小型水利水电工程生态友好型设计理念与实践应用

一、引言

小型水利水电工程作为可再生能源开发的重要形式， 在保障能源供应、促进乡村振兴等方面发挥着重要作用。然而，传统小型水电工程在建 致河流减脱水、生物多样性减少等问题，对水生态系统造成不利影 利水电工程的生态友好型设计已成为行业发展的必然趋势。水利 制宜探索出一系列生态友好型设计理念与实践经验，为小型水电 本文旨在总结小型水利水电工程生态友好型设计的核心理念，并结合典型实践案例，探讨其应用效果与推广价值

二、生态友好型设计核心理念

（一）生态流量优先原则

生态流量是维持河流生态系统健康的基础，生态友好型设计将生态流量保障置于优先地位。《小型水电站生态流量确定技术导则》明确提出，小型水电站生态流量确定应遵循分区分类原则，根据河流生态敏感程度和水文特征，科学确定生态基流和敏感生态流量。目前常用的计算方法包括 Tennant 法、MIKE21 水动力模型等，其中 Tennant 法通过多年平均流量的百分比确定生态流量，非汛期通常采用 20% 的比例，汛期采用 30% 的比例，该方法因考虑栖息地和水力学因素而广泛应用于常年性河流。

通过水库调度、泄流设施改造等方式，确保河道生态需水得到满足。例如采用锥形阀泄流结合发电尾水引流的复合方式，可实现生态流量的 24 小时不间断保障，同时通过视频监控系统实现实时动态监管，确保生态流量达标率不低于 90% 。生态流量的科学保障能够维持河流自然水文过程，保护水生生物栖息地，保障水体自净能力，是生态友好型设计的首要原则。

（二）最小干扰与生态修复理念

生态友好型设计强调工程建设对自然环境的最小干扰，采取 "避让 - 减缓和补偿" 的三级防控策略。在工程选址阶段，通过生态敏感区 mapping 技术避开重要鱼类产卵场、洄游通道等关键生态节点；建设阶段采用模块化施工、生态围堰等低影响技术，减少施工期水土流失和植被破坏，施工营地占地面积控制在工程总面积的 5% 以内；运行阶段优化调度方案，减少水文情势的剧烈变化。

对不可避免的生态影响，采用生态堰坝、生态跌坎等措施进行修复。生态堰坝高度通常控制在 1.5-3 米，间隔 50-100 米设置一道，形成阶梯水塘系统，既降低了单级落差，又增加了水域面积和水流多样性。生态跌坎采用渐变式设计，坡度控制在 1：5-1：10，表面采用生态混凝土材质，为藻类和底栖生物提供附着基质，改善河流连通性和栖息地条件，恢复河流生态功能。

（三）生物多样性保护理念

针对小型水电工程对水生生物的影响，生态友好型设计注重构建生物迁移通道和栖息地。仿生态鱼道设计通过设置流速差异明显的区间，满足不同游泳能力鱼类的洄游需求，同时利用生态石笼构建独立区间，为底栖鱼类及小型鱼种提供栖息环境。通过增殖放流、水质监测等措施，维持水生生物多样性，促进生态系统平衡。

（四）生态补偿与协同发展理念

建立健全生态补偿机制是推动小型水电生态友好发展的重要保障。通过政策补偿、产业补偿和生态补偿等多种方式，平衡工程开发与生态保护的关系。探索建立绿色激励电价机制，将生态保护成本纳入电价形成机制，激励水电站落实生态保护责任，实现生态效益、经济效益和社会效益的协同发展。

三、实践应用案例分析（一）广州黄龙带水库电站生态改造

黄龙带水库电站通过生态友好型设计改造，实现了生态保护与经济效益的双赢。该电站采用水库锥形阀泄流结合发电尾水引流的方式，保障 24 小时不间断泄放 0.33 立方米每秒的生态流量，并装设生态流量视频监控系统实现实时动态监管。通过 6 级生态堰坝方案减缓坝下河流坡降，形成阶梯水塘系统，改善水生生物栖息环境。持续开展增殖放流，使水库水质稳定保持在二类以上。改造后，该电站成功获得 "水利部绿色小水电站示范电站" 称号，累计节约标准煤 24.53 万吨，减少二氧化碳排放 56.31 万吨，同时开放休闲区域成为市民观光打卡点，实现了多元价值融合。

（二）正果水电站鱼道设计与生态共融

正果水电站在生态友好型设计中重点关注水生生物保护，通过拦河闸重建，专门修建了功能完好的鱼道，利用鱼道及泄流闸泄放的方式共同保障下游河道生态需水，为水生生物搭起了洄游 "鹊桥"。同时，电站对厂房进行整体翻新，绘制绿色发展主题巨型墙绘，与附近乡村风光及山水景观融为一体，形成 "增江画廊" 碧道的靓丽风景，实现了工程建设与生态景观的和谐统一

（三）山西尉迟水电站生态整改实践

山西尉迟水电站通过 "一站一策" 的精准整改思路，拆除旧坝新建生态钢闸坝，采取生态跌坎、生态堰坝等河道修复措施，增加河段河流水面域。整改后，不仅消除了安全隐患，还使河道水域面积显著扩大，水生态环境大为改善。同时，发电引水流量提升，机组运行效率大幅度提高，年平均发电量由整改前的 120 万千瓦时增长到 200 万千瓦时，旅游综合收入与发电收益叠加，实现了生态效益与经济效益的双赢。

（四）重庆生态电价机制创新实践

重庆市在推动小水电绿色发展过程中，建立了反映生态保护和修复治理成本的小水电站上网电价机制。通过多次调研和方案优化，形成了绿色水电激励电价改革方案，运用经济杠杆推动小水电站落实生态保护责任。这一机制创新为小水电生态友好型设计提供了政策保障，使小水电站在电力应急保供、供水应急保障方面的重要作用得到充分发挥，行业形象和社会认可度显著提升。四、结论

小型水利水电工程生态友好型设计是实现能源开发与生态保护双赢的关键路径。其核心在于将生态保护理念贯穿于工程全生命周期，通过科学确定生态流量、构建生物迁移通道、实施生态修复措施和建立生态补偿机制等手段，最大限度减少工程对生态环境的影响。实践表明，生态友好型设计不仅能够有效保护水生态系统，使河流生态流量达标率提升 30-50% ，水生生物多样性增加 20% ，还能通过提升工程效率、拓展多元价值实现经济效益提升 15-30% 。

未来，应进一步完善生态友好型设计标准体系，制定分区域的技术导则；加强关键技术研发与推广，重点突破仿生态鱼道优化设计、生态流量智能调控等技术瓶颈；健全生态补偿政策机制，建立跨省域的生态电价协同机制；推动数字化转型，应用物联网、AI 等技术构建生态流量智能监测网络。通过多维度创新，推动小型水利水电工程向更加绿色、低碳、可持续的方向发展，为生态文明建设和能源结构转型提供有力支撑，在乡村振兴和碳中和战略中发挥更大作用。

参考文献

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