大興水利樞紐工程規模論證

劉武軍 王曉云 張忠廣

1 工程概況

大興水利樞紐工程位于貴州省銅仁市松桃縣境內，壩址位于錦江一級支流大梁河上，屬長江流域洞庭水系。工程任務為城鄉生活、工業和灌溉供水，兼顧發電等，是綜合利用水利樞紐工程。本工程供水對象為正大鄉、大興鎮的居民生活用水，正大農產品加工園區用水，銅仁新區部分城鎮用水（即川硐教育園區與老塘新區）和大興科技工業園區工業及生活用水，正大鄉和大興鎮灌溉用水。

2 需水量預測

大興水利樞紐工程設計水平年為2025年，大興科技工業園區、銅仁新區和正大農產品加工區采用單位用地分類法預測，正大鄉和大興鎮人畜用水采用定額法預測，根據長系列逐旬降雨和蒸發資料以及作物灌溉制度計算長系列逐旬需水量。受水區2025年需水量預測成果見表1。

表1 受水區2025年各業需水量預測成果表 萬m3

3 水資源供需分析及配置

大興水利樞紐工程受水區供水工程為已建的天生橋水庫，無新建和規劃的工程，設計水平年天生橋水庫為銅仁新區供水，再生水用于道路廣場澆灑和綠化用水，其他缺水量由大興水利樞紐工程解決。設計水平年2025年受水區缺水量為8 529萬m3，供需分析成果見表2。本工程由三級泵站揚水，通過管道輸水，水庫至輸水工程末端輸水損失取3%，總缺水量為8 782萬m3，即大興水利樞紐工程需供水量為8 782萬m3。銅仁新區從天生橋庫區取水揚程較低，天生橋水庫調節庫容較小，不能滿足用水要求，不足水量由上游大興水利樞紐工程補償供給，其他受水區直接從大興庫區取水。

表2 大興水利樞紐工程受水區供需分析及配置成果表 萬m3

4 水庫工程規模

采用長系列調節計算確定水庫滿足受水區用水要求所需要的調節庫容。水庫供水原則為在扣除下游河道生態用水后，當遇到相當于灌溉設計保證率80%及豐、平水年，受水區滿足工業、生活和灌溉用水，遇超過P＝80%的枯水年份，按枯水年水量占P=80%來水年份比例，折算相應年份灌溉需水過程即為該枯水年灌溉供水過程。通過調節計算，水庫所需調節庫容為3 760萬m3，總供水量為8 736萬m3，其中：城市生活和工業供水量為8 188萬m3，農村人畜飲水供水量為225萬m3，灌溉供水量為323萬m3。

根據泥沙淤積和水工布置要求確定死水位。經泥沙淤積計算，水庫50年壩前泥沙淤積高程為479.55 m，進水口底板高程取不低于泥沙淤積高程以上2 m，進水口凈高2 m，最小淹沒水深不少于2 m，水工布置要求死水位不低于485.55 m，考慮一定的安全余度，死水位為486 m。

大興水庫死水位為486 m，相應庫容20年淤積庫容為222萬m3，水庫所需調節庫容為3 760 m，即正常蓄水位以下庫容為3 982萬m3，相應正常蓄水位為513.4 m，正常蓄水位取整為514 m，即滿足受水區用水要求的正常蓄水位為514 m。以該水位方案為基本方案，設置正常蓄水位513、514、515 m三個方案，從工程地質、庫區淹沒和經濟指標等因素進行比選，從工程地質方面分析，正常蓄水位520 m以上分布有22個溶洞，水庫已不淹沒溶洞為上限，正常蓄水位控制在520 m以下。從庫區淹沒來看，515 m以上等高線村莊分布較多，為控制淹沒損失，正常蓄水位不宜超過515 m。從經濟指標方面來分析，隨著正常蓄水位抬升，供水效益增加，投資也增加，當正常蓄水位從513 m增加至514 m，投資增加約2 872萬元，每年供水效益增加502萬元，下游電站下游電站發電損失27萬元，經計算，差額投資經濟內部收益率為13.9%，大于8%，正常蓄水位514 m經濟上更合理；當正常蓄水位從514 m增加至515 m，投資增加約784萬元，年抽水電費減少13萬元，增加發電效益僅5萬元，增加供水效益僅9萬元，差額投資經濟內部收益率小于1%，顯然不經濟。經過綜合分析比較，大興水利樞紐工程推薦正常蓄水位為514 m。

根據大興水庫規模和壩型，確定水庫設計洪水標準和校核洪水標準，設計洪水標準為P=2%（50年一遇），校核洪水標準為P=0.2%（500年一遇）。水庫不承擔下游防洪任務，水庫泄洪設施為溢流堰，起調水位為正常蓄水位514 m。采用靜庫容調洪，利用列表試算法進行洪水調節計算。調洪原則為：庫水位514 m時水庫最大泄流能力為1 110 m3/s，當入庫洪水流量小于1 110 m3/s時，按入庫流量控泄，庫水位保持514 m；當入庫洪水流量大于1 110 m3/s時，水庫全部敞泄，水庫開始滯洪，庫水位上升；退水期入庫流量小于水庫泄流能力，水庫又轉入控泄階段，避免對下游造成人造洪峰，庫水位逐步降至514 m。經過計算，水庫設計洪水位為514 m，相應原始庫容為4 283萬m3，校核洪水位為515.29 m，相應原始庫容為4 672萬m3。

5 電站裝機容量

本工程多年平均下泄水量較大，可以結合地形，利用生態基流和汛期棄水進行發電，由于本工程沒有脫流河段，廠房尾水即接下游馬槽河電站庫區末端回水水位，電站廠房處有一堤壩，水位接大興壩址，大興水利樞紐下放的生態流量可用于發電，根據環評專業分析，大興樞紐電站運行可以滿足河道生態水量要求。銅仁市小水電裝機利用小時數大多為3 000 h。擬定大興電站裝機容量4、5、6 MW三個方案。

裝機容量從4 MW增至5 MW，年發電量增加126萬kW·h，投資增加175萬元，以馬槽河和天生橋電站現行上網電價0.240 4元/（kW·h）（含稅）計算，差額投資經濟內部收益率為12.1%，大于8%，經濟合理，5 MW裝機利用小時數3 336 h。

裝機容量從5 MW增至6 MW，年發電量增加85萬kW·h，投資增加210萬元，差額投資經濟內部收益率為5.3%，小于8%，經濟不合理。因此，本階段大興水利樞紐電站擬為5 MW。

6 結語

大興水利樞紐工程解決當地城鄉生活、工業和灌溉供水問題。預測受水區設計水平年2025年各業需水量，考慮現狀天生橋水庫為銅仁新區供水，再生水用于道路廣場澆灑和綠化用水，其他缺水量由大興水利樞紐工程解決。經過調節計算，水庫所需調節庫容為3 760萬m3，通過泥沙淤積高程和水工布置要求確定死水位為483 m，滿足供水要求的正常蓄水位為514 m，并經過比選，最終選定水庫正常蓄水位為514 m。經過調洪計算，水庫設計洪水位為514 m，相應原始庫容為4 283萬m3，校核洪水位為515.29 m，相應原始庫容為4 672萬m3。經過經濟比選，電站裝機容量為5 MW。