徐旭升

(玉環(huán)市博物館，浙江 玉環(huán) 317600)

1 電站原理與歷史概況

潮汐能是月球引力磁場(chǎng)和太陽磁場(chǎng)等由其他天體共同形成的強(qiáng)大引力使海洋水位發(fā)生潮汐變化而產(chǎn)生的能量。潮汐發(fā)電系統(tǒng)是通過人工在海灣口或者潮河口構(gòu)筑一道堤壩，從而與海隔開形成水庫(kù)，漲潮時(shí)庫(kù)外水位高于庫(kù)內(nèi)水位，落潮時(shí)庫(kù)內(nèi)水位高于庫(kù)外水位，利用閘門對(duì)水流進(jìn)行控制，使?jié)q潮時(shí)進(jìn)入和落潮時(shí)泄出水庫(kù)的海水推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，這種發(fā)電方式叫作潮汐發(fā)電[1]。

自從20世紀(jì)中期開始，國(guó)家先后在我國(guó)內(nèi)地海域新建改造了一大批小型的海上人工潮汐電站，至70年代中期，在沿海地區(qū)共建成潮汐電站11座，其中有4座長(zhǎng)期運(yùn)行，并有良好的效果，這里面就包括了海山潮汐電站。海山潮汐電站位于玉環(huán)市海山鄉(xiāng)南灘村，20世紀(jì)70年代初，海山鄉(xiāng)當(dāng)?shù)厝罕姙榻鉀Q海島用電問題所建，于2011年1月被浙江省人民政府公布為省級(jí)文物保護(hù)單位。與溫嶺江廈潮汐電站的雙向不同，海山潮汐電站是我國(guó)迄今唯一的雙庫(kù)單向[2]、全潮發(fā)電以及進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)模較小的潮汐電站，為我們國(guó)家對(duì)潮汐能的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，曾榮獲聯(lián)合國(guó)“科技創(chuàng)新之星”獎(jiǎng)和浙江省中小水電站關(guān)鍵技術(shù)成果獎(jiǎng)。潮汐發(fā)電示意圖如圖1所示。

2 電站結(jié)構(gòu)與功能布局

2.1 概 述

海山潮汐電站主要由堤壩、上下庫(kù)區(qū)、進(jìn)水閘、泄水閘、控制閘、發(fā)電廠、沖淤閘以及附屬建筑等組成,從總體格局來看包括上庫(kù)、下庫(kù)。上庫(kù)設(shè)有進(jìn)水閘(南進(jìn)水閘和北進(jìn)水閘)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)的上水以及清洗淤泥等功能；下庫(kù)則包含了泄水閘以及泄水洞；泄水渠以及控制閘設(shè)在上下庫(kù)的中間，控制閘對(duì)水輪機(jī)尾在水位較低時(shí)排向大海進(jìn)行控制，水位較高時(shí)流入下庫(kù)。

潮汐電站的水頭隨潮位變化迅速,水輪機(jī)需長(zhǎng)期在較大的水頭范圍內(nèi)運(yùn)行[3]，江廈潮汐電站采用的是單庫(kù)雙向運(yùn)行方式，而海山潮汐電站采用的則是雙庫(kù)單向發(fā)電，并具有特色的運(yùn)行方式，即在上下庫(kù)之間設(shè)置了排水渠道及控制閘。電站運(yùn)行中包括進(jìn)水、等候、發(fā)電和排水等4種工況，進(jìn)水以及等候和正常的潮汐電站沒有區(qū)別，可是在發(fā)電以及排水時(shí)有特別大的不同，由于不同的海潮位，則形成了下面這4種發(fā)電排水的過程[4]，即：1)外?！M(jìn)水閘→上庫(kù)→控制閘→下庫(kù)；2)上庫(kù)→控制閘→下庫(kù)；3)上庫(kù)→控制閘→下庫(kù)→排水洞→外海；4)上庫(kù)→排水渠→泄水閘→外海(圖2)。

2.2 各功能區(qū)狀況分述

2.2.1 庫(kù) 區(qū)

海山潮汐電站的庫(kù)區(qū)是圈圍灘涂水域而形成水庫(kù)，上庫(kù)25.33 ha(發(fā)電蓄水庫(kù)，目前因部分庫(kù)面用于養(yǎng)殖，實(shí)際發(fā)電庫(kù)面約為12 ha)、下庫(kù)2.53 ha(高平潮前后尾水泄蓄調(diào)節(jié)水庫(kù))；庫(kù)區(qū)海塘堤頂高程為5.70～6.05 m。庫(kù)區(qū)堤壩原為塘泥灘涂淤泥填筑而成，現(xiàn)狀上下庫(kù)之間庫(kù)區(qū)堤壩仍為塘泥填筑，但是上庫(kù)外側(cè)沿海面為當(dāng)?shù)貕K石砌筑而成，海塘堤壩上端為鋼筋混凝土砌筑。

庫(kù)區(qū)基本上保存較好，但是淤泥堆積嚴(yán)重，潮水帶來的泥沙長(zhǎng)期淤積，使發(fā)電庫(kù)區(qū)容積減小，影響蓄水發(fā)電。

2.2.2 泄水渠與泄水洞

下庫(kù)泄水渠道為梯形斷面，渠長(zhǎng)約40 m，底高程為-1.87 m，底寬 6.5 m，頂部寬13 m，縱坡1.25/100，發(fā)電尾水高程在-1.0～-1.5 m。下庫(kù)泄水洞斷面形狀下部為矩形上部為拱形，進(jìn)口處底寬約2 m，出口處約3 m，底高程-1.95 m。

2.2.3 閘 口

根據(jù)閘口功能的不同可以劃分成進(jìn)水閘、控水閘、泄水閘、沖淤閘等。閘口基本上為20世紀(jì)70年代建設(shè)，閘口處閘門混凝土閘板被銹蝕，局部混凝土剝落碳化。閘口設(shè)備陳舊，磨損老化嚴(yán)重?？刂崎l上部建筑青磚松動(dòng)，局部破損，結(jié)構(gòu)存在較大的安全隱患。排水渠閘上建筑瓦片破損，破損率達(dá)10%。沖淤閘混凝土碳化，混凝土保護(hù)層剝落，鋼筋腐蝕。

2.2.4 堤 壩

海山潮汐電站堤壩屬于土石壩，上面為混凝土壓頂，壩體分兩種，分別為漿砌塊石壩體和鋼筋混凝土壩體。潮汐電站區(qū)域最高潮位為4.44 m，堤壩壩頂高程為5.70～6.05 m(圖3,圖4)。

圖4 進(jìn)水閘與沖淤閘之間和靠近進(jìn)水閘一側(cè)堤壩斷面圖

2.2.5 發(fā)電廠房

發(fā)電廠房經(jīng)過幾次改造，現(xiàn)狀的發(fā)電廠房為20世紀(jì)90年代改建，為2層建筑，建筑面寬10.2 m、進(jìn)深11.2 m、高9.16 m的二層磚混坡屋頂建筑，建筑外刷藍(lán)色涂料，屋頂為綠色波形瓦，窗為棕色鋁合金窗，主機(jī)房區(qū)門為鋼制雙開大門，其他門為木門。建筑內(nèi)設(shè)2臺(tái)2×125 kW，年發(fā)電量達(dá)(33～38)×105kW·h，水輪機(jī)型號(hào)為GTK114-LM-80，配SF125-14/85型發(fā)電機(jī)，以及控制臺(tái)和高低壓配電室。建筑豎井處以及下部墻基采用塊石砌筑。

發(fā)電廠房建筑外觀保存狀況較好，但是廠房主要核心內(nèi)容，發(fā)電設(shè)備自1996年改造以來，運(yùn)行至今，電站主要電氣設(shè)備均已磨損和嚴(yán)重老化，絕緣性能降低，設(shè)備老化，會(huì)對(duì)電站的安全運(yùn)行造成很大的影響。

2.2.6 附屬建筑

潮汐發(fā)電站在歷次的改擴(kuò)容中，由于人員以及設(shè)備、養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)等的增加，附屬設(shè)施有附屬辦公大樓等。辦公大樓為一幢4層混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑，外飾白色涂料，鋁合金窗以及木門平屋頂建筑，占地面積222 m2，建筑面積780 m2，建筑高度15.59 m。建筑內(nèi)部功能主要為辦公使用，部分房間內(nèi)墻上陳列布置著海山潮汐電站發(fā)展歷史文學(xué)以及歷史照片，還有獲得的獎(jiǎng)狀等內(nèi)容。辦公大樓建筑保存狀況較好，外墻面粉刷局部脫落，門窗、屋面以及結(jié)構(gòu)主體均保存較好。

潮汐電站中還有兩幢行列式并排的彩鋼板簡(jiǎn)易建筑，這兩幢建筑是樂清灣跨海大橋項(xiàng)目部工程用房，兩幢建筑的建筑尺寸均為19.6 m×6.6 m×6.9 m(長(zhǎng)×寬×高)，建筑五開間，鋁合金門窗、鋼質(zhì)門、屋面紅色彩鋼瓦、白色涂料墻面。建筑內(nèi)部為員工宿舍以及洗澡間、食堂等。建筑保存狀況殘損較嚴(yán)重，兩幢建筑屋頂均已破損，破損率達(dá)30%，墻面粉刷局部發(fā)霉發(fā)黑，二層走廊處彩鋼板局部剝落。

入口崗?fù)? m×4.2 m×3.3 m(長(zhǎng)×寬×高)的白色平屋頂磚混結(jié)構(gòu)建筑，主要是為門衛(wèi)管理人員使用。入口崗?fù)そㄖ４鏍顩r較好，除了建筑屋面長(zhǎng)滿綠植外，其余均未見破損情況。

2.3 文物保護(hù)范圍內(nèi)以及建設(shè)控制地帶內(nèi)其他建筑分布情況

2014年9月16日，海山潮汐電站經(jīng)浙江省人民政府發(fā)文批復(fù)保護(hù)范圍和監(jiān)控地帶(圖5)。

圖5 海山潮汐電站保護(hù)范圍及建設(shè)控制地帶

2.3.1 建筑類分布情況

海山潮汐電站文物保護(hù)范圍內(nèi)主要有25幢1～3層的居民建筑以及廠房種植大棚、棚架等構(gòu)筑物，大多建于20世紀(jì)80-90年代，建筑層高不高。而建設(shè)控制地帶內(nèi)則有 18 幢建筑以及構(gòu)筑物，建造年代較晚，建筑層高相對(duì)較高，質(zhì)量也較好。

2.3.2 周邊道路與周邊環(huán)境布局情況

海山潮汐電站周邊道路環(huán)境從19世紀(jì)60-70年代衛(wèi)星圖片以及與2020年衛(wèi)星圖片對(duì)比中可以明顯看出，潮汐電站周邊道路基本上沒有改變，環(huán)境變動(dòng)也不多，只是在潮汐電站東側(cè)南灘村一側(cè)增加了一些居民住宅以及蔬菜種植大棚等。自2006年起，在潮汐電站南側(cè)以及西側(cè)的灘涂上新開墾種植了紅樹林等植物，形成紅樹林帶植物景觀。

3 保護(hù)利用建議

3.1 文化價(jià)值

潮汐能是一種綠色清潔能源，和我國(guó)的可再生能源相關(guān)政策匹配，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措，能夠讓環(huán)境污染得以減少，讓生態(tài)環(huán)境得以改善，對(duì)人與自然和諧發(fā)展有著特別重要的影響。而且這種能量是可以再生的[5]，所產(chǎn)生的社會(huì)效益也十分顯著。國(guó)家在19世紀(jì)70年代保存完整并且數(shù)目不多的潮汐電站就包括了海山潮汐電站，它擁有良好的綜合單向、雙庫(kù)、持續(xù)發(fā)電以及水產(chǎn)養(yǎng)殖功能，有很強(qiáng)的地域特征以及豐富的文化內(nèi)涵，其研究?jī)r(jià)值以及示范意義十分重要。

3.2 保護(hù)利用原則

3.2.1 全線保護(hù)和重點(diǎn)展示相結(jié)合

在庫(kù)區(qū)以及閘口等有特色的地方，應(yīng)加以特別的保護(hù)和展示；庫(kù)區(qū)的堤壩可以與景觀綠地慢行系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)設(shè)立部分標(biāo)識(shí)牌對(duì)潮汐電站文化進(jìn)行解讀，并且?guī)靺^(qū)不僅是電站的組成部分，更是海島旅游景觀海島村莊現(xiàn)代化建設(shè)的一景；庫(kù)區(qū)堤壩上嚴(yán)禁種植高大喬木，因?yàn)槠涓禃?huì)對(duì)庫(kù)區(qū)堤壩本體造成新的破壞。

3.2.2 重點(diǎn)保護(hù)和文化突出相結(jié)合

潮汐電站保護(hù)應(yīng)該注重潮汐電站的科研、歷史、發(fā)展軌跡、生態(tài)等因素，充分體現(xiàn)其自身的文化特性；對(duì)保存完好的庫(kù)區(qū)堤壩和發(fā)電廠根據(jù)潮汐電站的特性進(jìn)行改造提升，清除疏浚庫(kù)區(qū)堆積的淤泥，讓庫(kù)區(qū)的發(fā)電蓄水功能得以更好發(fā)揮；對(duì)老舊設(shè)備進(jìn)行更新迭代，讓潮汐電站的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究得到持續(xù)發(fā)展。

3.2.3 深化保護(hù)和宣傳教育相結(jié)合

潮汐電站保護(hù)應(yīng)利用各種傳媒手段，加強(qiáng)宣傳力度，擴(kuò)大其知名度，使保護(hù)觀念深入人心；建議由水利、文化部門聯(lián)合制作宣傳展示牌，予以宣傳和保護(hù)，接受社會(huì)監(jiān)督；同時(shí)通過微信、視頻等方式，提升民眾的保護(hù)意識(shí)。把海山潮汐電站作為科普宣傳的主陣地[6]，制作水文化遺產(chǎn)保護(hù)宣傳片并在電視臺(tái)公益欄目中播放，在報(bào)紙上刊發(fā)水文化遺產(chǎn)專欄等，讓老百姓特別是青少年逐漸對(duì)水文化遺產(chǎn)逐漸產(chǎn)生興趣，培養(yǎng)科技創(chuàng)新和遺產(chǎn)保護(hù)利用的意識(shí)。

3.2.4 開發(fā)平臺(tái)和建立數(shù)據(jù)相結(jié)合

在政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型大背景下，聚焦業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享[7]，打造大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下水文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)。數(shù)字化保護(hù)是一種現(xiàn)代化的虛擬保護(hù)手段，具有數(shù)據(jù)全面、檢索便捷、管理高效等特性，對(duì)于潮汐電站這類占地范圍廣的文化遺產(chǎn)特別適合。潮汐電站數(shù)字化保護(hù)核心是建立潮汐電站電子資料數(shù)據(jù)庫(kù)，包括電站的工程數(shù)據(jù)，例如設(shè)備型號(hào)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、潮位、庫(kù)區(qū)堤壩結(jié)構(gòu)、材料尺寸、工程地質(zhì)條件和修復(fù)技術(shù)等，也包括與其相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)數(shù)據(jù)，如科研實(shí)驗(yàn)、庫(kù)區(qū)養(yǎng)殖產(chǎn)出和發(fā)電輸出經(jīng)濟(jì)價(jià)值等，通過整理分析與篩選梳理，在初步了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行核實(shí)和查驗(yàn)。

3.2.5 資料整理和開展研究相結(jié)合

在開展歷史研究和現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)文獻(xiàn)資料的收集和整理工作，理清電站現(xiàn)狀、營(yíng)造結(jié)構(gòu)、發(fā)電設(shè)備現(xiàn)狀情況等，展示潮汐電站所反映的歷史文化信息，弘揚(yáng)人類克服困難，向大自然要資源的艱苦奮斗精神；開展相關(guān)研究工作，如潮汐電站運(yùn)行特性研究、設(shè)置雙庫(kù)對(duì)提高發(fā)電量的效果研究、水輪機(jī)各部件不同材質(zhì)耐海水腐蝕性試驗(yàn)、小型豎井貫流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)研究、豎井機(jī)組降噪研究和潮汐電站機(jī)組變速運(yùn)行特性研究[8]等眾多專題，為大規(guī)模推廣潮汐能積累經(jīng)驗(yàn)。

3.3 保護(hù)展示建議

依據(jù)上述原則，并參考海山潮汐電站的功能特質(zhì)、結(jié)構(gòu)布局以及保護(hù)現(xiàn)狀，建議對(duì)其利用保護(hù)展示可以分為三部分。

1) 對(duì)潮汐電站核心發(fā)電設(shè)備閘口設(shè)備進(jìn)行更新迭代，發(fā)電廠房根據(jù)發(fā)電廠的工藝生產(chǎn)特點(diǎn)，新的機(jī)器設(shè)備對(duì)空間環(huán)境要求，對(duì)老的發(fā)電廠房進(jìn)行改造擴(kuò)建。改造的發(fā)電廠房應(yīng)延續(xù)老廠房的建筑風(fēng)貌。

2) 20世紀(jì)90 年代建設(shè)的兩幢建筑(主要為住宿以及辦公功能)屬于附屬設(shè)施，與潮汐電站的科學(xué)價(jià)值歷史價(jià)值關(guān)聯(lián)度薄弱，因此建議對(duì)這兩組建筑進(jìn)行改造改建，改造為海山潮汐電站展覽館。展覽館主要功能為文化遺產(chǎn)展示和潮汐研學(xué)活動(dòng)使用，讓公眾認(rèn)識(shí)了解潮汐電站這一類水文化遺產(chǎn)的有關(guān)知識(shí)[9]。展覽館的展示內(nèi)容可分為四大塊內(nèi)容，分別為老機(jī)組展示、海山歷史展示、潮汐科普教育空間展示、潮汐能未來科技展示，縮短人與水文化遺產(chǎn)之間的距離，營(yíng)造公民廣泛關(guān)注并積極參與水文化遺產(chǎn)保護(hù)的社會(huì)氛圍。

3) 在尊重潮汐電站發(fā)電利用的基礎(chǔ)上，因地制宜，深挖歷史文化內(nèi)涵，發(fā)揮特色優(yōu)勢(shì)，打造獨(dú)具海島地方色彩的文化遺產(chǎn)品牌和重要名片，發(fā)展特色旅游，做好點(diǎn)、線、面結(jié)合的文章，擴(kuò)大資源開發(fā)利用市場(chǎng)，大力發(fā)展精品文化線路旅游，統(tǒng)籌好經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技創(chuàng)新和遺產(chǎn)保護(hù)的關(guān)系，造福玉環(huán)子孫后代。