惠州抽水蓄能电站库区清理工作研究

罗 曦

（惠州蓄能发电有限公司，惠州 516100）

水库库区清理是水利水电工程建设项目必不可少的部分。抽水蓄能电站分上下两个水库，水库水体主要为天然降水，上下库水库水体需反复循环使用，而穿越水库的天然径流量小，水库水体自循环流速小，因此抽水蓄能电站水库的初期蓄水是一个积累死水的过程，水质的好坏取决于水库库区清理的程度彻底与否。抽水蓄能电站作为国家新型水电项目，起源于最近一二十年，对于水库清理方面尚处于探索阶段。

1 抽水蓄能电站概述

1.1 抽水蓄能电站在我国的发展

在国家大力发展的今天，电力能源供应日趋紧张，作为清洁能源的水电事业步入了蓬勃发展的春天。抽水蓄能电站在错峰填谷，保障电网安全，保证供电质量以及维护火电、核电设备及生产安全上，起着其他常规电站难以替代的作用，在国家电力发展的未来，抽水蓄能电站的建设将进入黄金时期。截至2009年，我国已建成抽水蓄能电站20座，装机总容量1184.5万千瓦，在建的11座，总容量1308万千瓦，抽水蓄能已成为我国电力系统的重要组成部分。

1.2 抽水蓄能电站的工作原理

抽水蓄能电站分上下两个水库，利用上下两个水库高度落差实现发电与储蓄电能的作用。发电时，上水库水流通过水轮机流向下水库，水轮机将水能转变为机械能，经由发电机转变为电能，提供给电网。蓄能时，是将下水库的水通过水泵抽到上水库，由水泵将电能转变为水的势能，消耗电网电能。水轮机反转即为水泵，操作相对简单，随时可开停机。

1.3 惠州蓄能水电厂工程概况

惠州蓄能水电厂位于广东省惠州市博罗县罗阳镇，距博罗县城仅12km，距广州市112km。站址溪流属东江水系，上、下库自然高差531m。上水库位于东江支流小金河上游，坝址控制集雨面积5.22km2，上库死水位740m，正常蓄水位762m，库容 3171.02万 m3，相应调节库容2739.7万m3；下水库位于榕溪沥水上游，坝址控制集雨面积11.29km2，下库死水位205m，正常蓄水位231m，库容3357.62万m3，相应调节库容 2766.6万m3。

惠州蓄能水电厂作为国家十一五重点工程，总装机达240万千瓦，共8台机组，分A、B两个地下厂房。主体工程分为：引水隧道两条、地下厂房两座、地下交通隧道群、上库混凝土重力主坝、混凝土面板堆石副坝一及粘土心墙堆石副坝二三四、垭口防渗系统、下库混凝土重力主坝与粘土心墙副坝以及输变电系统。

2 库区清理的意义和目标

2.1 库区清理的意义

水电站库区一般存在于山区盆地，此类地区往往土地肥沃，存在各种村落，若不对其进行清理，库区内生长的各类植物，以及村落地区、人畜粪便遗留物等都被浸泡于水库水体之中，在水中逐步腐烂，造成水质富营养化，影响下游居民和城镇的用水安全和周边生态平衡。此外，水库中垃圾可能危及电站设备运行安全等。故水库蓄水前，必须对库区内可能影响水质安全和危及电站运行的各类垃圾和物体进行清理。

2.2 我国抽水蓄能电站清库研究

国内在抽水蓄能电站的清库规范及设计方面一直处于探索阶段，最新出版的 《水电工程水库库底清理设计规范》（DL/T5381-2007）也是以三峡工程水库库底清理技术要求的实例为范本，对86年版的《水库库底清理规范》及《水电工程水库淹没处理规划设计规范》（DL/T5064-1996）进行部分修订，并括号注明 “本规范也适用于抽水蓄能水电工程的库底清理”。然而常规水电站建立于天然河道之上，水库天然来水主要为原河道径流，水库水体更替频繁，水体自净的恢复期远远小于抽水蓄能电站。

惠州蓄能水电厂早在03年国内相关规范一片空白的时期就开始着手对抽水蓄能电站水库库底清理工作进行探索和研究。抽水蓄能水电厂的水库水体的来源和所处环境不同，为达到清理后的水质目标，清理内容应更繁琐，清理强度应更大，需长期保持清理成果。

2.3 水库清理的目标

水库水体的富营养化和自净的过程是一直在进行的。蓄水初期，水体较小，水中各类有机杂质较多，水体水质的变化主要表现为富营养化，如果有机杂质太多，水体无法靠自净来一一消化掉这些污染物，水质的破坏就可能达到一个不可逆转的程度，这是清库工作必须避免的。

考虑下游居民用水安全和环境保护等因素，水库水体必须在蓄水初期达到Ⅲ类水以上标准，水库水面无可见漂浮垃圾，水库水质污染为轻度以下。

3 惠州蓄能水电厂清库工程具体实施

3.1 清库技术要求的依据

按照惠州蓄电站建设的进度及场地需要，广东省水利电力设计研究院根据中华人民共和国《水法》、中华人民共和国《水污染防止法》和水电部《水库库底清理办法》并充分考虑蓄能电站的特殊运行条件，先后于2003年6月提出《惠州蓄能水电厂水库库底清理技术要求》，2004年7月专门补充提出了《惠州蓄能水电厂下水库礤头河以东库底清理技术要求补充说明》，2006年3月提出《惠州蓄能水电厂水库库底卫生清理技术报告》，2006年8月提出《惠州蓄能水电厂水库库底林木及其他清理实施设计报告》。

3.2 库区实物清理

根据1986年版的《水库库底清理规范》及《水电工程水库淹没处理规划设计规范》（DL/T5064-1996），水库库底清理项目包括：建筑物的拆除与清理，卫生清理，森林砍伐与林地清理，以及其它必须的特殊清理。清理工作与库区移民工作同时进行，并应在蓄水前3个月完成。按照工程进度及施工需要，惠州蓄电站上下库区内卫生清理、固体废物清理、建（构）筑物的拆除与清理、林木及其它清理工作分阶段分区域地进行。

（1）清库小组的建立

2004年5月26日惠蓄电站成立了由业主、设计、监理、惠蓄电站派出所等组成的水库清理领导小组，负责统筹，指挥和协调清库工作。同时，为便于开展工作，清库领导小组下设清库工作组，负责清库工程的技术指导、管理和统一组织阶段性验收工作，日常的清库检查验收工作由工程监理负责。

（2）建筑用地的初步卫生清理

惠州蓄电站开工初期，为解决临时工程用地和建筑弃渣用地，根据设计院提出的《惠州蓄能水电厂水库库底清理技术要求》和《惠州蓄能水电厂下水库礤头河以东库底清理技术要求补充说明》，水电八局在2005年6月完成了上库东洞水库大坝、范家田水库大坝和惠蓄上库主坝之间737m高程以下区域共8万多㎡库底初步清理工作；广州蓄能工程有限公司于2005年8月完成了上库副坝二至上库进出水口之间死水位740m高程以下约10万m2的库底清理工作；广东省惠州市象头山管理局于2006年7月完成了上库库区正常水位762m以下大部分树木的砍伐工作；广东省水电二局于2007年9月底完成了库底弃渣场、临建房屋拆迁、施工场地清理及环境卫生清理等清库工作；中国水利水电第十四工程局于2007年9月底完成了下库进出水口间附近约15万m2的库底弃渣场道路及清理工作、临建房屋拆迁、施工场地清理及环境卫生清理工作。

（3）彻底卫生清理

根据工期进度，惠州蓄电站水库原村民生活区域的卫生清理、固体废物清理和建筑物的拆除工作于2006年4月分两个标招标，请专门的队伍进行。按照《惠州蓄能水电厂水库库底卫生清理技术报告》要求，此次清理范围为下水库正常蓄水位231m高程以下，包括下礤村、上礤村居民点及下礤村附近部分临时施工工棚生活区域。具体情况见表1。

表1 卫生清理、固体废物清理和建筑物的拆除实物量

（4）林木及其它清理

惠蓄电站上下库林木及其他清理作为清库工作的最后阶段，分别于上下库各自下闸蓄水前3个月开始清理。广东蓄能发电有限公司将上、下库各分为两个标段招标，清理工作由四个建筑单位分别进行。按照设计院提出的 《惠州蓄能水电厂水库库底林木及其他清理实施设计报告》要求，负责清理的队伍先于上库约1万㎡的库岸进行试验性地清理。清理中发现按照设计要求中对树头清理要挖出树根的方法费时费力，且挖过树头的地区土质变得松散，下雨时随雨水流失，不利于库岸稳定，且污染水库水质,且清理不易处理。经过此次试验性的清理工作经验，清库工作组开会决定对设计报告中对树头的清理要求部分进行修改。将挖出树根改为人工齐地面 （地径小于10cm）或齐至地面5cm（地径大于10cm）砍除。另外，有大量沼泽地的地方通常污泥的深度有好几米深，有的连深度都无法测量，“全部挖除”的设计要求不符合施工实际。根据试验性清理工作的经验，对于腐殖土污泥及沼泽地和鱼塘的清理也由原设计报告中的 “全部挖除”修改为 “清理表层20cm”腐烂的植物残骸、富营养化最多的部分。

惠州蓄电站库区林木及其它清理工作按照新的《清库技术要求附加》，结合之前设计院的《惠州蓄能水电厂水库库底林木及其他清理实施设计报告》和《惠州蓄能水电厂水库库底卫生清理技术报告》，对上、下库进行了全面彻底的清理，清理项目见表2。

水库库底普遍为林地或农耕地，清理工作必须紧凑地安排，提前做好部署，按照工期和计划有序地进行。不同于《水电工程水库淹没处理规划设计规范》（DL/T5064-1996）中规定的“清库工作必须在蓄水前3个月完成”，抽水蓄能电站的清库工作在临近蓄水前完成最好，否则容易造成先前已经清理过的区域很快又重新长出新的植物或者被重新污染，造成工期及投资的浪费。所以按照工程建设的需要，清库工作可分阶段分区域地进行。具体的清理工作可先进行部分小区域性的试验性清理工作，根据试验结果，集工作经验和各方各部意见，以符合规范要求为前提，根据设计要求形成对本地适用有效的工作方法，清库工作需有序、可控地进行。

表2 惠州蓄电站上库林木及其它清理实物量

4 清库验收

为确保清库工作的效果，保证电厂生产期水库水质安全，考虑环保因素和对下游居民的影响，清库工作必须行之有效，保证效果。验收由清库小组组织，分阶段初步验收和下闸蓄水前总验收。对于阶段性和区域性的清库工作，每次清理完毕后，由清库领导小组组织，清库工作组和相关单位代表一同到现场，按照清库设计要求逐个逐项检查，并开会对已做工作和不尽完善的部分进行讨论，形成验收报告。清库工作组在验收会议上提出要求，并督促施工单位会后完善。

所有阶段性验收完毕后，对于上库和下库分别进行全面的清库工作验收会议。惠州蓄电站全面的清库验收由惠州市林业局、惠州市环境保护局、惠州市疾病预防控制中心、博罗县环境保护局、博罗县疾病预防控制中心、广东省水利电力勘测设计研究院、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院的有关专家及业主广东蓄能发电有限公司的代表人员组成。惠州蓄电站上、下水库库区清理验收工作分别于2007年4月20日、10月10日完成，并形成《广东惠州蓄能水电厂上、下水库库区清理验收意见》。验收小组肯定了惠蓄电站水库的库区清理工作，并一致同意上、下库下闸蓄水。

5 蓄水期局部清理及水质净化

抽水蓄能水电厂水库水体几乎全为天然降水，蓄水期长，鉴于库盆地区原为山林或农耕地，土质肥沃，人工割除的灌木丛、草地，挖出的蕉株很快再次生长，必须进行二次局部清理。由于该蓄水过程为死水累积的过程，富营养化风险高，还必须对水质进行净化工作。

（1）上水库：

①水库移民、建筑物拆除、库底卫生清理、林木及其他清理通过验收后，上库于2007年4月底正式下闸蓄水。蓄水后，按照水位增长的速度，将重新生长出的新鲜植物沿水位线彻底地清理。

②放养鱼苗及消毒：上库下闸蓄水时间为07年雨季伊始，07年4月至12月，水库水位迅速涨到745m，库容达到930万m3。由于水位涨速快，以人工清理后的库岸边坡的植物还未新长就已位于水平面以下，少量的库底内植物或水草类采取放养鱼苗的生物方式清理。鉴于水库蓄水过程是一个积聚死水的过程，除了按照一定的生活习性及大小比例放养鱼苗改善水库内生态坏境，提高水环境自净能力和帮助水体流动循环外，还人工一次性撒上足够的石灰为蓄水初期的水质消毒。上水库于2007年11月撒石灰76吨，由人工划船均匀撒到水库的各处。一周后放养鱼苗近60万尾。根据不同鱼类生活的水深度及习性选择性放养了不同类型的鱼类。上水库放养的各种鱼类见表3。

表3 上水库放养鱼类

（2）下水库

①随水位升高过程的二次清理：惠州蓄电站下水库于2007年10月中旬正式下闸蓄水。下水库下闸时间已进入一年的枯水期，下闸后降水有限，水位升高慢，先前人工割除的灌木草根很长出新绿。为解决这个问题，下水库蓄水期间，随着水位的缓慢升高，采用人工二次清除库岸各类植物的办法，保持水质的清洁度。从08年春季开始，随着水位上涨速度，人工割除下库库岸超过63万㎡的各类植物。清理标准同林木及其它清理标准相同。

②放养鱼苗及消毒：同上库相同，下库也采取了放鱼苗的方式改善蓄水期水库内的水体内生态环境，帮助水体流动循环提高自净能力。考虑到下库本身有一条礤头河，以及投资控制的需要，减少了下库放养鱼苗的数量，但是仍然按照大小比例及考虑到不同鱼类的生活习性，选择性地放养了几种不同类型的鱼苗。下水库放养的各种鱼类见表4。

表4 下上水库放养鱼类

6 定期清洁和水质监测

6.1 定期清洁

为维护清库成果和库区周边良好的环境，电厂在运行过程中也定期对水库水面及库岸周边卫生进行清理。清理对象为水上固体漂浮物、易清理的油污、库岸垃圾以及检查是否出现新的污染源。清理频率为上下水库均每月一次。清理方法为，人工划人力皮艇至水库各处，将固体污物捞起并带走；人工沿水库库岸行走巡检，发现垃圾或其它污染物则带走。水面漂浮的少量油污，由于有风力和水体自循环等原因，往往集中在几个较避风的角落或山坳处，可集中在这几处放置吸油枕或吸油索，定期更换。

6.2 水质监测

水库正常运行后，电厂每年两次对水库水质进行监测。监测结果为水库的日常运行工作提供依据和验证，也是对清库工作做得是否到位的检验和印证。蓄水后，惠州蓄电站于08年8月及12月两次对电站内多处水体做了水质监测实验。其中对水库水质的检测采取如下方法：在上、下水库分别取多个测线的不同深度的新鲜水样，分别对这些新鲜水样作水质监测和生物监测。

水质监测的项目有：水温、pH、电导率、色度、浊度、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、总氮、氨氨、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷、可溶性磷酸盐、侵蚀性二氧化碳、总碱度、碳酸根、重碳酸根、总硬度、钙离子、镁离子、钾钠离子、氯化物、硫酸盐、矿化度、溶解性铁、总锰、总铅、六价铬、总汞、总砷、总氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群共36个项目。

表5 水质监测结果

生物监测的项目有：水生生物监测测定透明度、叶绿素a、浮游植物种类及数量、浮游动物种类及数量、底栖生物调查和底质调查共8个项目。水质检测结果见表5。

水库蓄水后，水库水质呈现逐步富营养化-稳定-逐步自净的过程，此过程时间较长，水库水体自净能力较弱，抽水蓄能电站的水库及周边必须加强保护，尽全力杜绝污染和污染源。水质监测的工作也将以每年2次的频率继续下去，电厂运行将参考监测结果进行水库库区的环境保护工作。

根据广州蓄能水电厂的经验，水库水质在第5年后将达到二类水标准，可作为饮用水使用。根据惠州蓄能水电厂每年两次的水质监测情况来看，水库水体正处于稳定恢复期，水质达三类水标准，部分区域已达二类水标准。水库内生态物种丰富，结构科学稳定。预计惠州蓄能水电厂上下库水体水质，在2012年能全部达到二类水标准，部分地区达到一类水标准。

7 结语

惠州蓄能水电厂的清库工作被证明是正确有效的，在具体的实施技术方面值得推广。和同等功率的常规水电站的清库工作相比，抽水蓄能电站的清库工作具有库区面积小，水库移民较少，清库设计要求更高，工期要求紧凑，后续工作多等特点。此外，电厂运行后对水库库区的环境保护必须长期坚持，持续关注。

[1]《惠蓄电站移民安置情况报告》.广东蓄能发电有限公司，2006.

[2]《惠州蓄能水电厂水质、生物监测报告》.珠江水利科学研究院，2008，2009.