠性仍需驗證等客觀原因，截至目前，下泄生態(tài)流量監(jiān)測仍未能全面鋪開。同時，大部分中小水電站建站位置較為偏僻，工作人員通常僅僅具備看管能力，不具備專業(yè)技術能力，水電站科學管理較為困難。

4 建議與措施

（1）完善水資源開發(fā)審批制度，建立明確管理機制。嚴格貫徹落實最嚴格水資源管理制度，完善廣西中小水電站水資源開發(fā)審批相關法律方法、規(guī)章制度，使水電站開發(fā)利用水資源有法可依、有規(guī)可循，明確水資源開發(fā)利用設計和審批過程與規(guī)范，對不合理的水資源開發(fā)利用申請及以犧牲生態(tài)換取經濟效益的行為進行制止與制裁。水行政主管單位需建立明確的管理制度，確定相關管理單位的管理職責，設定生態(tài)流量下泄的約束目標，對未進行水資源論證或未通過的、不符合國家產業(yè)發(fā)展政策及方向的水電站，一律不予批準取水，從源頭禁止中小水電站存在的過度開發(fā)、無序利用等行為。

（2）充分發(fā)揮多方監(jiān)督作用，探索補償激勵制度。聯(lián)合自然資源、生態(tài)環(huán)境等生態(tài)流量監(jiān)管涉及的相關部門，加強各部門之間交流溝通、協(xié)同作業(yè)，暢通社會監(jiān)督舉報渠道，充分利用多方力量，實現生態(tài)流量監(jiān)管工作的多方聯(lián)動、全面監(jiān)督，及時發(fā)現生態(tài)流量相關問題，履行監(jiān)督管理職責。探索建立生態(tài)流量下泄的補償或激勵機制，如給予經濟方面補償或稅收方面優(yōu)惠等，以提高水電站管理單位下放生態(tài)流量的積極性，破解水電站管理單位不愿意下放生態(tài)流量的難題，逐步形成水電站建設前必須考慮生態(tài)流量下泄的良好意識，實現水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

（3）加快前端監(jiān)測站點建設，實現監(jiān)測信息實時采集。通過建設生態(tài)流量實時監(jiān)測站點，運用自動化信息采集技術，能夠有力解決生態(tài)流量是否下放、下放多少的現狀問題，實現生態(tài)流量下放全面掌握和有效溯源[13]。針對各水電站不同的現狀條件，采用不同的監(jiān)測方式，對有水工建筑物的渠（河）道的站點，采用水工建筑物法測流；對渠（河）道寬度大于200 m的斷面，采用流速面積法，設備選擇超聲波時差法流速儀；對渠（河）道寬度為20～200 m的斷面，采用流速面積法，設備選擇超聲波時差法流速儀或聲學多普勒剖面流速儀（ADCP）；對寬度1～20 m 的渠（河）道，10 m 以內的優(yōu)先采用超聲波明渠流量計（時差法或多普勒法），也可選擇雷達流量計或單點水位流量關系法測流；對寬度1～5 m的渠（河）道，如現場土建施工條件方便，可選用堰槽法測流；對于渠（河）道形狀不規(guī)整，河道內礁石較多或監(jiān)測環(huán)境較惡劣，無法采用設備進行精確的流量監(jiān)測，采用圖像識別法進行定性監(jiān)測；對建有生態(tài)流量放水管的水電站，優(yōu)先采用管道流量計測流。

（4）搭建生態(tài)流量監(jiān)管平臺，提升智慧化管理水平。隨著新一代信息技術的飛速發(fā)展，各行各業(yè)融合信息化技術，發(fā)展數字化產業(yè)已成為大趨勢。為更好的做好生態(tài)流量監(jiān)督工作，融合物聯(lián)網、云計算、大數據等新興技術，搭建廣西中小水電站生態(tài)流量監(jiān)管平臺，主要包括數據庫、應用支撐、軟件系統(tǒng)建設等方面內容，提供生態(tài)流量監(jiān)測信息在線的處理、展示、遠程遙控及監(jiān)控預警等功能服務。通過平臺的建設，為中小水電站生態(tài)流量監(jiān)管工作提供基礎技術支撐，有力提升智能化智慧化能力和水平，增強相關決策的科學性。

（5）加大電站下游生態(tài)保護宣傳，提高生態(tài)保護意識。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央以前所未有的力度抓生態(tài)文明建設，“綠水青山就是金山銀山”理念廣泛傳播，生態(tài)環(huán)境保護關乎可持續(xù)發(fā)展、高質量發(fā)展的實現，其意義重大。廣西中小電站下泄生態(tài)流量與否，對下游生態(tài)環(huán)境，尤其生物多樣性存在極大影響，必須不斷加大電站下游生態(tài)環(huán)境保護的宣傳力度，糾正犧牲生態(tài)、發(fā)展經濟的錯誤發(fā)展觀念，切實貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念和“五位一體”總體布局，大力提升電站管理單位生態(tài)保護意識。

5 結語

隨著生態(tài)文明建設、鄉(xiāng)村振興建設的不斷深入，對廣西中小水電站生態(tài)流量下放的需求越來越迫切，結合綠色發(fā)展理念，開展綠色水電站建設，對電站下游的生態(tài)環(huán)境保護具有重要作用。廣西中小水電站數量眾多，其在局部區(qū)域供電，對協(xié)助解決農村地區(qū)穩(wěn)定可靠供電有著重要意義。通過以廣西中小水電站為研究對象，摸清了全區(qū)中小水電站建設與管理家底，歸納分析了影響生態(tài)流量下放的問題與原因，為廣西中小水電站綠色發(fā)展提出了建議與看法，同時為廣西中小水電站科學發(fā)展提供參考。