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实施农村水电增效扩容改造保护河流生态

文档作者：徐学章1，李建玲2 文档来源： 1．河北省水利厅水电及农村电气化发展中心 2．承德小水电技术开发服务中心		点击数：	更新时间： 2024年03月05日
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小水电2017年第2期(总第194期) 河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文
实施农村水电增效扩容改造保护河流生态
徐学章1，李建玲2
(1．河北省水利厅水电及农村电气化发展中心，河北石家庄050011；2．承德小水电技术开发服务中心，河北承德067000)
摘要：农村水电是农村经济社会发展的重要基础设施，是贫困山区易于开发的重要能源，是生态建设和环境保护的
重要手段。以河流为单元继续实施农村水电增效扩容改造项目，通过河流生态修复和对老旧电站进行增效扩容改造，不仅
能优化电站布局，提高水能资源利用效率，保障河道生态流量，修复河流生态，增加可再生能源供应，促进节能减排；还
能消除安全隐患，保障公共安全；同时还能够产生明显的经济效益、社会效益和生态效益。结合河北省实例进行了详细
介绍。
关键词：农村水电站；增容改造；河流生态改造；生态效益；河北省
1河北省农村水电站现状
1．1 2000年以前投产的农村水电站存在问题
河北省2000年以前建成的农村水电站总装机
容量为30．5万kW，“十二五”期间平均年发电量
为3．1亿kW·h，装机容量约占2015年底农村水电
站装机容量总量的77％，年发电量仅占全省年发
电总量的65％。这些水电站建设年代早、技术水
平低、经济条件差，同时承担了过多的防洪、灌
溉、就业等公益职能，电站自身积累困难；加上各
级财政投入较少，导致更新改造资金严重缺乏，设
备设施老化失修，带病运行，普遍存在机组效率
差、水能利用率低、安全隐患多、减水河段生态脆
弱等问题。
受当时经济水平和生态环境意识的制约，引水
式电站设计时未考虑生态基流问题，加之经过多年
运行，水轮机组能效逐年下降，发电耗水量不断增
加，部分电站运行导致个别时段河道减水甚至脱
流，对河流生态环境造成了一定影响。因此，通过
实施改造，对相关电站采取工程措施保证河道生态
收稿日期：2017—01—06
作者简介：徐学章(1％5一)，男，高级工程师，主要从事
水利水电工程建设与管理工作。
E—mail：xxzl965@163．eom
流量泄放，可以缓解河道减水和脱水问题。
1。2项目实施目标任务
2016年初，根据中央1号文件关于大力发展
农村水电的有关精神和财政部、水利部关于农村水
电增效扩容改造工作的相关文件要求，河北省对列
入“十三五”农村水电增效扩容改造规划范围的项
目进行了认真复核，并与地方有关部门进行了沟
通，最后确定从规划上报的12个项目中筛选出7
座水电站纳入拟实施的“十三五”农村水电增效扩
容改造项目范围，组织编制了《河北省农村水电增
效扩容改造实施方案》(简称实施方案)。
实施方案共纳入农村水电增效扩容改造电站7
座，改造前装机容量36 890 kW，近3 a平均年发电
量8 652万kW·h；改造后装机容量达到39 880 kW，
年发电量ll 766万kW·h；可新增装机容量
2 990 kW，年新增发电量3 114万kW．h；巩固水库
库容85 900万m3，巩固灌溉面积1 573 300亩；改
造总投资6 107万元。
实施方案共涉及5条河流生态修复改造，分别
为青龙河、滹沱河、唐河、大沙河和跃峰渠(漳河
引水)。改造前减脱水河段长度26 000 ITI，改造后
修复减脱水河段长度26 000 m，完善改造生态机组
装机容量400 kW，完善改造生态机组年发电量
271万kW·h，河流生态修复改造总投资226万元。
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万方数据
河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文SMALL HYDRO POWER 2017No．2，Total No。194
2项目实施的必要性和有利条件
2．1项目实施的必要性
2．1．1是发展可再生能源、促进节能减排的迫切
需要
农村水电增效扩容不需移民，不增加环境负
担，开发成本和电能质量均优于风能、太阳能等同
类能源。实施农村水电增效扩容改造，可使改造电
站水能资源利用效率平均提高24％，不仅可巩固
0．86亿kW·h的水电发电能力，还可新增水电发电
量0．31亿kW·h。
2．1．2是消除工程安全隐患、提高应急救灾能力、
保障公共安全的迫切需要
通过增效扩容，可消除工程安全隐患，保障公
共安全。在国家病险水库除险加固工程完成之后，
水电站公共安全问题越来越受到社会的高度关注，
迫切希望国家采取措施，消除电站工程安全隐患，
保障电站附近及下游人民群众生命财产安全。此
外，农村水电还具有“分布分散、就地开发、就近
供电、启闭迅速”等特点，在应急救灾中具有重要
作用。
2．1．3是服务“三农”、促进山区社会主义新农村
建设的需要
河北省2000年之前建设的集体农村水电站很
多是在国家资金扶持下，由地方政府和广大群众投
资投劳修建的，是当地农民、农村集体经济组织的
重要收入来源和农村公益事业的主要支撑。农村集
体所有制电站如能在国家的支持下实施增效扩容，
将直接惠及当地农民，并对加强农村基础设施建
设、壮大农村集体经济、建设美丽乡村有重要
意义。
2．1．4-是河流生态改善的需要
河北省农村水电站经过多年运行，原建设期间
弃渣场等临时占地已得到较好恢复，厂房等永久占
地得到合理绿化，电站输水工程及发电厂房周边植
被覆盖率较高，水土流失得到有效控制。电站对生
态环境的影响主要是拦河低堰至电站尾水渠之间出
现了减水河段，减水河段主要依靠丰水期渠道补水
和堰顶溢水等途径补充生态用水，勉强维持河道生
态，致使河床局部砂石裸露，河道断流。此次通过
· 2·
河流生态修复改造，保证生态基流泄放、修筑生态
堰等优化调度和生态修复措施，保证减水段主河道
有一定的水面宽度，可有效缓解减水段生态破坏问
题。后期可适当考虑在河滩两侧播撒适用于本地区
的草籽，构建植被缓冲带，并减少附近村庄耕地进
入主河道的面源污染。
2．2项目实施的有利条件
2．2．1党中央、国务院高度重视农村水电发展
党中央、国务院对农村水电高度重视，2004
年以来，连续在中央1号文件中都强调要加快农村
水电发展，特别是2016年的1号文件明确提出要
“发展绿色小水电”。实施农村水电增效扩容改造正
是落实中央1号文件的具体体现。
2．2．2 科技进步为项目实施提供了有力的技术
支撑
随着新技术、新材料、新工艺的迅猛发展和广
泛应用，我国农村水电装备设计制造水平不断提
高。目前农村水电新机组平均效率较20世纪90年
代提高了约lO个百分点，同时水工建筑物、金属
结构和电站自动化等方面的技术水平也有了很大提
高，实施农村水电增效扩容改造的技术条件已经
成熟。
2．2．3投入少、见效快、无移民、对环境友好
目前，河北省新建农村水电站单位造价约1万
元／kW左右，根据实施方案，对老旧电站进行增
效扩容改造的单位造价平均为1 531元／kW，投入
仅为新建电站的1／7左右；且电站改造工期一般不
超过2 a，不涉及征地、移民等问题，是技术上可
行、经济上合理、环境上有利的好项目。
2．2．4已有一定的工作基础和成功实践
多年来，我们陆续指导部分有条件的电站进行
了技术改造，取得了良好的效果，也积累了一定的
经验。同时，河北省“十二五”期问顺利实施了
24个电站增效扩容改造工程，这也为全省“十三
五”期间Jt瞑,N实施农村水电增效扩容改造工程创造
了良好条件。
2．2．5广大电站和基层单位积极性高
继续实施农村水电增效扩容改造文件出台后，
广大电站特别是老旧电站和基层单位高度关注，显
示出极为迫切的要求和积极性，这也是我们做好农
万方数据
小水电2017年第2期(总第194期) 河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文
村水电增效扩容改造工作的基础。
3改造河流情况
3．1改造河流选择条件
(1)具备已批准的河流规划，明确河流水能资
源开发和生态修复任务，确定河流灌溉、供水要求
和生态流量指标。
(2)河道上没有违规电站或可在改造过程中消
除，且至少有1座申请增效扩容改造的电站。
(3)以河流为单元的改造方案各项措施经济合
理、技术可行，单项工程已获得许可或审批，资金
筹措方案落实。
(4)改造方案实施不会引起或加重上下游、左
右岸的水事纠纷。
(5)地方财政、水利部门自愿申报。
3．2纳入改造河流的减脱水河段生态环境现状
3．2．1青龙河桃林口水电厂
本次纳入青龙河农村水电增效扩容改造的电厂
是桃林口水电厂。，桃林口水库是1座多年调节运行
的大型水库，以城市供水、农业灌溉为主、兼顾防
洪和水力发电，在滦河流域水量统一调度中具有重
要的战略地位和跨年度径流补偿作用。桃林口水库
供水对象包括秦皇岛市引青城市供水、秦皇岛卢龙
县引青灌区和唐山市滦下灌区，水库发电根据城市
和农业用水量而定，即以水定电的运行方式。秦皇
岛市引青城市用水贯穿全年，日均引水流量
3 m3／s，引水口设置在水电厂分水枢纽处。
桃林口水电厂已运行多年，建设期间弃渣场等
临时占地已经得到很好的恢复，厂房等永久占地得
到合理绿化，电厂输水工程及发电厂房周边植被覆
盖率较高，水土流失得到了有效控制。
由于桃林口水电厂为坝后式引水电厂，发电状
态时对河流生态环境影响不是很大，但处于非发电
状态时会对下游河道造成生态影响。这次增效扩容
通过完善、改造生态小机组，并合理安排小机组检
修，确保下游河道生态流量及两岸的生态环境
需求。
桃林口水库上游干流河段常年有不低于5个流
量的基流，上游是青龙县林区，河段植被条件较
好，不存在环境问题。河流下游是卢龙县管辖地
带，近10年来陆续进行了综合治理，如大暖泉和
三道河小流域水土流失综合治理工程等。
3．2．2滹沱河秘家会水电站和十里坪水电站
本次滹沱河平山县境内涉及农村水电增效扩容
改造的为秘家会水电站和十里坪水电站，2座电站
的引水渠取水口均位于平山县西部山区滹沱河干流
上，均在岗南水库和黄壁庄水库上游。电站上游设
有小觉水文站，秘家会水电站引水口处控制流域面
积14 000 kmz，十里坪水电站引水口处控制流域面
积14 880 km2。十里坪水电站拦河坝控制流域面积
为14 880 km2(已包括卸甲河支流)，电站引水口
与小觉水文站之间有支流卸甲河汇入，卸甲河发源
于平山县后大地，流域面积为336 km2，河长
60 k，流域平均宽度为5．6 km，河底平均比降
32．7％。
秘家会水电站和十里坪水电站已运行多年，建
设期间临时占地已经得到很好的生态恢复，电站引
水工程及发电厂房等永久占地采取了绿化措施，植
被覆盖率较高。
秘家会水电站在丰水期时，部分河水溢流过坝
进入下游河道，减水河段水量较丰沛；在枯水期
时，由于水量较小，上游来水被壅水低堰体拦阻全
部进人电站引水渠道，造成堰体下游部分河段(特
别是堰体到卸甲河汇入前河段)失去生态水补充，
坝体下游出现约300 m的脱水河段，其减脱水河段
长度约6．8 km，涉及秘家会村、三亮沟村。
十里坪水电站在丰水期时，部分河道水溢流过
堰体，顺减脱水河段流入下游河道，同时壅水堰前
河水入引水渠道进入发电机房，因此丰水期减脱水
河段水量较丰沛；在枯水期时，由于水量较小，上
游来水被堰体拦阻进入电站引水渠道，减脱水段也
有部分下泄生态水，但下泄生态水主要是由于堰体
年久失修造成漏水，被动地对减脱水河段进行了生
态流量的补给。十里坪水电站减水河段长度约
5．7 km，涉及东漂村、西漂村、牛居村和田家旋村
4个村庄。在集中农灌期，电站优先保障农业用
水，优化运行方式，仅单台机组运行；特别枯水期
则停止发电供水。
秘家会水电站和十里坪水电站引水口上游和各
自站址尾水渠下游河段植被条件较好，不存在环境
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河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文SMALL HYDRO POWER 2017No．2，Total No．194
问题。
3．2．3唐河民安庄水电站
本次纳入唐河农村水电增效扩容改造的电站是
民安庄水电站。民安庄水电站已运行了30 a，建设
期间弃渣场等临时占地已经得到很好的恢复，厂房
等永久占地得到合理绿化，电站输水工程及发电厂
房周边植被覆盖率较高，水土流失得到了有效
控制。
运行期间对生态环境的影响主要是壅水堰址至
电站之间出现了8．4如的减水河段，减水段生态环
境用水主要依靠柳家沟、西苇村两个支流汇人，丰
水期渠道和堰体溢水等途径补充生态用水。自电站
运行以来基本没有对减水段水生生物产生明显影
响，减水段水生生物的种类基本与大坝上游相同，
但生态用水保障途径比较随机。在坝址与柳家沟支
流区间段，河段长200 m、宽100 m，因生态用水难
以保障，出现主河槽断流，滩地地表裸露，植被较
差，需采取生态恢复措施。
3．2．4大沙河陡岭台水电站
本次纳人大沙河农村水电增效扩容改造的电站
是陡岭台水电站。电站壅水堰上游没有水库或节制
闸，天然来水情况较好，两岸植被情况较好。壅水
堰下游至电站尾水渠区问村庄涉及龙王庄村及陡岭
台村，村民生活用水水源为地下水，两个村庄农田
较少，灌溉依靠天然降水。陡岭台电站为引水式电
站，引水渠首壅水堰对河道水流实施拦截截流，拦
河坝下游至电站尾水渠区间水流仅依靠坝体渗水或
丰水期补水，两岸植被一般，个别区域地表砂石裸
露，环境一般。水流经引水渠进入电站厂房发电后
从尾水渠汇入下游主河槽，尾水渠下游为南岭会电
站，该电站为河床式，河道水经南岭会电站发电后
全部泄放至大沙河，下游不会出现脱减水河段。
电站运行期主要是坝址至电站之间出现了
5．1 km的减脱水河段。经过现场踏勘，减水段生态
环境用水主要依靠丰水期渠道补水和坝体溢水等途
径补充生态用水。生态用水难以保障，需采取生态
恢复措施。
3．2．5跃峰渠(漳河引水)海乐山和老刁沟水
电站
本次纳入跃峰渠农村水电增效扩容改造的电站
-4·
是海乐山、老刁沟水电站。海乐山水电站于1997
年建成并投入运行，老刁沟水电站于1987年建成
并投入运行。两座水电站已运行多年，建设期间临
时占地已经得到很好的生态恢复，电站的发电厂房
等永久占地采取了绿化措施。跃峰总干渠首至老刁
沟水电站段渠道均进行了护砌，为浆砌石矩形断
面。近年来，续建配套工程的实施，对跃峰渠渠道
边坡及渠外边坡进行了维修加固，但海乐山水电站
局部段渠外边坡还存在坡积物现象，坡脚未采取有
效拦挡防护措施，坡积物滑落到边坡紧邻的水泥路
上。老刁沟水电站尾水经尾水渠进入滏阳河支沟，
造成支沟两岸边坡和岸边耕地的水土流失。
海乐山水电站和老刁沟水电站均无拦河坝，项
目运行期两座水电站的取水口上游及各自站址的下
游渠段的河流水文条件和水生生态环境基本不造成
影响。
4河流生态改造
4．1改造生态小机组
全省有一处河流生态改造项目完善改造生态小
机组，即青龙河桃林口水电厂完善改造生态小机
组，装机容量400 kW，引水流量1．0 m3／s。通过科
学安排生态小机组检修，保障青龙河下游最小下泄
流量。全省新建或改造生态流量泄放闸孔4处，其
中滹沱河2处，唐河1处，大沙河1处。通过完善
改造生态小机组或新建、改造泄放设施，为河流生
态功能自然修复创造了条件。
4．2增设河道生态流量监测设备
全省5个河流生态改造项目共增设河道生态流
量监测设备5处，通过增设河道生态流量监测设
备，水利部门可以实时监测河流生态基流保障
状况。
4．3修建生态堰坝
全省5个河流生态改造项目共新建生态堰坝2
个，其中唐河1个，大沙河1个。通过修建生态堰
坝、小型滚水堰、封河育草等方式，实现减脱水河
段连通性恢复和生境修复。
5生态效益
5．1促进节能减排，减少温室气体排放
(下转第15页)
万方数据
小水电2017年第2期(总第194期) 河北省水力发电工程学会2017年学术交流论文
置。根据统计，每次并网时间减少20 min，每次并
网就可多发电量7 800 kW·h。据不完全统计，在枯
(平)水季节蓄水发电，解列并网频繁，可多发电
量702万kW·h，创收294万元。
4．2推广范围与应用效果
自2013年井陉县乏驴岭电站首先引入DZZB型
自动并网装置后，使用效果良好，随即在全县推
广。至2016年，自动并网装置已推广覆盖全市各
县，成为了全省惟一的自动化并网全覆盖的市。该
项目的推广实施，使大多数电站告别了延续几十年
手动并网的历史，提高了老电站的自动化水平，极
大地缩短了并网时间，提高了发电量。在增加自身
效益的同时，也极大地提高了社会效益。加装自动
并网装置后，每年仅在枯(平)水季节可增发电量
702万kW·h，增收294万元。随着自动化水平的提
高，至少可减少值班人员56人，进而可节支168
万元，每年累计可增收462万元。社会环境效益也
非常明显，每年增发的电量可替代标煤2 457 t，可
减少薪柴消耗量7 581．6 t，可保护森林植被面积
632．4亩，可减少二氧化碳排放量3 685．5 t。
5结论
5．1普遍性
过去石家庄市的大部分电站普遍采用的是手工
并网，效率低浪费水能，尤其夜间并网极易产生误
操作，是产生事故的隐患之一。自2014年起经过
近2年的努力，石家庄市所属的大小电站基本都安
装了微机自动准同期装置，2016年总结验收来看，
经济效益也明显提高。安装每台费用约为o．5万
元，可创造直接效益平均为11．55万元，深受基层
电站的好评。
5．2存在问题
该装置在推广过程中也有其局限性，对于建站
时间较长的，如五六十年代建的电站，采用的并网
开关大多为DWl0型，就不能直接安装使用，需拆
除原空气开关更换为现在的电动空气开关或增装接
触器后方可使用该装置。
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责任编辑吴昊
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(上接第4页)
农村水电是清洁可再生能源，不会产生温室气
体co／和其他有害气体和废物。增效扩容项目实施
后，充分利用水电这一清洁可再生绿色能源，不仅
能够增加可再生能源发电能力，促进节能减排，而
且还能够改善生态环境。
农村水电增效扩容的效益电量替代燃煤火电厂
发电，可产生巨大的减排效益。根据国家科技部
2007年8月公布的《全民节能减排手册》，燃烧1 t
标煤向大气排放2．567 t c02和2011年中电联发布
全国电力工业统计快报公布的全国6 000 kW及以
上电厂供电标准煤耗330 g／kW·h计算。河北省以
1．2亿kW·h水电替代燃煤火力发电，相当于每年
减少消耗近4万t标准煤、减少c02排放近10万t、
减少s02排放1．4 t。
5．2保护生态环境
实施农村水电增效扩容改造，不仅能改善山区
群众生产生活用电条件，解决项目区居民生活所用
燃料问题，减少柴薪消耗，而且有利于保护森林植
被，促进退耕还林，提高林木覆盖，确保现有人工
林、天然林面积。同时，减少了C02、S02等有害
气体的排放，防止大地沙化，防风固沙，改良土
壤，增强抗蚀能力，涵养水源，保持水土，改善气
候条件，调节温度，防止风害和风蚀，净化空气，
美化环境，促进生态环境的良性循环，对于全省国
民经济和社会发展具有深远的意义。
5．3维护河流健康生命
以河流为单元实施增效扩容项目，可以通过研
究上下游水量匹配的关系，优化水电站机组布置，
充分利用水能资源。同时，通过增设无控制的生态
基流泄放孔(洞)，保障河道生态流量，通过对减
脱水河段进行修复改造，迸一步改善河流生态环
境，维护河流健康生命。
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