余進(jìn)忠

(江西省撫州市宜黃縣水電局，江西 撫州 113009)

0 引 言

小水電是解決農(nóng)村用電、促進(jìn)邊遠(yuǎn)山區(qū)扶貧開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)的清潔可再生能源，對(duì)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展與推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)意義重大。然而，受經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平與設(shè)計(jì)條件的制約，我國(guó)早期的水電開(kāi)發(fā)建設(shè)注重經(jīng)濟(jì)效益，片面強(qiáng)調(diào)水能資源的充分利用，忽視了生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，許多小水電站未建設(shè)生態(tài)流量泄放設(shè)施，導(dǎo)致電站下游河段在平水期和枯水期減水甚至斷流，極大地影響河段水生生物生長(zhǎng)和河道排污能力，嚴(yán)重破壞流域生態(tài)系統(tǒng)。為此，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始重視小水電的生態(tài)改造研究。彭文啟等[1]從研究層面和實(shí)踐層面對(duì)小水電河流生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行探討，提出了小水電河流生態(tài)復(fù)蘇保障對(duì)策。劉方亮等[2]通過(guò)對(duì)美國(guó)、瑞士小水電發(fā)展情況的具體剖析，提出了我國(guó)小水電的發(fā)展應(yīng)明確綠色小水電定位、健全小水電生態(tài)環(huán)境保護(hù)機(jī)制等多方面建議。王曉梅等[3]指出了長(zhǎng)三角小水電發(fā)展現(xiàn)狀，剖析存在問(wèn)題，為我國(guó)其他地區(qū)的小水電建設(shè)發(fā)展提供參考和借鑒。

為解決小水電建設(shè)發(fā)展過(guò)程中積累和遺留下來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，降低小水電開(kāi)發(fā)對(duì)局地生態(tài)系統(tǒng)的不利影響，小水電生態(tài)流量泄放設(shè)施的改造已經(jīng)在部分省份開(kāi)展。然而，由于缺少普遍適用的典型案例和相關(guān)技術(shù)研究，改造過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)不明確、規(guī)范不健全、方法不妥當(dāng)?shù)膯?wèn)題日益凸顯[4_5]。同時(shí)，小水電的生態(tài)改造缺乏嚴(yán)格監(jiān)管，管理體制尚不完善，電站管理粗放問(wèn)題突出，生態(tài)流量的泄放受人為隨意性的干擾極大，河段生態(tài)用水仍難以保障。對(duì)此，阮伏水[6]提出需要加強(qiáng)電站生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，開(kāi)展下泄流量監(jiān)控。曾波[7]認(rèn)為需要加強(qiáng)小水電的監(jiān)督管理，健全整個(gè)工程監(jiān)督體系和完善監(jiān)控設(shè)施?？梢?jiàn)，如何做好小水電生態(tài)流量泄放監(jiān)管工作、確保滿足下游河段生態(tài)需水要求，也是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 生態(tài)流量泄放設(shè)施改造方案

為滿足下游河道生態(tài)流量泄放要求，推進(jìn)河流生態(tài)修復(fù)，小型水電站的生態(tài)流量泄放設(shè)施主要有以下6種：生態(tài)泄流孔(槽)、生態(tài)泄流閥、生態(tài)泄流閘、生態(tài)虹吸管、生態(tài)機(jī)組及生態(tài)魚(yú)道。在小水電生態(tài)改造過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)按照不同泄放設(shè)施的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，遵循因地制宜、安全可靠、技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)適用的原則，根據(jù)樞紐布置特點(diǎn)和電站開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行方案比選，選擇最合適的生態(tài)流量泄放設(shè)施。

1.1 生態(tài)泄流孔(槽)

生態(tài)泄流孔(槽)是設(shè)置在壩身或兩岸等適宜部位設(shè)置的無(wú)節(jié)制過(guò)流通道，包括無(wú)壓和有壓兩種型式，適用于泄流能力穩(wěn)定、無(wú)用水調(diào)度要求的情況。壩頂易于開(kāi)槽或引水渠渠首側(cè)向易于開(kāi)孔(槽)時(shí)，宜采用無(wú)壓生態(tài)泄流孔；壩體或兩岸岸坡易于開(kāi)孔時(shí)，宜采用有壓生態(tài)泄流孔。當(dāng)在壩體埋設(shè)無(wú)節(jié)制泄放管泄放生態(tài)流量時(shí)，對(duì)于埋設(shè)深度較淺的生態(tài)泄流管，在不影響建筑物結(jié)構(gòu)的條件下可采用直接開(kāi)挖埋設(shè)；對(duì)于直接開(kāi)挖難度大的情況，經(jīng)方案比較后，可采用非開(kāi)挖定向鉆孔技術(shù)，在壩肩部位鉆孔敷設(shè)泄放管進(jìn)行生態(tài)流量泄放。

無(wú)節(jié)制泄放管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理維護(hù)，能夠最大程度地排除人為干擾，保障生態(tài)流量的長(zhǎng)期泄放。但由于不能控制開(kāi)度，泄放管無(wú)法進(jìn)行流量精準(zhǔn)控制，下泄水量難以興利利用；另外，較長(zhǎng)的泄水管道容易堵塞，泄水管貫穿壩體還可能對(duì)大壩的防滲、抗震安全產(chǎn)生影響。

1.2 生態(tài)泄流閥

生態(tài)泄流閥是設(shè)置在泄流孔或管道上的泄流節(jié)制設(shè)施，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度控制下泄流量，適用于有下泄流量調(diào)節(jié)需求或用水調(diào)度要求的情況。生態(tài)泄流閥的流道可按有壓生態(tài)泄流孔布置，閥門尺寸應(yīng)當(dāng)與作用水頭及有壓生態(tài)泄流孔尺寸相匹配，閥門宜布置在有壓生態(tài)泄流孔末端等易于操作的部位。對(duì)已設(shè)有泄放閥的電站可采取部分開(kāi)啟閥門或增設(shè)旁通放水管的方式進(jìn)行生態(tài)流量泄放；對(duì)設(shè)有錐形閥的電站大壩，可直接利用錐形閥進(jìn)行生態(tài)泄放，并根據(jù)生態(tài)流量要求確定閥門開(kāi)度。對(duì)于設(shè)有閘閥的電站大壩，可增設(shè)旁通放水管，其中水庫(kù)庫(kù)容較大的電站可在現(xiàn)有閘閥后新增閥門，在兩閥門之間增設(shè)旁通放水管，保持原閥門長(zhǎng)期開(kāi)啟，新增閥門關(guān)閉，以保證旁通放水管的生態(tài)流量泄放；水庫(kù)庫(kù)容較小的電站則可在現(xiàn)有閘閥前增設(shè)旁通放水管，并保持原閥門長(zhǎng)期關(guān)閉。旁通放水管一般不設(shè)置節(jié)制裝置，但若水庫(kù)兼具供水、灌溉等功能，可考慮加裝節(jié)制裝置。

采用或改造現(xiàn)有閥門泄放生態(tài)流量方法簡(jiǎn)單，改造成本低，但長(zhǎng)期高速泄流導(dǎo)致的空蝕現(xiàn)象對(duì)泄放管、泄放閥門十分不利，泄流產(chǎn)生的振動(dòng)還易造成建筑物結(jié)構(gòu)疲勞，導(dǎo)致安全隱患。

1.3 生態(tài)泄流閘

生態(tài)泄流閘是設(shè)置在泄流孔、槽上的泄流節(jié)制設(shè)施，通過(guò)調(diào)節(jié)閘門開(kāi)度控制下泄流量。生態(tài)泄流閘包括常開(kāi)狀態(tài)的閘門、設(shè)置在攔河閘頂部的舌瓣閘門、設(shè)置最小開(kāi)度限位裝置的閘門和可鎖定至預(yù)定開(kāi)度的閘門，適用于有用水調(diào)度要求、需要閘門調(diào)節(jié)下泄流量的情況，可以通過(guò)改造已建閘門并采用閘門限位的方式泄放生態(tài)流量。對(duì)于設(shè)有沖沙閘的堰壩引水式電站和壩后引水渠道渠首設(shè)有閘門設(shè)施的引水式電站，可在閘門底部增設(shè)水泥墩來(lái)控制閘門泄放生態(tài)流量；對(duì)于電站大壩設(shè)有放空洞，且布置有允許動(dòng)水中啟閉的深水閘門時(shí)，可通過(guò)閘門行程控制器控制閘門開(kāi)度泄放生態(tài)流量；對(duì)于電站大壩或引水系統(tǒng)設(shè)有泄放閘門或溢洪道閘門，但由于控制設(shè)備不完善通過(guò)調(diào)整閘門開(kāi)度泄放流量存在安全風(fēng)險(xiǎn)的情況；或閘門尺寸較大、通過(guò)現(xiàn)有閘門無(wú)法準(zhǔn)確泄放流量時(shí)，可在現(xiàn)有閘門上設(shè)置門中門或舌瓣門，增設(shè)啟閉設(shè)施，泄放核定生態(tài)流量。

改造閘門進(jìn)行生態(tài)流量泄放能夠充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物，不會(huì)因新增泄水設(shè)施而影響壩體結(jié)構(gòu)，但閘門的啟閉角度難以精確控制，閘門長(zhǎng)期小角度泄流產(chǎn)生的振動(dòng)也可能造成構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)疲勞。

1.4 生態(tài)虹吸管

生態(tài)虹吸管由跨越壩體的一系列串聯(lián)管道和輔助設(shè)施組成，利用虹吸原理將壩(閘)上游側(cè)水體引流至壩(閘)下游側(cè)的泄流設(shè)施，適用于壩體不宜開(kāi)孔、最大虹吸高度不超過(guò)當(dāng)?shù)卦试S的最大真空度的情況。生態(tài)虹吸管進(jìn)水口吸水高程不應(yīng)高于發(fā)電引水建筑物進(jìn)口底板高程，淹沒(méi)深度按《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 285)確定；管道宜采用單一特性的圓形斷面管道，使其便于與閥門連接，且轉(zhuǎn)彎處應(yīng)設(shè)置鎮(zhèn)墩，將管道連接接頭包納在鎮(zhèn)墩內(nèi)，并在頂部“駝峰”處設(shè)置排氣設(shè)施；管道出水口宜采用淹沒(méi)出流的方式，保證最大虹吸高度不應(yīng)超過(guò)當(dāng)?shù)卦试S的最大真空度。

虹吸管施放生態(tài)流量不破壞壩體結(jié)構(gòu)，在施工方便的同時(shí)能夠節(jié)省投資，但該設(shè)施受到壩頂及上游最低水位高程差限制，后期運(yùn)行管理相對(duì)比較復(fù)雜。

1.5 生態(tài)機(jī)組

生態(tài)機(jī)組是以泄放生態(tài)流量為目的、裝設(shè)在壩身、兩岸或壩(閘)附近、在現(xiàn)有設(shè)施無(wú)法保障生態(tài)流量的時(shí)段能夠連續(xù)運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)組，適用于庫(kù)容較大的壩后式電站。通過(guò)生態(tài)機(jī)組進(jìn)行小水電生態(tài)改造時(shí)，應(yīng)確保不影響原建筑物的功能與安全。生態(tài)機(jī)組的引水系統(tǒng)應(yīng)盡量利用現(xiàn)有設(shè)施改造，如施工放空隧洞、壩內(nèi)灌溉管道、放空沖沙管、原發(fā)電引水管增加分支管等；對(duì)于無(wú)法利用現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造的情況，也可采用非開(kāi)挖定向鉆孔技術(shù)、生態(tài)虹吸管技術(shù)新建引水系統(tǒng)。生態(tài)機(jī)組廠房應(yīng)盡量利用原電站廠房，否則新建廠房機(jī)組尾水下泄要滿足壩下游河床不裸露條件。生態(tài)機(jī)組設(shè)計(jì)水頭可直接引用原電站特征水頭，確保選擇的生態(tài)機(jī)組額定水頭在最優(yōu)工況運(yùn)行，復(fù)核最大、最小水頭在生態(tài)機(jī)組允許運(yùn)行范圍內(nèi)，并保證生態(tài)機(jī)組在最小水頭下的最大過(guò)流量滿足生態(tài)流量要求。生態(tài)機(jī)組容量按P=8Q*Hr確定(Q為核定生態(tài)流量，Hr為電站額定水頭)，應(yīng)不小于75 kW，一般安裝1臺(tái)或加裝1臺(tái)備用機(jī)組；為保證機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)生態(tài)流量連續(xù)下泄，應(yīng)設(shè)置泄流措施，在機(jī)組入口和尾水間設(shè)置旁通管道和旁通閥。生態(tài)機(jī)組控制宜采用無(wú)人值守設(shè)計(jì)。

生態(tài)機(jī)組不僅能夠持續(xù)運(yùn)行來(lái)保障下游河道生態(tài)，又能充分利用下泄流量發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益明顯；但生態(tài)機(jī)組投資大、維護(hù)復(fù)雜，且不間斷地運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致機(jī)組水頭變幅較大，長(zhǎng)期下來(lái)還可能引發(fā)水輪機(jī)組振動(dòng)、轉(zhuǎn)輪葉片裂紋、廠房與相鄰建筑物共振等問(wèn)題。

1.6 生態(tài)魚(yú)道

生態(tài)魚(yú)道是承擔(dān)過(guò)魚(yú)任務(wù)并兼顧生態(tài)流量泄放的過(guò)魚(yú)通道，適用于有過(guò)魚(yú)要求且符合魚(yú)道建設(shè)條件的情況。生態(tài)魚(yú)道的建設(shè)應(yīng)符合《水利水電工程魚(yú)道設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(SL 609)的有關(guān)規(guī)定，流量計(jì)算采用寬頂堰過(guò)流量公式進(jìn)行計(jì)算，流量泄放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足最小生態(tài)流量兼顧過(guò)魚(yú)需要的最小流量要求，確保常年過(guò)流，且檢修時(shí)應(yīng)有泄流措施。生態(tài)魚(yú)道的下游出口應(yīng)在壩(閘)下游附近，回水可達(dá)壩址。

生態(tài)魚(yú)道對(duì)于洄游類魚(yú)的繁衍具有重要的意義，同時(shí)結(jié)構(gòu)本身具有一定的景觀價(jià)值，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為困難，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜。

2 生態(tài)流量監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)

節(jié)制類生態(tài)泄流設(shè)施受人為隨意性的干預(yù)影響較大，為加強(qiáng)小水電建設(shè)的監(jiān)督和管理，強(qiáng)化技術(shù)設(shè)備監(jiān)督手段，建立健全小水電生態(tài)流量監(jiān)管系統(tǒng)也顯得尤為必要。

2.1 生態(tài)流量監(jiān)管平臺(tái)

小水電生態(tài)流量監(jiān)管應(yīng)結(jié)合水利部信息化“九大需求”中農(nóng)村水電生態(tài)流量監(jiān)管要求和頂層設(shè)計(jì)，以水利部“小水電清理整改工作管理平臺(tái)”為基礎(chǔ)，建立省市縣級(jí)小水電生態(tài)流量監(jiān)管信息平臺(tái)，為各級(jí)水電行政管理部門開(kāi)展小水電生態(tài)流量確定與管控、生態(tài)流量監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制和保障生態(tài)流量下泄等工作提供一套完整的可視化信息系統(tǒng)解決方案(見(jiàn)圖1)。

圖1中的監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)由省級(jí)生態(tài)流量主管部門統(tǒng)一建立，覆蓋省市縣三級(jí)和各級(jí)水電站企業(yè)，兼具農(nóng)村水電信息管理及生態(tài)流量的在線監(jiān)測(cè)等功能。監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由遙測(cè)終端機(jī)、流量計(jì)(流速計(jì)、水位計(jì))、工業(yè)照相機(jī)等組成，并采取一桿式安裝、太陽(yáng)能供電，或架設(shè)220 V線路作為輔助電源，以保證陰雨天監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠供電。監(jiān)測(cè)設(shè)備主要負(fù)責(zé)完成現(xiàn)場(chǎng)水位、流速、流量及視頻監(jiān)控等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集及傳輸?shù)热蝿?wù)。對(duì)于無(wú)信號(hào)區(qū)域，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋介入附近公網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，也可在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)光纜，確保信息的及時(shí)傳輸。

圖1 生態(tài)流量監(jiān)測(cè)設(shè)備及監(jiān)測(cè)平臺(tái)示意圖

2.2 生態(tài)流量監(jiān)測(cè)類型

水電站生態(tài)流量泄放監(jiān)測(cè)采用動(dòng)態(tài)與靜態(tài)、定性與定量、實(shí)時(shí)與抽檢相結(jié)合的方式，主要分為動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)測(cè)、靜態(tài)圖像監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)流量+動(dòng)態(tài)視頻(靜態(tài)圖像)監(jiān)測(cè)3種監(jiān)測(cè)手段。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)條件好、采用無(wú)節(jié)制生態(tài)泄流設(shè)施的電站，可采取動(dòng)態(tài)視頻或靜態(tài)圖像監(jiān)測(cè)方式，確保監(jiān)測(cè)站具備生態(tài)流量泄放視頻/圖像監(jiān)測(cè)、保存、自動(dòng)上傳省級(jí)平臺(tái)系統(tǒng)等功能(見(jiàn)表1)；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)條件差，無(wú)法通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋接入附近公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的電站，則可采取靜態(tài)圖像監(jiān)測(cè)方式，并采取人工定期讀取數(shù)據(jù)上傳和上級(jí)不定期抽查方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)(見(jiàn)表1)；對(duì)于生態(tài)泄流設(shè)施為有節(jié)制方式或者處于生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)(如重要濕地公園、重要資源保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)等)，應(yīng)采取實(shí)時(shí)流量+動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)測(cè)方式，通過(guò)安裝流量計(jì)或采用標(biāo)準(zhǔn)斷面+水位/流速計(jì)量裝置記錄生態(tài)流量泄放量(安裝水位/流速計(jì)量裝置的電站應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)斷面的水位流量關(guān)系)，并安裝攝像頭實(shí)現(xiàn)全天候動(dòng)態(tài)視頻/圖像監(jiān)測(cè)，確保測(cè)站將實(shí)時(shí)流量和視頻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)保存并上傳省級(jí)平臺(tái)(見(jiàn)表2)。對(duì)于無(wú)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)條件較差的站點(diǎn)，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋接入附近公網(wǎng)改善通信；無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊的站點(diǎn)可將視頻監(jiān)測(cè)改為圖像監(jiān)測(cè)，采取人工定期讀取數(shù)據(jù)上傳和上級(jí)不定期抽查方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。

表1 生態(tài)泄流動(dòng)態(tài)視頻/靜態(tài)圖像監(jiān)測(cè)方式典型設(shè)備配置清單

表2 實(shí)時(shí)流量+動(dòng)態(tài)視頻(靜態(tài)圖像)監(jiān)測(cè)方式典型設(shè)備配置清單

3 改造實(shí)例

3.1 實(shí)例1

工程概況：某中型水庫(kù)的電站大壩為漿砌石雙曲拱壩，最大壩高63.1 m，擬采用沖沙放空洞泄放生態(tài)流量。放空洞位于大壩左側(cè)壩體內(nèi)，進(jìn)口設(shè)置平面鋼閘門檢修門，出口設(shè)置潛孔式弧形鋼閘門工作門，采用液壓式啟閉機(jī)啟閉。經(jīng)原設(shè)計(jì)單位復(fù)核，放空洞出口潛孔式弧形鋼閘門工作門不適合長(zhǎng)期小流量泄流。

圖2 實(shí)例1改造示意圖

改造方案：通過(guò)技術(shù)比較，對(duì)弧形鋼閘門進(jìn)行改造，在門中央對(duì)稱開(kāi)2個(gè)孔，經(jīng)短管引出，出口安裝可調(diào)式減壓閥泄放生態(tài)流量。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，安全可靠且成本較低，在節(jié)省投資的同時(shí)，確保短管和閥門安裝不影響弧形門啟閉及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(見(jiàn)圖2)。

3.2 實(shí)例2

工程概況：某小型電站為引水式電站，在攔水壩設(shè)有鑄鐵沖沙放空閘門，閘門內(nèi)空尺寸為2 m×2 m，設(shè)有10 t螺桿式啟閉機(jī)。經(jīng)核定，電站需要泄放0.03 m3/s生態(tài)流量。

改造方案：初選方案考慮通過(guò)閘門底部增設(shè)水泥墩控制閘門泄放生態(tài)流量，方案改造技術(shù)簡(jiǎn)單，投資小；但由于泄放生態(tài)流量較小，閘門開(kāi)度不易控制，最終方案采用在閘門上開(kāi)孔、焊接無(wú)節(jié)制生態(tài)流量管的方式，保證生態(tài)流量可靠泄放。電站閘門具體改造如下所示(見(jiàn)圖3、圖4)，改造中的閘門開(kāi)度或流量管直徑的確定可參照水利部《小型水電站下游河道減脫水防治技術(shù)導(dǎo)則》(SL/T 796—2020)進(jìn)行計(jì)算。

圖3 實(shí)例2改造平面布置示意圖

圖4 實(shí)例2改造剖面示意圖

3.3 實(shí)例3

工程概況：某水庫(kù)壩址以上控制流域面積166 km2，是1座以防洪、發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)。水庫(kù)電站為壩后式廠房，核定最小生態(tài)流量泄放值為1.11 m3/s，電站多年平均流量5.53 m3/s，生態(tài)流量占年平均流量的20%。

目前電站機(jī)組型號(hào)為HL123—LJ—120，配TSL260/35—20發(fā)電機(jī)，電站額定水頭23.1 m，最大水頭30.2 m，最小水頭17.0 m，機(jī)組單機(jī)額定流量為8.5 m3/s，機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)需要的空載流量約為1.53 m3/s。如果長(zhǎng)期通過(guò)機(jī)組空轉(zhuǎn)泄放生態(tài)流量，既不利于機(jī)組安全運(yùn)行，也不利于電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擬通過(guò)水庫(kù)放空隧洞泄放生態(tài)流量。放空隧洞為水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工時(shí)水庫(kù)放空所建，由進(jìn)水口、洞身段及出口段組成，進(jìn)水口為塔式進(jìn)水口，分別安裝1塊檢修和工作平面鋼閘門，洞身段為長(zhǎng)181 m、直徑1.8 m的圓形斷面，采用鋼筋混凝土全斷面襯砌，出口通過(guò)消力池與下游河道相接。如果采用進(jìn)口工作閘門泄放生態(tài)流量，閘門開(kāi)度小易造成閘門振動(dòng)；另外，電站年利用小時(shí)數(shù)低，機(jī)組停機(jī)時(shí)需要開(kāi)啟閘門泄放生態(tài)流量，機(jī)組運(yùn)行時(shí)需要關(guān)閉閘門，如此往復(fù)造成閘門頻繁啟閉，容易導(dǎo)致閘門止水橡皮磨損。因此，放空隧洞不能滿足長(zhǎng)期泄放生態(tài)流量需求，需進(jìn)行改造。

改造方案：將放空隧洞改造為引水管道，管道出口一分為二，其中一個(gè)分支裝設(shè)放空洞控制閘，維持隧洞水庫(kù)放空功能，兼顧機(jī)組檢修時(shí)生態(tài)流量泄放；另一個(gè)分支依據(jù)1.11 m3/s的生態(tài)流量新建裝機(jī)生態(tài)機(jī)組。具體改造措施如下：

在距離隧洞出口20 m處采用鋼管進(jìn)行引流，鋼管直徑1.7 m，鋼管和隧洞間填充C25鋼筋混凝土。鋼管出口采用“卜”字形分支，主管直徑1.7 m，出口建設(shè)啟閉平臺(tái)，安裝鋼閘門，作為放空洞放空控制閘；分支干管作為發(fā)電引水管，末端出口安裝1臺(tái)1×250 kW臥式水輪機(jī)組作為生態(tài)機(jī)組，尾水并入電站尾水渠，升壓站布置在電站35 kV升壓站內(nèi)，利用原近區(qū)變并網(wǎng)發(fā)電，生態(tài)機(jī)組采用無(wú)人值守設(shè)計(jì)。改造結(jié)束后，工程既滿足了工程長(zhǎng)期泄放生態(tài)流量的要求，又可增加106.9萬(wàn)kW·h的年發(fā)電量(見(jiàn)圖5)。

圖5 改造平面布置示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

為貫徹新時(shí)代農(nóng)村水電綠色發(fā)展要求，小水電開(kāi)發(fā)建設(shè)應(yīng)當(dāng)以綠色發(fā)展為導(dǎo)向、以生態(tài)保護(hù)為原則、兼顧統(tǒng)籌社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境綜合效益。在全國(guó)大力開(kāi)展小水電生態(tài)流量泄放設(shè)施改造之際，本文結(jié)合實(shí)際工程改造案例，對(duì)生態(tài)流量泄放設(shè)施改造方案的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)說(shuō)明，并針對(duì)生態(tài)流量監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)提出了切實(shí)可行的方案，以確保滿足下游生態(tài)環(huán)境需水要求，實(shí)現(xiàn)良好的生態(tài)效應(yīng)，推動(dòng)綠色水電發(fā)展。