航電樞紐工程正常蓄水位確定分析

余學(xué)瓊，余小華，雷 波，楊元林

（1.四川濟(jì)通工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，四川 成都 610000；2.四川恒捷路通工程技術(shù)咨詢有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

正常蓄水位又稱正常高水位，是水庫(kù)最重要的特征水位，是確定攔河壩高度、水庫(kù)容積、利用水頭和發(fā)電能力的基本依據(jù)[1]。同時(shí)，正常蓄水位對(duì)有通航需求的航電樞紐還深刻影響著其通航水位及船閘設(shè)計(jì)參數(shù)，這是保證工程開發(fā)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的先決條件，也是同一般水利工程確定特征水位存在差異性的地方。本文以岷江航電犍為樞紐工程的正常蓄水確定過(guò)程為例，深刻闡述航電樞紐工程特征水位影響因素及分析方法。

1 工程概況

岷江是長(zhǎng)江上游的一級(jí)支流，位于四川盆地腹部區(qū)西部邊緣。岷江航電犍為樞紐工程位于岷江下游樂山市犍為縣境內(nèi)，壩址位于犍為大橋上游約1.45 km 處，工程開發(fā)任務(wù)為以航運(yùn)為主、結(jié)合發(fā)電，兼顧供水、灌溉。工程上下游分別與東風(fēng)巖梯級(jí)和龍溪口梯級(jí)銜接。樞紐主要建筑物包括船閘、泄洪沖砂閘、發(fā)電廠房、混凝土重力壩、開關(guān)站、魚道和庫(kù)區(qū)防洪堤等。

2 正常蓄水位確定分析

犍為航電工程是岷江下游航道（樂山～宜賓段）的第三個(gè)梯級(jí)，應(yīng)結(jié)合庫(kù)區(qū)的灘險(xiǎn)分布情況，合理確定正常蓄水位以滿足該河段Ⅲ級(jí)航道的要求。同時(shí)應(yīng)考慮日調(diào)節(jié)庫(kù)容方案，與上游東風(fēng)巖航電樞紐尾水的合理銜接。綜合上述因素及水庫(kù)淹沒和航運(yùn)要求擬定正常蓄水位上、下限為335.5 m、333.5 m。因此，按照333.5 m、334 m、334.5 m、335 m 和335.5 m 共五個(gè)方案進(jìn)行比較分析。

2.1 方案對(duì)庫(kù)區(qū)河道航運(yùn)渠化的滿足程度

犍為岷江庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)航道標(biāo)準(zhǔn)為Ⅲ級(jí)，要求航道尺寸為2 m（水深）×60 m（水寬），根據(jù)最小通航流量航道渠化情況，各正常蓄水位方案考慮日調(diào)節(jié)消落至死水位時(shí)，在解放灘、烏木樁、長(zhǎng)灘兒三個(gè)灘險(xiǎn)處以及犍為壩址、東風(fēng)巖下壩線處最小通航流量庫(kù)區(qū)渠化河道水深見表1。

由表1 可知各正常蓄水位方案考慮日調(diào)節(jié)消落時(shí)庫(kù)區(qū)水位比天然抬高水位分別為0.2 m～15.9 m、0.2 m～15.9 m、0.3 m～16.4 m、0.6 m～16.9 m、1.1 m～17.4 m。庫(kù)區(qū)灘險(xiǎn)水深增加明顯。隨著正常蓄水位抬高，航道渠化得越好。

表1 最小通航流量庫(kù)區(qū)渠化河道水深成果表 單位：m

2.2 梯級(jí)銜接

犍為上游梯級(jí)東風(fēng)巖航電工程壩址距犍為下壩址約18.1 km。犍為正常蓄水位比較與上游東風(fēng)巖下壩址銜接見表2。

表2 犍為正常蓄水位比較與上游東風(fēng)巖壩址銜接情況表 單位：m

各方案在正常蓄水位時(shí)與天然水位差分別為0.59 m～0.27 m、1.03 m～0.44 m、1.50 m～0.68 m、1.98 m～1.00 m、2.47 m～1.10 m；各比較方案在正常蓄水位時(shí)均與上游東風(fēng)巖梯級(jí)銜接，日調(diào)節(jié)消落時(shí)均滿足航運(yùn)銜接。

2.3 建設(shè)征地及移民安置

正常蓄水位從低到高方案淹沒耕地面積分別為4101 畝、4338 畝、4605 畝、4838 畝、5494 畝，方案間增量分別為237 畝、267 畝、233 畝、656 畝；需搬遷安置人口分別為2115 人、2312 人、2992 人、3355 人、4338 人，方案間增量分別為197人、680人、363人、983 人；淹沒房屋面積分別為108646m2、117644 m2、153330 m2、170144 m2、223068 m2，方案間增加分別為8998 m2、35686 m2、16814 m2、52924 m2；水庫(kù)淹沒補(bǔ)償投資分別為101083 萬(wàn)元、110692 萬(wàn)元、121058 萬(wàn)元、131856 萬(wàn)元、155715 萬(wàn)元，方案間差值分別為9609 萬(wàn)元、10366 萬(wàn)元、10798 萬(wàn)元、23859 萬(wàn)元。

方案335 m～335.5 m 水庫(kù)淹沒投資增加幅度較大，主要原因是：除了水庫(kù)淹沒指標(biāo)外，正常蓄水位335.5 m 還涉及增加和邦鹽廠貨運(yùn)碼頭，增加二級(jí)公路2.7 km 及1 個(gè)集鎮(zhèn)五通橋區(qū)金粟鎮(zhèn)的淹沒指標(biāo)。

從移民安置方面分析，正常蓄水位333.5 m 到335 m 方案間的水庫(kù)淹沒影響實(shí)物指標(biāo)總體增量不大，補(bǔ)償投資增加不多；而335 m 方案到335.5 m 方案水庫(kù)淹沒影響實(shí)物指標(biāo)增加較多，補(bǔ)償投資也增加較多，有突變趨勢(shì)。因此，從建設(shè)征地角度看，正常蓄水位在333.5 m、334 m、334.5 m、335 m 四個(gè)方案中選擇是合適的。

2.4 工程效益

2.4.1 航運(yùn)效益

工程實(shí)施后將改善岷江航道條件，逐步實(shí)現(xiàn)岷江（樂山～宜賓段）全江渠化，充分發(fā)揮水路運(yùn)輸“運(yùn)量大、投資省、能耗低、運(yùn)價(jià)廉、占地少、污染小”的優(yōu)勢(shì)，吸引更多貨物采用水路運(yùn)輸。經(jīng)計(jì)算，由于替代陸路運(yùn)輸費(fèi)用的節(jié)約，犍為的國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益2020年為6980.99 萬(wàn)元，2030年為14718.00 萬(wàn)元，2040年為21192.15 萬(wàn)元。

五個(gè)正常蓄水位方案，均在滿足航運(yùn)要求的條件下擬定，因此，各正常蓄水位方案對(duì)航運(yùn)效益相當(dāng)，但隨著正常蓄水位的提高，航道條件相對(duì)較好。

2.4.2 發(fā)電效益

岷江水量充沛，具有較好的發(fā)電潛力。為綜合利用水資源，岷江干流（樂山～宜賓段）在根本改善航道條件發(fā)展航運(yùn)的同時(shí)，還可以結(jié)合開發(fā)水電資源。犍為航電工程正常蓄水位從低到高方案，各方案多年平均發(fā)電量隨正常蓄水位的抬高而增加，多年平均發(fā)電量（遠(yuǎn)景）分別為19.2752 億kW·h、20.1350 億kW·h、20.9918 億kW·h、21.8428 億kW·h、22.6836 億kW·h，從增加能量指標(biāo)的角度分析，適當(dāng)抬高正常蓄水位是有利的。

犍為正常蓄水位每抬高0.5 m，從低方案到高方案，上游梯級(jí)東風(fēng)巖多年平均發(fā)電量（遠(yuǎn)景）損失分別為0.2367 億kW·h、0.3684 億kW·h、0.6487 億kW·h、1.0120 億kW·h、1.4584 億kW·h，方案間實(shí)獲的梯級(jí)發(fā)電效益（遠(yuǎn)景）增量分別為0.7281 億kW·h、0.5765 億kW·h、0.4877 億kW·h、0.3944 億kW·h。抬高正常蓄水位實(shí)獲的梯級(jí)發(fā)電效益是增加的，但增加的趨勢(shì)漸小。

2.5 工程投資

正常蓄水位方案Ⅰ～Ⅴ的工程靜態(tài)投資分別為904791 萬(wàn)元、918077 萬(wàn)元、932565 萬(wàn)元、948730 萬(wàn)元、975931 萬(wàn)元，方案間差額分別為13285 萬(wàn)元、14489 萬(wàn)元、16165 萬(wàn)元、27201 萬(wàn)元，正常蓄水位愈高，工程投資越大。從工程量及投資看，正常蓄水位越低的方案工程量越少，投資越省。

2.6 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

正常蓄水位比較方案Ⅰ～Ⅴ單位千瓦投資分別為20563 元/kW、19958 元/kW、19428 元/kW、18975 元/kW、18768 元/kW；考慮上游東風(fēng)巖梯級(jí)電量損失，單位電能投資（遠(yuǎn)景）分別為4.76 元/（kW·h）、4.65 元/（kW·h）、4.59 元/（kW·h）、4.55 元/（kW·h）、4.59 元/（kW·h），正常蓄水位從低至高方案間的補(bǔ)充單位電能投資（遠(yuǎn)景）分別為1.81 元/（kW·h）、2.46 元/（kW·h）、3.17 元/（kW·h）、6.56 元/（kW·h）。從工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，五個(gè)正常蓄水位比較方案投資均在19000 元/kW 左右，補(bǔ)充單位電能投資從方案Ⅰ～方案Ⅱ、方案Ⅱ～方案Ⅲ、方案Ⅲ～方案Ⅳ均小于方案的單位電能投資，從方案Ⅳ～方案Ⅴ補(bǔ)充單位電能投資遠(yuǎn)高于方案Ⅳ、方案Ⅴ的單位電能投資。因此，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，正常蓄水位335 m方案較優(yōu)。

2.7 綜合比選

綜上所述，從滿足航運(yùn)要求、梯級(jí)銜接、水庫(kù)淹沒指標(biāo)、動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等綜合分析，推薦正常蓄水位335 m 方案。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可知，在正常蓄水位確定過(guò)程中，各考量因素存在著不同程度的沖突。如通航條件決定著正常蓄水位越高越好，抬高蓄水位實(shí)獲的梯級(jí)發(fā)電效益亦是增加的，但增加的趨勢(shì)漸小。然而工程規(guī)模、淹沒損失、移民安置投資及征地補(bǔ)償又決定了蓄水位不能無(wú)限制地增高。因此，在正常蓄水位的確定過(guò)程中一定要以工程的開發(fā)任務(wù)為核心，按照主要需求原則比選確定水位影響因素權(quán)重，做到方案的平衡與優(yōu)化。