廣西中小型水電站生態流量監測現狀及研究

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

生態流量是維系河流生物多樣性的基本流量，是維持河流生態系統健康的保證流量，維持著河流河道的形態穩定，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展迅速，尤其是中小型水電站增長態勢尤為明顯，為促進地方經濟和社會發展發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，生態流量設施建設未能跟上步伐，造成無法下泄生態流量或下泄不足，不可避免地對生態產生了不利影響，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文明建設，將水生態放在生態文明建設突出位置，對水資源保護管理做出重要部署[2-3]。早在2015年，國務院發布“水十條”，其主要內容之一就是確保河流生態流量下放滿足生態用水需求。2020年，水利部印發《關于做好河湖生態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流量確定和保障工作。同時，中小型水電站生態流量監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控能力建設的有效途徑，準確掌握生態流量信息，對推動水資源科學合理有序開發具有重要意義[4-5]。

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

1 概況

廣西屬亞熱帶季風氣候區。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 年同步水文系列統計分析，廣西全區多年平均降水量為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%?？傮w來看，小型電站雖然數量較多，但由于規模較小，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，占全區總數量的33.64%，數量最少的為北海市，僅21座，占全區總數量的0.87%。從各地市分布來看，全區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 個建設區間。廣西中小水電站建設年份分布情況統計表見表2。從表2可以看出，廣西中小水電站建設峰值出現在2000—2010年區間，占全區總數量的48.1%，接近全區總數的一半；全區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計表

2.4 電站開發方式情況

根據開發方式不同，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方式，共1879座，占全區總數量的78%，壩式水電站有463 座，占全區總數量的19%，混合式水電站66 座，僅占全區總數量的3%。不同開發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，桂北地區和桂南部分地區多為山區，水頭落差較大，較為適合引水式電站開發。

2.5 生態流量下泄設施及監測設備建設情況

根據資料收集及現場調研情況，廣西建有生態流量下泄設施的中小水電站有272 座，生態流量下泄主要通過閘門、自流孔、溢洪道、溢流孔、發電底孔等工程設施，少量電站設有專用的生態流量下泄孔、下泄管道。建有生態流量下泄設施的中小水電站中，僅有17 座建設了生態流量下泄監測設施，占全區總數量的0.7%，主要為建于大江大河上的河床式電站，監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）早期水資源開發利用缺乏生態保障方面管控，導致忽視生態流量問題。廣西河網密布，地表水資源十分豐富，為充分開發利用好水力資源，全區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。此外，早期全區河流開發利用方面，較多的強調發電、灌溉、養殖、旅游等經濟效益功能，一定程度上忽略了對生態、社會環境方面的保護需求，造成了電站開發方案設計不合理、攔河建筑物的設置和運行完全沒有考慮生態用水需求等問題，造成了河道生態用水的短缺，從而帶來了生態環境問題[8]。

（2）生態流量監管體制機制不完善，傳統開發觀念難改變。生態流量監管工作涉及水利、環保等多個部門，不同監管部門的監管內容、職責各不相同，導致生態流量監管工作存在空白或交叉區域。同時，生態流量監管工作缺乏有效的規范、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效益的保障[9]。

（3）生態流量下泄目標未設定，電站主動下泄生態流量意識薄弱[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流量具體數值的水電站更是少之又少，生態流量下泄目標的不確定，使得部分有意愿下泄生態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方式是引水式電站，該部分電站通常建設在山區性河流上，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流量意識和意愿不強。

（4）生態流量監測設施建設不足，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是在2010年之后，且前端監測感知站點的前期建設重點主要在防洪、水資源等業務領域，黨的十八大以后，生態文明建設被提升至國家層面，生態流量也越來越受到重視，但由于監測站點建設和電站改造的投資較大、低水位低流量監測技術難度大、監測數據準確可靠性仍需驗證等客觀原因，截至目前，下泄生態流量監測仍未能全面鋪開。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審批相關法律方法、規章制度，使水電站開發利用水資源有法可依、有規可循，明確水資源開發利用設計和審批過程與規范，對不合理的水資源開發利用申請及以犧牲生態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、不符合國家產業發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、無序利用等行為。

（2）充分發揮多方監督作用，探索補償激勵制度。聯合自然資源、生態環境等生態流量監管涉及的相關部門，加強各部門之間交流溝通、協同作業，暢通社會監督舉報渠道，充分利用多方力量，實現生態流量監管工作的多方聯動、全面監督，及時發現生態流量相關問題，履行監督管理職責。探索建立生態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惠等，以提高水電站管理單位下放生態流量的積極性，破解水電站管理單位不愿意下放生態流量的難題，逐步形成水電站建設前必須考慮生態流量下泄的良好意識，實現水生態可持續發展。

（3）加快前端監測站點建設，實現監測信息實時采集。通過建設生態流量實時監測站點，運用自動化信息采集技術，能夠有力解決生態流量是否下放、下放多少的現狀問題，實現生態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）道形狀不規整，河道內礁石較多或監測環境較惡劣，無法采用設備進行精確的流量監測，采用圖像識別法進行定性監測；對建有生態流量放水管的水電站，優先采用管道流量計測流。

（4）搭建生態流量監管平臺，提升智慧化管理水平。隨著新一代信息技術的飛速發展，各行各業融合信息化技術，發展數字化產業已成為大趨勢。為更好的做好生態流量監督工作，融合物聯網、云計算、大數據等新興技術，搭建廣西中小水電站生態流量監管平臺，主要包括數據庫、應用支撐、軟件系統建設等方面內容，提供生態流量監測信息在線的處理、展示、遠程遙控及監控預警等功能服務。通過平臺的建設，為中小水電站生態流量監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）加大電站下游生態保護宣傳，提高生態保護意識。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文明建設，“綠水青山就是金山銀山”理念廣泛傳播，生態環境保護關乎可持續發展、高質量發展的實現，其意義重大。廣西中小電站下泄生態流量與否，對下游生態環境，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環境保護的宣傳力度，糾正犧牲生態、發展經濟的錯誤發展觀念，切實貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念和“五位一體”總體布局，大力提升電站管理單位生態保護意識。

5 結語

隨著生態文明建設、鄉村振興建設的不斷深入，對廣西中小水電站生態流量下放的需求越來越迫切，結合綠色發展理念，開展綠色水電站建設，對電站下游的生態環境保護具有重要作用。廣西中小水電站數量眾多，其在局部區域供電，對協助解決農村地區穩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，摸清了全區中小水電站建設與管理家底，歸納分析了影響生態流量下放的問題與原因，為廣西中小水電站綠色發展提出了建議與看法，同時為廣西中小水電站科學發展提供參考。