□何永光（貴州畢節(jié)地區(qū)機(jī)械化施工隊(duì)）

結(jié)合多年來從事的農(nóng)村水電規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理等方面的工作，對(duì)農(nóng)村小水電站的電氣測(cè)量、同期裝置、保護(hù)裝置設(shè)計(jì)等方面存在的問題，以及對(duì)山區(qū)農(nóng)村小水電站在設(shè)計(jì)方面的影響作一初步探討。

1.農(nóng)村小水電及其特點(diǎn)

1.1 農(nóng)村小水電

現(xiàn)階段我國(guó)所謂的“農(nóng)村小水電”，一般是指分布在廣大農(nóng)村地區(qū)，依靠自然水資源，在中小河流上，借助自然落差或人工增加的落差，由地方政府或集體、或個(gè)人集資興建與經(jīng)營(yíng)管理的水電站，其規(guī)模一般在5萬kW以下，屬配套地方供電電網(wǎng)系統(tǒng)。

1.2 農(nóng)村小水電特點(diǎn)

農(nóng)村小水電站，以水網(wǎng)密布、自然雨水充沛的中南、華南和西南部居多，且多分布在人煙稀少的山區(qū)，東北和西北地區(qū)、華北平原相對(duì)較少。在這些山區(qū)，人稀地廣，居民用電負(fù)荷分散，如果用大電網(wǎng)覆蓋，一是財(cái)力上很難實(shí)現(xiàn)，二是資源上嚴(yán)重浪費(fèi)。而且，如果擬采用大電網(wǎng)供電，其長(zhǎng)距離的輸送線路，也給電力供應(yīng)部門在資金籌措及線路架設(shè)、維護(hù)等方面帶來很多困難，實(shí)現(xiàn)的難度可想而知。所以，山區(qū)農(nóng)村小水電，可以有效補(bǔ)充大電網(wǎng)的這一不足。

農(nóng)村小水電資源具有如下特點(diǎn)：建設(shè)規(guī)模可因地制宜、因環(huán)境制宜、因條件制宜，投資省、工期短、見效快。供電系統(tǒng)僅服務(wù)于本地區(qū)，可就地成網(wǎng)、就近供電，供電成本低，適合國(guó)家、地方、集體、企業(yè)甚至個(gè)人等以各種投資形式進(jìn)行開發(fā)。小水電站分散在廣大山區(qū)或農(nóng)村，可吸收廣大山區(qū)和農(nóng)村的剩余勞動(dòng)力就業(yè)，帶動(dòng)和促進(jìn)落后地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。作為全國(guó)水電資源的后備力量，在電力整體結(jié)構(gòu)調(diào)整和規(guī)劃中，具有不可忽視的戰(zhàn)略地位。小水電在生產(chǎn)過程中，不排放溫室氣體和有害氣體，符合可持續(xù)利用和可持續(xù)發(fā)展原則。

2.裝機(jī)容量確定

由于小水電站規(guī)模較小，位置分散，工程比較簡(jiǎn)單，因此具有因地制宜，就地取材，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。小型調(diào)節(jié)水庫(kù)的引水渠道，電站前池，壓力水管，電站廠房水輪發(fā)電機(jī)等建筑物，多選擇當(dāng)?shù)夭牧闲藿?，以降低工程造價(jià)。例如小型攔河壩多采用土壩、堆石壩、漿砌石壩、砌石拱壩、雙曲拱壩、碾壓混凝土壩等當(dāng)?shù)亟▔尾牧弦子讷@得的壩型。壓力水管常采用木制水管、鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鋼管等。對(duì)于小水電的裝機(jī)容量問題，行內(nèi)持不同看法的頗多，各個(gè)國(guó)家、各個(gè)地區(qū)，不同的人文歷史、不同的發(fā)展時(shí)期、不同的科技背景，甚至不同的地域經(jīng)濟(jì)條件等，都可能在裝機(jī)容量上有不同的要求，所以，總的來說，應(yīng)視國(guó)情和實(shí)情而定。

因此，實(shí)施小水電代燃料工程的關(guān)鍵是低廉的電價(jià)。實(shí)施小水電代燃料工程的難點(diǎn)在于合理的體制。為保證代燃料電站能夠持續(xù)穩(wěn)定地為廣大山區(qū)用戶和農(nóng)民用戶提供廉價(jià)的電力，切實(shí)為農(nóng)民的生活、農(nóng)村的建設(shè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展服務(wù)，那么，就需要從根本上采取有效措施，如：實(shí)行小水電的所有權(quán)、使用權(quán)、經(jīng)營(yíng)權(quán)分立，建立相互制約體制，就是一種行之有效的辦法。這種體制的核心點(diǎn)有3個(gè)：第一，所有權(quán)屬于國(guó)家。國(guó)家授權(quán)給省級(jí)水行政主管部門作為國(guó)家出資人代表，行使相關(guān)的責(zé)任，承擔(dān)相關(guān)的義務(wù)。第二，使用權(quán)屬于使用電能的農(nóng)民，農(nóng)民有用電的權(quán)利和按代燃料電價(jià)繳交電費(fèi)的義務(wù)，但對(duì)電站及其資產(chǎn)沒有所有權(quán)和處置權(quán)。第三，經(jīng)營(yíng)權(quán)屬于通過市場(chǎng)招聘的經(jīng)營(yíng)者。經(jīng)營(yíng)者負(fù)責(zé)電站的經(jīng)營(yíng)管理，只能享有合同約定的勞務(wù)收入，此外的任何經(jīng)濟(jì)的和物質(zhì)的攫取，都是非法的。為了使這種體制切實(shí)有效運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)相應(yīng)地組建有地方政府、水行政主管部門、用戶代表等組成的管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和監(jiān)督并處理出現(xiàn)的問題。

3.水輪發(fā)電機(jī)組選擇

在小水電發(fā)達(dá)地區(qū)，有20%的農(nóng)產(chǎn)，可以用季節(jié)性電能做飯燒水。照此計(jì)算，每人每年需要用電約200°，每人需要電源100W，可按照國(guó)標(biāo)GB／T15659-1995確定水輪發(fā)電機(jī)組并組織實(shí)施。實(shí)施時(shí)要注意和考慮的問題包括電源布點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)布局、負(fù)荷發(fā)展、電力電量平衡、人均年用電量、戶均年生活用電量、通電面、用電保證率、以電代柴、水土保持、降損節(jié)能、科技進(jìn)步、生態(tài)保護(hù)等多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和要求，由此，農(nóng)村的電氣化建設(shè)，結(jié)合小水電的開發(fā)利用，就既可以解決用電問題，又能把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

確定水輪機(jī)的安裝高程，是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，但原則只有一條，即不能超過水輪機(jī)允許的最大吸出高度。

4.農(nóng)村小水電站的設(shè)計(jì)

4.1 規(guī)劃流域規(guī)劃內(nèi)容包括對(duì)大江大河，重要支流，特定河段的規(guī)劃和本地區(qū)的綜合發(fā)展規(guī)劃(戒以發(fā)電為重點(diǎn)的規(guī)劃)。在規(guī)劃工作中，一定要做到統(tǒng)籌兼顧，全面安排，統(tǒng)一開發(fā)的方針，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，確定總體規(guī)劃布局，并擬定近遠(yuǎn)期工程目標(biāo)。4.2項(xiàng)目建議書對(duì)推廣的建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)一步從技術(shù)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)條件等方面，研究并論證其可行性，提出項(xiàng)目建議書，經(jīng)有關(guān)主管部門批準(zhǔn)后，才能進(jìn)行下一步工作。

4.3 設(shè)計(jì)任務(wù)書在批準(zhǔn)的項(xiàng)目建設(shè)書基礎(chǔ)上，深入進(jìn)行可行性研究，對(duì)工程建設(shè)的目的、任務(wù)、原則、規(guī)模、資料依據(jù)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益、投資和建設(shè)期限等進(jìn)行闡述。待批準(zhǔn)后才能進(jìn)行下一步工作。

4.4 設(shè)計(jì)包括初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)3個(gè)階段。初步設(shè)計(jì)主要對(duì)工程總體布置，主要建筑物的型式、尺寸的確定，對(duì)裝機(jī)容量、機(jī)型、機(jī)組數(shù)目、電氣主接線和電氣設(shè)備進(jìn)行選擇，確定施工方案，主要建筑物施工方法，工程總進(jìn)度，施工總平面圖，對(duì)外交通方式，所需施工機(jī)械設(shè)備，建筑材料數(shù)量，勞動(dòng)力數(shù)量，施工供水、供電，提出工程總概算。

4.4.1 預(yù)測(cè)建筑物使用過程中可能發(fā)生的問題，以便在設(shè)計(jì)中采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，使建筑物在運(yùn)轉(zhuǎn)中安全可靠，對(duì)于小型水電站，工程地質(zhì)勘察的方法是野外觀測(cè)和挖試坑。通過野外對(duì)巖石的天然露頭、地貌等現(xiàn)象的觀測(cè)，并挖坑、挖槽、挖平洞等，人可直接下坑觀察各種地質(zhì)現(xiàn)象，如巖層分界線、斷層破碎帶的位置和風(fēng)化裂隙帶的深度等。在有條件的情況下，可選取原狀巖樣進(jìn)行試驗(yàn)，從而獲得設(shè)計(jì)有關(guān)數(shù)據(jù)，壩址主要是防止壩基的不均勻沉陷和滑動(dòng)的問題，不均勻沉陷將會(huì)導(dǎo)致建筑物的破壞或運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。不均勻沉陷的原因往往是建筑物的地基不是巖石基礎(chǔ)，或是破碎的巖基和幾種不同種類的巖石構(gòu)成的地基。如某攔河壩原擬修建條石單拱壩，經(jīng)地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)壩址右岸為頁(yè)巖，左岸為土基，故改為兩孔條石連拱壩，并將左岸土基挖深，以便加深基礎(chǔ)，并將支墩中部沿水流方向(即頁(yè)巖與土基交界處)設(shè)通縫，以適應(yīng)可能發(fā)生的不均勻沉陷。壩沿地基滑動(dòng)的原因，一般說來兩種土壤的結(jié)合面是最易滑動(dòng)的，或地基中夾有粘土層、流砂層及其他易滑夾層。

4.4.2 渠道及前池主要是邊坡穩(wěn)定及滲漏問題。引水渠道和前池往往修建在山坡上，當(dāng)山坡陡峻或山坡有易滑的夾層，或巖石很破碎時(shí)，在其上如又開挖了渠道斷面，這時(shí)就易發(fā)生塌方或滑坡。這個(gè)土斜坡由不同種類的傾斜土層組成，又由于土層是向外傾斜的，當(dāng)遇雨水后，斜向的粘土層(不透水土層)就成了一個(gè)滑動(dòng)體，都是沿這個(gè)滑動(dòng)面滑下去的，如果土層是向內(nèi)側(cè)傾斜的，就比較穩(wěn)定。當(dāng)坡陡時(shí)，就應(yīng)削坡或修擋土墻；對(duì)于易滑的夾層，應(yīng)盡量避開或修擋土墻擋住易滑的斜坡。

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[2]張洪楚.水電站[M].北京：水利電力出版社，1994.

[3]趙福祥.中小型電站電氣設(shè)備運(yùn)行[M].北京：水利電力出版社，2005.

[4]顏竹丘.水能利用[M].北京：水利電力出版社，1986.