金沙江某水电站建设条件研究

吴一鸣

(中国华电科工集团有限公司，北京 100031)

1 引言

金沙江流域水力资源丰富，建设水电站条件优越。水力发电是国家鼓励开发的可再生清洁能源，选择合适的场址建设水电站，对于当地的经济、社会、环境有重大意义。

2 金沙江流域水文概况

金沙江是长江的上游，发源于唐古拉山中段的各拉丹东雪山和尕恰迪如岗山之间，干流流经青海、西藏、四川、云南，由河源至宜宾全长3486.1 km，落差5142.5 m，河道平均坡降1.48‰，流域面积473242 km2，全流域平均高程3720 m。

由河源至当曲河汇口称沱沱河，当曲河汇口至直门达称通天河，直门达以下至奔子栏称金沙江上段，奔子栏至雅砻江汇口称金沙江中段，雅砻江汇口至宜宾称金沙江下段。金沙江干流及各段流域特征值见表1[1～2]。

表1 金沙江干流及各段流域特征值

金沙江流域地跨10余个经度及纬度，地形地貌极为复杂，气候特征差异很大。直门达以上地处青藏高原，地势高亢，气候严寒干燥，雨量稀少，每年8～9月份开始降雪，10月份结冰，11月份河流封冻至次年5月份解冻，多年平均降水量约在250～470 mm之间，多年平均气温在-5～3 ℃之间，径流来源以融雪为主。直门达以下至攀枝花河段，地势由北向南倾斜，地处横断山脉地带，由于受地形影响，本地区气候在水平和垂直方向上差异很大，立体气候明显。冬半年主要受青藏高原南支西风环流的影响，天气晴朗干燥，降雨少；夏半年西南暖湿气团加强，沿河谷溯源入侵，形成降雨，故汛期雨量多，强度大。降雨及气温的总趋势由上游向下游递增，奔子栏以上地区年平均气温在6～10 ℃，年平均雨量在500 mm左右[2]

3 金沙江中游某场址建站条件

规划在金沙江中游某场址建设一个水电站，装机容量约为2000 MW。

3.1 水文气象

坝址所在地区多年平均气温20.0 ℃，多年平均降水量约1000 mm左右。坝址以上河长2352 km，落差3992 m，河道平均坡降1.69‰，控制流域面积235381 km2，多年平均流量1590 m3/s(水文年)。

3.2 坝址径流

据统计，该坝址1953～ 2005年多年平均流量为1590 m3/s，多年平均月平均流量成果见表2。

根据电站调节计算的需要，结合径流年内分配特点和资料条件，选择的丰、平、枯代表年如下：

丰水年：1954年6月至1955年5月； 平水年：1975年6月～1976年5月； 枯水年：1994年6月～1995年5月(表3)。

表2 坝址多年平均月流量 m3/s

表3 坝址设计代表年月平均流量 m3/s

3.3 工程地质条件

3.3.1 水库区地质条件

水库正常蓄水位1504 m，回水至上游的水电站，库长约80 km。库区为高、中山峡谷地形，谷峰相对高差多大于3000 m，两岸山坡坡度一般30°～50°，并多处呈陡崖地形，形成山高谷深的地貌景观。由于库区挽近期构造活动强烈，金沙江河谷深切，两岸阶地保留不完整。

库区出露地层以二叠系、三叠系分布最广，岩性主要为碎屑岩、喷发岩和碳酸盐岩。在100 km范围内无低邻谷分布，水库不存在向低邻谷的渗漏问题。

水库区虽然断裂发育，但多为压扭性，渗透性弱，且相互切错，分布不连续；库区可溶岩地层亦被断层和相对隔水的碎屑岩切错、阻隔，未直接连通水库上、下游，且库盆范围喀斯特发育程度弱，地表径流无伏流现象，因此不存在沿断裂带、可溶岩地层的永久性渗漏问题。

根据水库区地层岩性、地质构造、水文地质条件、地震地质环境及孕震构造特性，经分析，水库区可能诱发地震的地段为库区的灰岩峡谷段，可能诱震类型为构造型及构造—岩溶型，由于上述库段喀斯特发育程度弱，发生诱发地震的最高震级为4级，震中烈度可达Ⅵ度，对坝址区的影响低于Ⅵ度，不会对工程产生不利影响。但对附近居民点会产生一定影响[3,4]。

3.3.2 坝址区工程地质条件

坝址部位金沙江流向大致由北向南，坝轴线以上河道较顺直，以下河道呈弧型凸向右岸。枯期河水位高程1408～1410 m，水深一般8.0～15.0 m，相应水面宽度一般60～150 m，正常蓄水位高程1504 m处河谷宽一般350～400 m，坝轴线以下河谷较开阔，高程1504 m处河谷宽约500 m。河谷为“V”型，两岸谷峰相对高差大，地形坡度一般30°～45°。两岸冲沟以左岸1号沟、2号沟、3号沟和右岸白云沟、青云沟规模较大。

坝址区两岸基岩大多裸露，主要地层为泥盆系下统(D1)及华力西晚期顺层侵入的辉绿岩(βμ43)，在下游有奥陶系(O)、志留系(S)的砂岩、页岩及灰岩等分布。泥盆系下统有山江组(D1s)、阿冷初组(D1a)和班满到地组(D1b)，总体为一套砂岩、板岩相间分布的浅变质岩，以D1a为坝址主要岩层，D1b和D1s分布于坝址上、下游。D1a根据砂岩、板岩等岩性组合特征以及变质程度细分为5层，从下游至上游依次为D1a1 、D1a2 、D1a3 、D1a4 、D1a5：D1a1为互层状的板岩、砂岩和厚层的泥质灰岩等；D1a2以互层状的砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩、钙质板岩为主夹厚层的砂砾岩、含砾砂岩；D1a3为辉绿岩两侧的中等硅化变质岩；D1a4以互层状的砂岩类与板岩类为主夹厚层的砂砾岩、含砾砂岩；D1a5以中厚层的砂岩、砂砾岩、含砾砂岩为主夹板岩。第四系零星分布且厚度小，其中在左岸坝前由冰碛物与冲积物形成较大规模的堆积体，中前部较厚，一般20～50 m，后部及上、下游侧边缘较薄，上部主要为碛积物，下部靠前缘为冲积层，其中有不连续的粉细砂层分布，初步计算堆积体体积为470×104m3。冲积层主要分布于河床及左岸的漫滩部位，组成以砂卵砾石、漂石为主，河床部位6个钻孔揭露厚度1.89～17.34 m，Ⅰ勘线以下相对较厚[5,6]。

3.4 施工条件

3.4.1 建筑材料

工程建设所需石料由坝址附近的新源沟石料场开采，土料用量比较少，考虑利用了工程开挖的风化料。工程建设所需外来材料主要有水泥、粉煤灰、钢材、火工材料、雷管和油料等。水泥由丽江永保水泥股份有限公司和云南红塔滇西水泥股份有限公司供应，粉煤灰由昆明发电厂和宣威发电厂供应，钢材主要由攀枝花钢铁股份有限公司和昆明钢铁股份有限公司供应，木材主要由丽江市组织供应，油料主要由祥云清华洞和攀枝花供应，炸药和雷管等火工材料由云南省楚雄、安宁等地供应。

3.4.2 施工期通航及向下游供水等要求

水电站位于金沙江中游河段工程施工期无通航要求。工程施工过程中，特别是导流洞下闸封堵、水库蓄水期间，下游梯级金安桥电站已建成投产，其水库库容具周调节能力，阿海水电站下闸蓄水期间以不影响金安桥水电站正常发电为前提向下游供水。

3.4.3 水电等供应条件

工程施工期间，生产、生活用水可自建供水系统供应，自金沙江及两岸箐沟取水。生活用水及部分生产用水需作净化处理，以满足生活饮用水规定标准。工程施工电源由距坝址直线距离约32 km处的丽江黑白水二级电站110 kV系统接取，架设黑白水二级水电站至枢纽区施工变电站的110 kV架空输电线路。拟在业主营地附近设置枢纽区施工变电站一座。丽江黑白水二级水电站已与丽江电网联通，并通过丽江电网接入云南省网。

3.4.4 施工场地条件

坝址左右岸均有简易乡村公路与外界相通，对外交通主线设于右岸，进厂公路场外段止点位于鸣音河左岸；对外交通辅线设于左岸，止点位于新源沟出口库枝村附近。进厂公路过桥头村附近公路下缘至鸣音河之间有一片地形坡度约15°的缓坡地带，可利用面积约13×104m2；鸣音河右岸高程1800～1850 m沿进厂公路有一马鞍形地段，可利用面积约7×104m2；大坝下游右岸1.6 km范围内高程1550 m以下平均地形坡度23°，除布置施工道路外，可利用为施工场地；白云沟出口右侧高程1500 m地形较缓，可利用面积约2.5×104m2；现有简易公路过白云沟通向上游妥良祁村，约1.8 km范围内沿公路两侧平均地形坡度30°，可利用面积约15×104m2。

左岸辅线公路止点即库枝村附近高程1550～1450 m间平均地形坡度23°，可利用面积12×104m2；左岸坝址至新源沟之间地形较陡，可供利用的大片地形有限，有零星分布的小块缓坡可利用为施工场地；大坝下游左岸1.0～1.7 km范围内高程1500 m以下地形较缓，平均地形坡度28°，除布置施工道路外，可利用为施工场地。

4 效益分析

4.1 经济效益

电站的建设对场址所在地区的经济、社会、环境将产生深远的影响。

工程静态投资超过150亿元，送出工程投资约为60亿元。项目建成并平稳运行后，电站年平均发电量约为90亿kW·h，按电站经营期上网电价0.32元/kW·h计算，项目投资回收期约为16年(所得税后)，项目投资财务内部收益率为8.5%(所得税后)。

电站建成后，可为地方带来可观的财政收入。①所得税方面，电站每年可缴纳所得税额5.4亿元。根据国家政策，所得税的征收额有50%可留在地方，故地方财政每年可获得所得税2.7亿元；②增值税方面，电站每年可还带来约3.6亿元的增值税收入，按地方财政留成25%计，地方增值税收入为0.9亿元；③水资源费方面，电站每年可缴纳水资源费约0.8亿元，这部分费用将直接进入地方财政收入。三者合计，电站每年可为当地提供4.5亿元。

此外，电站建成后，还未当地政府带来很多间接的收益，如将带动相关产业发展而形成若干新兴产业的财源，不断扩大地方财源的增收点，为地方财政作出贡献。

4.2 社会效益

电站的建设不仅能够促进电站所在地区的产业结构调整，增加地方的财政税收，还能提高当地居民的收入水平和生活质量，促进库区城镇化建设和城乡的统筹发展。水电站建设工程中有很大一部分工程量,特别是像明挖土石方工程对劳动力的技术水平要求不高，可为当地和附近地区贫困人口劳动力的就业带来前所未有的机会。因此，通过当地劳动力参加工程建设可适度解决当地劳动力的就业问题，为贫困人口的脱贫致富提供就业门路，同时还可为地方财政节省大量的就业资金投入。

水电站以及金沙江中游其他梯级电站的建设，将有效促进流域内交通、通讯、水利等基础设施的建设，带动文化、教育、卫生以及公共设施的建设；工程建设期间对建筑材料、机械设备的需求和大量务工人员的进入能够促进第二产业和第三产业的快速发展，从而有效促进经济结构的调整和合理化发展，并能够部分解决当地居民的就业问题，促进地区GDP快速增长。可以预见，水电站以及金沙江中游其他梯级电站的建设对基础设施建设的促进，以及库区移民的集体规划安置和可持续发展将会加快库区城镇化建设和城乡统筹发展的步伐，为当地全面建成小康社会作出贡献，从根本上缩小与全国的差距[6]。

4.3 环境效益

水电站可替代节约化石能源和水能资源，可减排温室气体量和其他污染物。

4.3.1 减少水资源消耗

而按火电机组耗水指标0.5 m3/s·GW计算，同等规模的火电站年耗水量为6307万m3，则水电站替代火电，每年节约水能资源的6307万m3。

4.3.2 减少CO2等温室气体排放

以火电为替代方案，同等规模的火电燃烧燃料过程中产生的CO2按每吨煤燃烧排放2.2 t计，则每年减少CO2排放量为594万t，减少C排放量为162万t。

4.3.3 减少SO2、NOx排放，减缓酸雨沉降

水电开发替代火电，可以减少SO2排放7.31万t，减排NOx 2.75万t，可以有效减缓因电力需要增加而导致的SO2、NOx排放量增加以及由此新增产生的酸雨危害。

5 结论

(1)金沙江干流河段有较大的落差和径流，水力资源丰富，开发条件较好，在国家“十一五”发展规划中就以被列为重点开发河流之一，目前已成为我国最大的水电能源基地。

(2)规划建设的水电站是金沙江中游河段水电规划梯级的主要工程，是重要的“西电东送”工程，其开发建设是改善能源和电力结构、节能减排，实现全国能源资源的优化配置的需要。该水电站建设符合国家优先发展水电、加快新能源和可再生能源的发展和产业建设的能源发展政策。

(3)规划建设的水电站经济效益、社会效益环境效益显著，工程建设无制约性环境因素，主要的不利影响是由工程施工活动、工程占地及水库淹没造成的，这些

影响主要表现在水环境、生态环境、新增水土流失和水库淹没损失等方面。只要在工程建设和运行过程中加强管理，按照要求严格执行相应的环保措施，从环境保护和综合角度分析，工程建设是可行的。