愛河流域農村水電增效擴容改造效益分析

侯鐵錚

(遼寧省遼陽水文局， 遼寧 營口 111000)

愛河是鴨綠江支流，發源于遼寧省寬甸滿族自治縣老木垛嶺。愛河上游河段稱為牛毛生河，于寬甸縣灌水鎮納舊帽山河匯入后始稱愛河。愛河流經寬甸滿族自治縣、鳳城市和丹東市振安區，在丹東市振安區的九連城匯入鴨綠江。愛河全長181.95 km，流域面積5 902 km2。牛毛生河(舊帽山河口以上)，河道長48.41 km，多年平均徑流總量4.61億 m3。流域地處遼寧省東部山區，主要為山地，植被較好。

愛河流域多年平均降水量1 021.3 mm。降水量的年際變化大，最多年降水量達1 692.3 mm，最少年降水量僅567.0 mm，相差2倍以上。降雨在年內分配極不均勻，雨量多集中在夏季，6-9月約占全年降水量的77%，其中7、8兩月更為集中，占全年57%左右。愛河流域11-3月為結冰期。

愛河(牛毛生河)河道長48.41 km。河道周圍地表植物較為單一，水域內生態構成簡單，對水源依賴程度相對較低。灌水電站壩址以上流域面積967 km2，多年平均天然徑流量14.61 m3/s。電站建于1958年，裝機容量409 kw，年設計發電量90萬kwh。由于電站是引水式電站，大壩至廠房3.4 km區域內有減脫水河段，其沿線河道兩岸階地現多為農業生態系統和林業生態系統(人工林)，河道附近為半天然草本生態系統，無重要生態敏感區和環境保護目標。愛河(牛毛生河)已建電站現狀情況詳見表1。

表1 愛河(牛毛生河)已建電站現狀情況表

通過灌水電站增效擴容改造，解決電站壩下3.4 km河段減脫水問題。主要采取以下措施：一是在沖沙閘左邊墩處新增設一個放水孔，按要求泄放生態流量；二是修建生態堰壩。通過這兩項措施可較好修復由于灌水電站造成的減脫水河段，該河段生態將得到全面恢復。

1 改造項目情況

1.1 基本情況

灌水電站始建1958年，1961年投產發電。當時裝機容量168 kw，2臺84 kw。1989年進行改造新增1臺200 kw的發電機組，1991年將1臺84 kw的發電機組改造為125 kw的發電機組。現裝機容量為409 kw，3臺發電機組。設計多年平均發電量90萬 kwh，電站庫區庫容261萬 m3。

1.2 改造情況

該電站改造后修復減脫水河段3 400 m。通過在沖沙閘左邊墩處設置一放水孔，滿足生態流量1.46 m3/s的需要，保證河道生態環境。改造前裝機容量409 kw，近3年平均年發電量118萬 kwh，水庫原庫容261萬 m3。改造后裝機容量2 100 kw，設計多年平均發電量485萬 kwh，改造后水庫庫容增至342萬 m3。新增裝機容量1 691 kw，新增年設計發電量395萬 kwh，新增庫容81萬 m3。

1.3 主要建設內容

更換3臺水輪發電機組，1套自動控制保護設備，3臺高壓開關柜，4臺低壓開關柜，2臺升壓變壓器，18孔翻板閘，1座生態堰壩，送出線路2 000 m，加寬澆筑隧洞0.239 km，改造電站廠房面積388 m2。

2 長效機制

2.1 河道生態概況

2.1.1 地表水

地表水監測統計結果分析，各斷面監測因子達到《地表水環境質量標準》，據愛河流域2018年各監測斷面監測數據的結果，采用綜合污染指數法和污染分擔率法進行水環境質量評價，其評定結果表明，愛河水質良好，各項污染因子的年平均值全部達到國家Ⅱ類水域標準。

2.1.2 生態環境現狀

根據保護區土地利用、植被分布、鳥類分布和人為干擾情況，本工程評價范圍內主要為人工植被，包括耕地和人工護堤等，由于人類的長期干擾，評價范圍內的鳥類已不多。

2.1.3 景觀現狀

本工程沿線河道兩岸階地現多為農業生態系統和林業系統(人工林)，河道附近為半天然草本生態系統。

2.2 社會經濟現狀

灌水鎮位于縣城西北部。全鎮總面積407.5 km，耕地面積2.9萬畝，全鎮人口31 189人，轄14個村民委員會，142個村民組，2個居委會，27個居民組。2018年，全縣地區生產總值152.3億元，第一產業28.3億元，第二產業65.9億元，第三產業58.1億元，人均國內生產總值3.54萬元。

2.3 生態放流

灌水電站開發任務單一，其所在愛河流域區域目前生態狀況較為良好，受到人為影響較少。綜合選用生態流量計算方法，結合當地實際情況，最終采用流量歷史法較為符合現實情況，所以最終灌水電站的生態流量取值1.46 m3/s。

2.4 生態設施

灌水電站的生態設施考慮到攔河建筑物的實際布置以及運行情況綜合確定。主要考慮以下三個方案：(1)生態機組，(2)生態基荷，(3)泄水閘孔。

灌水電站為引水式電站，不適合在攔河壩另外設置生態機組，電站設計攔河建筑物水利自動翻板閘與液壓翻板閘沖沙閘，其中水力自控翻板閘無法人工操作控制流量，而液壓翻板閘雖然可以人工操作，但是流量過大，開度為0.1 m時下泄流量達到了7 m3/s，不適宜作為生態放流設施，所以需額外設置生態放流孔，以保證下游河道生態用水需要。

灌水電站大壩下游1 000 m處有一支溝，流域面積1.25 km2，壩下1 700 m處另有一支溝匯入，流域面積5.6 km2，二條支溝均位于壩下脫水段匯入愛河。

在電站河道底高程為159.5 m處，設置一座生態堰壩，采用固賓籠結構，壩高1 m，可以抬高河道內水位，修復河道生態。

2.5 工程運行期對生態環境的影響

2.5.1 壩下最小放流量分析

生態環境用水是為維持生態與環境功能和進行生態環境建設所需要的最小需水量[1]。依據愛河流域的特點及本次環境質量現狀評價結果，愛河流域沒有敏感的生態環境保護目標，因此，確定壩下生態環境最小放流量原則為考慮維持河流水體一定自凈能力及防止河道斷流所需的最小基流量[2-3]。

愛河(牛毛生河)河流壩址處天然多年平均流量14.61 m3/s，經批復的生態流量為1.46 m3/s，壩址處天然來流量小于規定生態流量時，按天然來流量泄放。《寬甸縣灌水電站增容擴容工程初步設計報告》采用以下方式確保生態放流，開啟放水閥，利用放水孔放流。

2.5.2 下游河段徑流變化分析

電站建成后，由于庫容較小，沒有調蓄能力，對原河道天然徑流過程影響較小，壩下存在短期減脫水問題。

2.5.3 土壤環境的影響

工程運行期間，由于電站蓄水，庫區水位的升高，使庫區周邊土壤處于飽和狀態，引起低洼地區及山前部分土壤發生沼澤化和次生潛育化，可能造成少量的農業減產。但由于河道電站攔河壩采用翻板閘泄洪，其影響范圍將會很小。另外工程誘發地震和庫岸滑坡的可能性極小，將不會引起較大土壤環境的破壞。

3 效益分析

3.1 經濟效益

3.1.1 直接經濟效益

本工程完成后，可避免現有水電設備、設施報廢，維持并提高現有發電、輸電能力。避免報廢減少的發電量。改造后新增年發電量395萬 kwh，按現行電價0.33元/ kwh計算，年增發電直接收入130萬元。

3.1.2 間接經濟效益

該項目實施后可帶動建材、機電設備制造的發展，拉動內需，增加農村水電裝備制造業的發展，增加農村水電裝備制造業和相關行業就業崗位，產生十分明顯的間接經濟效益，還可以促進當地旅游業的發展。

3.2 生態效益

3.2.1 生態放流

電站改造后，修復減脫水河段3 400 m，新增生態流量放水孔、一座生態堰壩及增設一臺流量監測設備，更加保證河道基流流量1.46 m3/s的要求。

生態環境用水是為維持生態與環境功能和進行生態環境建設所需要的最小需水量[4-6]。愛河流域沒有敏感的生態環境保護目標，因此，確定壩下生態環境最小放流量原則為考慮維持河流水體一定自凈能力及防止河道斷流所需的最小基流量。

3.2.2 提供清潔能源

水電是清潔可再生能源，不會產生溫室氣體二氧化碳和其它有害氣體和廢物[7-8]。

農村水電增效減排的效益電量替代燃煤火電廠發電，可以產生巨大的減排效益。按照全國2008年燃煤電廠供電標準煤耗為349每千瓦時克。根據《全民節能減排手冊》，燃燒1噸標煤向大氣排放2.567 t二氧化碳計算，該電站改造后年增395萬 kwh，則每年減少燃煤1 378 t，可以少向大氣排放3 538 t二氧化碳。

3.2.3 水土流失得到治理

生態保護措施與水土保持措施與主體工程同時設計，同時施工，同時發揮應有的作用。水土保持綜合治理不僅可以減少水肥、土層流失，減少泥沙對農田河道的危害，還可以改善區域生態環境質量，促進地區經濟發展與沿河兩岸生態環境建設。

3.3 社會效益

3.3.1 提高農村基礎設施和公共設施

農村水電站是農村重要的基礎設施和公共設施，通過實施農村水電增效減排工程，可消除安全隱患，提高可靠性，增強農村水電為“三農”服務的能力，促進新農村建設。

3.3.2 提高農村水電現代化水平

實施農村水電增效減排工程將顯著提高農村水電站的現代化水平，提高安全生產的技術保障條件，在保障農村水電站的防洪安全、充分發揮防洪效益的同時，改變農村水電站帶病運行的狀況。

3.3.3 增加農民收入

實施農村水電增效減排工程可提高災害性氣候條件下或大電網故障解列時的供電保障能力，有效降低農村電價，促進家電下鄉。同時通過經營管理創新，使得項目所在地農村集體經濟組織和農民直接受益。

3.3.4 帶動第三產業的發展

電站改造后，庫區新增水庫庫容81萬 m3，增加了庫區養殖面積。新增了翻板閘，新建廠房，新換機組，升壓站等，增添了一處旅游景點，為當地農民致富提供方便有利條件。

4 結語

電站改造后，庫區新增水庫庫容81萬m3，增加了庫區養殖面積。新增了翻板閘，新建廠房，新換機組，升壓站等，增添了一處旅游景點，為當地農民致富提供方便有利條件。增效擴容改造促進了節能減排，通過農村水電增效擴容改造項目建設，灌水電站進行全面改造擴容，增加了電站持續發展的能力，通過農村水電增效擴容改造，解除工程安全隱患，有效增強了水庫防洪能力，提高了水能資源利用率，促進節能減排，保護河流生態環境，還能消除公共隱患，是一項費省效宏、一舉多得的民生工程和生態工程。