鍋浪蹺水電站對于區域水資源開發利用的影響分析

余 祥, 張 艷, 李 大 辰

(四川水發勘測設計研究有限公司,四川 成都 610072)

0 引 言

我國傳統能源結構以火力發電為主,而水力發電囿于其間歇性和不穩定性等特點發展相對滯后,但隨著我國能源結構改革的不斷推進,水電行業將迎來重大的發展機遇[1]。水電站的開發與建設有助于能源工業的可持續發展,不僅能產生巨大的發電、防洪、航運等經濟效益,同時因其有相對清潔的特點,還能產生巨大的環境效益[2-3]。但水電站的興建在給人們帶來經濟與環境效益的同時,對河流及區域水資源難免產生多方面影響,因此,客觀評價水電站對區域水資源的影響對正確認識水電站的綜合效益和指導水電站的興建具有重要的意義。

1 工程概況

鍋浪蹺水電站位于四川省雅安市天全縣喇叭河鎮境內,為天全河干流梯級開發中的龍頭電站,距縣城37 km,為單一發電工程。本工程為混合式開發,壩址位于兩河口下游約700 m處,廠址位于下游約11 km處的傍海腔,與已建投產發電的腳基坪電站銜接。

電站工程為二等大(Ⅱ)型工程,相應主要永久建筑物級別為Ⅱ級,次要建筑物為Ⅲ級。擋水建筑物為混凝土面板堆石壩,最大壩高186.30 m。水庫正常蓄水位1 280.00 m,設計洪水位1 280.56 m,校核洪水位1 282.34 m,總庫容1.84億m3,調節庫容1.31億m3,具有年調節能力。電站總裝機220 MW,安裝有3臺單機容量為70 MW的混流式水輪發電機組及1臺10 MW的生態流量混流式水輪發電機組,多年平均發電量7.785億kW·h(大機組)和0.680億kW·h(生態流量機組),年利用小時數3 707 h(大機組)和6 780 h(生態流量機組),大機組設計引用流量94.5 m3/s,加上生態機組引用流量7.5 m3/s共102 m3/s。

電站供水期按等流量調節方式,5月底庫水位不超過1 270.00 m;汛期6～9月,運行水位不超過1 270.00 m;10月初水庫開始蓄水,至11月底庫水位蓄水至正常蓄水位1 280.00 m;12月至次年4月水庫供水發電,水庫從正常蓄水位1 280.00 m逐漸下降,4月底消落至死水位1 220.00 m。由于天全河下游梯級電站較多,鍋浪蹺電站水庫起到龍頭水庫作用,故水庫供水期亦按等流量調節以求盡力獲得梯級效益,生態流量通過生態機組進行下泄。

2 區域水資源狀況及其開發利用

2.1 水資源時空分布特點

天全河古稱徙水、和川,俗稱始陽河,主源冷水河發源于夾金山東支金棚山南麓,于腳基坪與北來的拉塔河相匯后始稱天全河,在飛仙關附近與滎經河匯合后于右岸注入青衣江,全長109.4 km。天全河流域水資源較為豐富,多年平均水資源總量為33.7億m3,約占青衣江流域水資源總量的21%。

天全河流域徑流主要來源于降雨,其次為地下水和高山融雪水補給。徑流的年內分配和降水的年內分配基本相應。每年4月起徑流隨降雨的增大而增大,7～8兩月水量最豐,9月次豐,12月后由于降雨量的減少,徑流開始以地下水補給為主,穩定退水至次年3月。徑流在年內的分配較不均勻,豐水期(5～10月)多年平均流量占年徑流量的78.2%,枯水期(11～次年4月)多年平均流量占年徑流量的21.8%,最枯段的12月～次年3月,多年平均流量占年水量的10.7%,最枯月(2月)占年水量的2.0%。徑流在年際間的變化不大,最豐水年年平均流量與最枯水年年平均流量相差僅1.68倍。

2.2 開發利用現狀

天全河流域以水能資源開發為主,干流至上而下共規劃鍋浪蹺龍頭水庫一座共9級電站,其中禁門關和勝利為改擴建,其它各級電站均為新建,腳基坪、干溪坡2004年已開工建設,下村、切山一級、切山二級、切山三級水電站已陸續于2004年、2005年開工建設。天全河干流梯級水資源開發利用狀況見表1。

表1 天全河干流梯級水資源開發利用狀況表

2.3 水功能區

根據《四川省水功能區劃》成果,分析范圍內共劃有天全河源頭水保護區和天全河天全保留區兩個一級功能區。天全河源頭水保護區,區域現狀水質執行《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅱ類水域標準,水質保護目標根據水功能區劃按照Ⅱ類目標保護;天全河天全保留區,區域現狀水質執行《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅱ類水域標準。

3 鍋浪蹺水電站對區域水資源開發利用的影響

3.1 對水資源及區域電站開發利用的影響

電站壩址多年平均來水量15.5億m3,天全河河口多年平均來水量33.7億m3。發電及生態取用水量14.49億m3,占壩址天然來水量的93.5%,占天全河流域的43.0%;蒸發和滲漏年耗水量為0.14億m3,約占壩址天然來水量的0.9%,天全河流域的0.42%;歸入天全河干流的水量為15.36億m3,占壩址天然來水的99.1%。損失水量主要為蒸發和滲漏,對區域水資源總量的影響不大。

該電站取用水屬于建攔河大壩擋水發電,且為非耗水利用,基本不改變流域水資源總量,僅改變年內蓄水期(5～10月)和供水期(12～次年4月)的徑流時空分布,在豐平期來水較豐時,調節后的下泄流量比天然徑流有所減少,減少月份主要集中在5～6月,削減的水量用于水庫蓄水。枯水期天然來水量不足時,調節后下泄流量有所增加,增加月份主要集中在12月至次年4月。電站對天然徑流年內分布狀態的影響,隨水庫樞紐下游區間支流的匯入而逐漸減弱。

從對天全河上中下三個不同斷面流量變化分析,雖然電站蓄水期為5～10月共6個月,但受汛前水位影響,蓄水期電站實際改變徑流時空分布的時間比較短,在2～4個月左右滿足蓄水要求,蓄水期最大月平均蓄水量控制在天然月平均來水的53%以內,并且隨水庫樞紐下游區間徑流的增加,對干流下游河道水資源的影響逐漸減弱。枯期鍋浪蹺退水斷面最大流量增幅172%,天全河下游切山三級斷面枯期徑流最大增幅達78%。通過電站蓄豐補枯,對于整個區域水資源年內徑流過程進行了重新分配,在確保河道基本生態流量基礎上優化了整個流域的水資源配置,增加了流域枯期的可供水量和四川電網枯水期電能,改善了電網供電質量。電站對下游水資源影響分析成果見表2。

表2 電站對下游水資源影響分析成果表(豐中枯三個代表年平均) /m3·s-1

3.2 電站對水功能區的影響

工程建成運行后,污染物排放極小,并且水體交換頻繁,電站發電取水不會對該河段水質帶來污染。電站庫區人口較少,庫周無大型污染源,庫區水質不會受到嚴重影響。電站建成后,壩址至廠址之間河段將成為減水河段,河流流量減少,水位降低,河水稀釋自凈能力將有一定的減弱。庫區、庫周及脫減水河段內無工業污染源,農藥和化肥施用量小,對水質影響甚微。該河段天然落差大,河道比降大,流速快,水流摻氣充分,降解作用顯著,考慮下泄的生態基流與區間支溝流量的匯入,因此,取水對水體納污能力影響較小。

該河段水質較好,滿足《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)II類水標準污染源相對較少,電站水庫建成后,按原水質標準管理,工程在運行期不排放污染物,對環境的影響屬于非污染型。發電用水對水質要求較低,完全能達到發電用水要求的標準。

4 結 語

電站開發任務主要為發電,兼顧下游生態環境用水要求。該項目的取水方案是在兩河口下游通過建攔河大壩取水,經取水口、引水隧洞集中河道落差,再經調壓室、壓力鋼管進入機組發電,電基礎設施建設項目的客觀實際,創新高邊坡支護施工流程,提升開挖技術應用效果。由于受技術條件、施工環境與過程控制等因素影響,當前高邊坡支護施工實踐中依然存在諸多短板,不利于取得最優化的開挖技術應用成果。因此,技術人員應擺脫傳統陳舊支護施工模式的束縛,細化完善開挖技術應用的整體流程,優化整合高邊坡支護施工技術資源,積極有效運用機械化施工方法,提高現場開挖作業人員整體素質,為全面優化提升高邊坡支護施工效果奠定基礎,有利于輔助基礎設施建設項目現代化發展。