山区农村小水电站设计因素探析

□何永光（贵州毕节地区机械化施工队）

结合多年来从事的农村水电规划、设计、建设、管理等方面的工作，对农村小水电站的电气测量、同期装置、保护装置设计等方面存在的问题，以及对山区农村小水电站在设计方面的影响作一初步探讨。

1.农村小水电及其特点

1.1 农村小水电

现阶段我国所谓的“农村小水电”，一般是指分布在广大农村地区，依靠自然水资源，在中小河流上，借助自然落差或人工增加的落差，由地方政府或集体、或个人集资兴建与经营管理的水电站，其规模一般在5万kW以下，属配套地方供电电网系统。

1.2 农村小水电特点

农村小水电站，以水网密布、自然雨水充沛的中南、华南和西南部居多，且多分布在人烟稀少的山区，东北和西北地区、华北平原相对较少。在这些山区，人稀地广，居民用电负荷分散，如果用大电网覆盖，一是财力上很难实现，二是资源上严重浪费。而且，如果拟采用大电网供电，其长距离的输送线路，也给电力供应部门在资金筹措及线路架设、维护等方面带来很多困难，实现的难度可想而知。所以，山区农村小水电，可以有效补充大电网的这一不足。

农村小水电资源具有如下特点：建设规模可因地制宜、因环境制宜、因条件制宜，投资省、工期短、见效快。供电系统仅服务于本地区，可就地成网、就近供电，供电成本低，适合国家、地方、集体、企业甚至个人等以各种投资形式进行开发。小水电站分散在广大山区或农村，可吸收广大山区和农村的剩余劳动力就业，带动和促进落后地区经济发展。作为全国水电资源的后备力量，在电力整体结构调整和规划中，具有不可忽视的战略地位。小水电在生产过程中，不排放温室气体和有害气体，符合可持续利用和可持续发展原则。

2.装机容量确定

由于小水电站规模较小，位置分散，工程比较简单，因此具有因地制宜，就地取材，经济实用的特点。小型调节水库的引水渠道，电站前池，压力水管，电站厂房水轮发电机等建筑物，多选择当地材料修建，以降低工程造价。例如小型拦河坝多采用土坝、堆石坝、浆砌石坝、砌石拱坝、双曲拱坝、碾压混凝土坝等当地建坝材料易于获得的坝型。压力水管常采用木制水管、钢筋混凝土管、预应力钢筋混凝土管、钢管等。对于小水电的装机容量问题，行内持不同看法的颇多，各个国家、各个地区，不同的人文历史、不同的发展时期、不同的科技背景，甚至不同的地域经济条件等，都可能在装机容量上有不同的要求，所以，总的来说，应视国情和实情而定。

因此，实施小水电代燃料工程的关键是低廉的电价。实施小水电代燃料工程的难点在于合理的体制。为保证代燃料电站能够持续稳定地为广大山区用户和农民用户提供廉价的电力，切实为农民的生活、农村的建设、农业的发展服务，那么，就需要从根本上采取有效措施，如：实行小水电的所有权、使用权、经营权分立，建立相互制约体制，就是一种行之有效的办法。这种体制的核心点有3个：第一，所有权属于国家。国家授权给省级水行政主管部门作为国家出资人代表，行使相关的责任，承担相关的义务。第二，使用权属于使用电能的农民，农民有用电的权利和按代燃料电价缴交电费的义务，但对电站及其资产没有所有权和处置权。第三，经营权属于通过市场招聘的经营者。经营者负责电站的经营管理，只能享有合同约定的劳务收入，此外的任何经济的和物质的攫取，都是非法的。为了使这种体制切实有效运转，应相应地组建有地方政府、水行政主管部门、用户代表等组成的管理机构，负责协调和监督并处理出现的问题。

3.水轮发电机组选择

在小水电发达地区，有20%的农产，可以用季节性电能做饭烧水。照此计算，每人每年需要用电约200°，每人需要电源100W，可按照国标GB／T15659-1995确定水轮发电机组并组织实施。实施时要注意和考虑的问题包括电源布点、网络布局、负荷发展、电力电量平衡、人均年用电量、户均年生活用电量、通电面、用电保证率、以电代柴、水土保持、降损节能、科技进步、生态保护等多项技术经济指标和要求，由此，农村的电气化建设，结合小水电的开发利用，就既可以解决用电问题，又能把资源优势转变为经济优势。

确定水轮机的安装高程，是一项技术性很强的工作，但原则只有一条，即不能超过水轮机允许的最大吸出高度。

4.农村小水电站的设计

4.1 规划流域规划内容包括对大江大河，重要支流，特定河段的规划和本地区的综合发展规划(戒以发电为重点的规划)。在规划工作中，一定要做到统筹兼顾，全面安排，统一开发的方针，经过技术经济论证，确定总体规划布局，并拟定近远期工程目标。4.2项目建议书对推广的建设项目，进一步从技术经济和建设条件等方面，研究并论证其可行性，提出项目建议书，经有关主管部门批准后，才能进行下一步工作。

4.3 设计任务书在批准的项目建设书基础上，深入进行可行性研究，对工程建设的目的、任务、原则、规模、资料依据、经济社会效益、投资和建设期限等进行阐述。待批准后才能进行下一步工作。

4.4 设计包括初步设计、技术设计和施工设计3个阶段。初步设计主要对工程总体布置，主要建筑物的型式、尺寸的确定，对装机容量、机型、机组数目、电气主接线和电气设备进行选择，确定施工方案，主要建筑物施工方法，工程总进度，施工总平面图，对外交通方式，所需施工机械设备，建筑材料数量，劳动力数量，施工供水、供电，提出工程总概算。

4.4.1 预测建筑物使用过程中可能发生的问题，以便在设计中采取适当的技术措施，使建筑物在运转中安全可靠，对于小型水电站，工程地质勘察的方法是野外观测和挖试坑。通过野外对岩石的天然露头、地貌等现象的观测，并挖坑、挖槽、挖平洞等，人可直接下坑观察各种地质现象，如岩层分界线、断层破碎带的位置和风化裂隙带的深度等。在有条件的情况下，可选取原状岩样进行试验，从而获得设计有关数据，坝址主要是防止坝基的不均匀沉陷和滑动的问题，不均匀沉陷将会导致建筑物的破坏或运转不正常。不均匀沉陷的原因往往是建筑物的地基不是岩石基础，或是破碎的岩基和几种不同种类的岩石构成的地基。如某拦河坝原拟修建条石单拱坝，经地质勘察发现坝址右岸为页岩，左岸为土基，故改为两孔条石连拱坝，并将左岸土基挖深，以便加深基础，并将支墩中部沿水流方向(即页岩与土基交界处)设通缝，以适应可能发生的不均匀沉陷。坝沿地基滑动的原因，一般说来两种土壤的结合面是最易滑动的，或地基中夹有粘土层、流砂层及其他易滑夹层。

4.4.2 渠道及前池主要是边坡稳定及渗漏问题。引水渠道和前池往往修建在山坡上，当山坡陡峻或山坡有易滑的夹层，或岩石很破碎时，在其上如又开挖了渠道断面，这时就易发生塌方或滑坡。这个土斜坡由不同种类的倾斜土层组成，又由于土层是向外倾斜的，当遇雨水后，斜向的粘土层(不透水土层)就成了一个滑动体，都是沿这个滑动面滑下去的，如果土层是向内侧倾斜的，就比较稳定。当坡陡时，就应削坡或修挡土墙；对于易滑的夹层，应尽量避开或修挡土墙挡住易滑的斜坡。

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