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1農村水電樞紐布置

開發河川水利資源時,為了控制和支配水流,達到綜合利用水資源發電的目的,常需要在適當河流地段修建幾種不同類型和功能的水工建筑物,這些建筑物的綜合體稱為水電樞紐。水電樞紐是利用水能資源發電的場所,也是水、機、電的綜合體。農村水電樞紐布置就是根據樞紐任務合理確定樞紐建筑物的類型和數量,同時安排各建筑物在樞紐中的位置、形式和布置尺寸。目前,國內已建農村水電樞紐主要包括擋水建筑物、泄洪建筑物、引水建筑物以及電站廠房這4大部分。這些水工建筑物的布置往往僅考慮經濟效益的好壞,而很少關注其對生態環境造成的負面影響。

2水電樞紐布置的一般原則

1)樞紐布置應考慮施工導流、施工方法和施工進度等,使施工方便,盡量縮短工期,降低工程造價。

2)在滿足建筑物的強度和穩定條件下,盡量降低樞紐總造價和年運行費。

3)將同一工種建筑物布置在一起,各類建筑物布置緊湊。

4)在任何條件下保證建筑物都能正常工作。

5)使部分建筑物早日投產,盡早發揮效益。

6)注意美觀,樞紐的外觀要與周圍環境相協調。水電樞紐布置的一般原則中關于修建水利工程對生態環境的影響分析很少,致使許多已建農村水電樞紐區域的生態環境遭到嚴重破壞,有些破壞甚至是永久性的,無法修復的。因此農村水電在進行樞紐布置時有必要考慮其對生態環境的影響,有必要提出生態環保的農村水電樞紐布置原則。

3生態環保的農村水電樞紐布置原則

農村水電樞紐按集中水頭的不同方法可分為堤壩式和引水式兩種基本方式。堤壩式水電站是由攔河大壩來集中水頭發電的,并直接從壩前取水發電。根據壩和廠房的相對位置,堤壩式水電站又可分為壩后式、河床式、壩內式、廠房頂溢流式、岸邊式和地下式等。引水式水電站在河段上游采用引水建筑物集中天然河道落差形成發電水頭的水電站,其水電樞紐的水頭和水量均由引水道形成和輸送。根據引水道的水力條件,引水式水電站又可分為無壓引水式水電站和有壓引水式水電站。無壓引水采用明渠或無壓隧洞明流引水,適用于中小型水電站。結合生態環境問題,對以上兩種農村水電開發方式的樞紐布置原則進行了研究,提出了以下生態環保的樞紐布置原則。

3.1堤壩式農村水電樞紐布置原則

對于堤壩式小水電,環境友好型的樞紐布置原則主要為壩址和壩型的合理選擇,過魚通道和生態流量下泄孔裝置的添設,以及大壩和廠房的景觀建設。選擇堤壩式小水電攔河壩的壩址時,根據水利樞紐的主要功能,考慮修建樞紐工程可能對整個河流生態環境系統的影響,在盡可能保護原有生態環境系統下選取能達到功能要求的壩址。當經濟效益和生態環境發生矛盾時,要更加注重生態環境的保護,有時可能需要放棄經濟效益較好的壩址,而選取對生態環境影響較小的壩址。對于具有生態環境脆弱敏感因子的河段不可作為壩址。選擇堤壩式小水電攔河壩的壩型時,在滿足地形地質條件下,同時達到水電站功能要求及當地可用材料情況下,壩址區可選擇多種壩型時,需要選擇建壩開挖量少、壩體體積小以及壩肩對兩岸邊坡破壞小的壩型,以減少水利樞紐對生態環境的影響。如某壩址可以建土石壩或拱壩,且位于生態環境比較脆弱的區域,則優先選擇拱壩。對于有洄游性珍稀魚類的小流域,小水電的攔河壩需考慮修建魚道等過魚建筑物。同時為了避免魚類通過尾水渠進入發電廠房造成死傷,在尾水渠布置柵欄。另外,考慮河流的連續性,使河流在修建水利工程后繼續具有生態環境功能,需在攔河壩上布置滿足生態需水量的泄水孔。農村水電工程應與當地自然景觀融合。農村水電壩址一般位于自然環境比較優美的山區,森林覆蓋率高,大壩和廠房的布置需要更多地考慮景觀因素,突破灰色混凝土傳統的僵硬、冰冷的形象和消除人工建筑的痕跡,加強景觀、美學的設計,采用多樣化的建筑形式,使小水電站不僅具有其常見功能,還能成為新的景觀,與自然景觀更加協調。如廠房外立面使用當地材料修建或種植攀爬類植物,部分壩體可采用植被護坡等。

3.2引水式農村水電樞紐布置原則

對于引水式農村水電,引水口應選擇河床比較穩定、河岸比較堅實的河段,不宜設置在支流匯入口,避免支流的干擾;對于河岸一邊引水,考慮引水防砂,可將引水口選在彎曲河段凹岸,考慮下游河段生態需水量進行引水口高程和引水量設計。引水建筑物的設計路徑、長度和引水量要綜合考慮流域特性以及生態環境的要求,盡量不破壞當地河流的水文特征,防止河流局部河段干枯,嚴重影響斷流河段附近區域的公眾生活用水、農業用水、漁業以及生態景觀。另外,還要避免引水建筑物阻礙當地居民出行,可根據實際情況設置簡易通道。引水式水電站需要考慮景觀因素,如在梯形引水明渠兩邊可種植一些水生植物,導流鋼管或混凝土管附近、廠房外立面種植攀爬類植物等。

3.3水電樞紐施工布置原則

水電樞紐施工時不能只考慮縮短工期和節省投資,還要注重生態環境的保護。施工組織設計時可以通過加大投資或者適當延長工期以減少施工擾動對河流水生物、岸邊動植物和人類生活的影響。布置施工區采料場要合理,對廠房、公路以及水工建筑物的建設和挖掘產生大量廢棄的土石方要及時采取工程措施,以免造成水土流失,河道堵塞,嚴重危害河流的生態環境,破壞生物的生活環境。施工開挖會破壞大量的植被,要盡量減少對原有植被的破壞,對挖掘的植被要采取合理的處理措施,如將開挖的植被移植在附近區域。

4結語

通過研究農村水電樞紐布置原則,考慮農村水電樞紐引起的生態環境問題,可得出以下結論。1)開發農村水電樞紐時需要重視生態環境保護,將生態環境保護理念貫穿于農村水電樞紐布置的全過程,達到生態環境保護和農村水電樞紐建設的協調發展。2)生態環保的農村水電樞紐布置原則可提高農村水電樞紐與生態環境的結合度,可指導個性化的農村水電樞紐生態環境方案設計,從而實現農村水電樞紐建設的經濟效應和生態環境的可持續發展。3)任何農村水電樞紐都建設在現有環境之中,不同流域的生態環境情況并不相同,生態環保的農村水電樞紐布置原則需要根據當地實際情況選擇不同的側重點。（本文來自于《小水電》雜志。《小水電》雜志簡介詳見.）

作者：孫慧張靜劉軍單位：長江科學院水利部巖土力學與工程重點實驗室