凉山州大桥水库补水工程建设与思考
2021-01-14杨昌林
杨昌林,舒 恒
(1.四川省凉山州大桥水电开发有限责任公司,四川 西昌,615000;2.四川水利职业技术学院工程勘察设计院,四川 都江堰,611830)
1 大桥水库简况
大桥水库位于四川省冕宁县境内安宁河上游,是一座以灌溉、工业及生活供水为主,结合发电,兼顾防洪、环境保护用水、水产养殖、旅游等综合利用的大(2)型水利工程。大桥水库灌区工程是实现其灌溉、工业及城镇生活供水等开发任务的主要配套工程,灌区工程位于大桥水库下游安宁河两岸,惠及凉山州的冕宁、西昌、德昌和攀枝花市的米易等四县市。
大桥水库于1999年建成下闸蓄水,水库正常蓄水位2020m时总库容6.58亿m3,库区水面面积23.5km2,为完全年调节水库,调节库容5.93亿m3。水库坝址控制流域面积796km2,多年平均径流总量11亿m3。
大桥水库灌区配套工程地处安宁河谷平原经济相对发达区,灌区是国家粮食主产区、现代农业发展区。大桥水库经过大桥人近20年的艰辛努力,实现了“供水为主、水电互动、以电兴水、综合发展”的综合性效益。
2 近期将面临的水量问题
2.1 生态流量的强制下排
根据环保部2017年12月11日批复的《关于四川省凉山州大桥水库灌区二期工程环境影响报告书的批复》(环审〔2017〕169号),“大桥水库坝址6月至9月下泄流量不低于10.35m3/s,其他月份不低于3.45m3/s。当水库水位降至死水位且来水小于环保部要求的最小下泄生态流量时,按天然来水下泄生态流量。”初步计算,大桥水库每年下泄生态流量总量不少于1.87亿m3。
2.2 大桥水库灌区二期工程建成后的引流影响
大桥水库灌区二期工程已在建设中,根据大桥水库灌区二期工程前期设计成果,二期工程建成后,直接从引水隧洞2号支洞取水,渠首设计取水流量为8.0m3/s,年供水总量约0.84亿m3,其中:灌溉供水4956万m3,农村供水991万m3,城镇供水2466万m3。
2.3 大桥水库库容调节能力将下降
生态流量强制下排水量与二期工程供水量合计2.71亿m3/a左右,约占大桥水库坝址以上径流总量的24.6%、约占大桥水库调节库容的45.7%,该用水量在原设计中考虑不足,库水位年内平均变幅加大,库容将不能维持原有的供需平衡。保障生态流量的下放及二期工程的供水也必将影响大桥水库原灌溉配套供水保证程度及水库电站的发电效益,特别是枯水期保障生态用水,对大桥水库坝址上游来水的利用率降低,水库电站年发电量随之减少,以电兴水的目的被减弱,发电效益减少不利于各项任务长期协调发展。因此,在水库周边寻求新的水源对水库水量进行补充,进一步提高水资源、水能资源利用率是协调各方的唯一途径,应引起社会各界的共同关注并集中力量认真分析研究。
3 总体解决思路及引水方案分析
3.1 总体解决思路
从大桥水库多年运行情况来看,已不存在增大库容的可能性。结合大桥水库的调节作用,经初步分析,可通过其他流域补水尽量平衡供需矛盾,同时利用生态泄流可增设生态电站,即保证生态流量泄放又在一定程度上弥补了大桥电站的电量损失。
经初步勘察,结合多方意见,从引水高程和引水量方面考虑,初拟补水方案有两类三方案,即外流域调水和本流域调水,三个方案分别为:
方案一:从外流域大渡河支流南桠河流域的冶勒水库调水。冶勒水库正常蓄水位2650m,高于大桥水库约400m,引水线路长度约5.5km,建长隧道引水进入大桥水库上游苗冲河内。
方案二:从外流域甘孜州九龙县境内的雅砻江支流九龙河左岸支流踏卡河流域调水。塔卡河上水电规划全部内容为已建成的斜卡电站和塔卡电站。踏卡河调水方案为:在海拔约2660m的塔卡电站取水枢纽取水,经约23.5km引水线路引入大桥水库支流中江河,引水工程主要为隧洞。踏卡河水量充沛,尤其是上游流域接近暴雨中心区域,引取汛期洪水不会对下游电站造成影响。
方案三:从本流域安宁河左支曹古河和右支樟木沟调水。曹古河、樟木沟上游均无控制性水量调节工程,丰水期洪水成灾,无法利用。
上述三方案均以对其流域内上下游水资源分配影响最小为前提,尽量多引用丰水期成灾洪水水量。
3.2 引水方案分析
方案一:从冶勒水库调水,需考虑南桠河流域水资源配置情况,因跨行政区域,水资源量再分配需全面考虑对原有分配形式的调整。冶勒水库坝址以上多年平均径流总量约4.16亿m3,调节库容2.76亿m3,库容调节系数为0.663,多年调节水库,冶勒电站设计引用流量约50m3/s,利用小时数约2450h,发电年用水总量为4.41亿m3,发电用水量大于坝址多年平均径流总量,说明多年调节性能的发挥,故冶勒水库无多余水量,若强行引水,则影响下游南桠河六级水电站及大渡河瀑布沟水电站、龚嘴水电站、铜街子水电站的发电效益,影响流域发电量较明显,流域每年损失电量约6亿kW·h~7亿kW·h,每年发电损失约1.5亿元左右。
南桠河流域调水工程可行,但水资源配置要求不允许,跨流域进行水资源再分配协调难度极大,不推荐本方案。
方案二:从九龙河调水,按取水、补水高程推算,取水口位于甘孜州九龙县境内的雅砻江支流九龙河左岸支流踏卡河内,踏卡河上已建成两座水电站分别为斜卡电站、塔卡电站。踏卡电站装机110MW,设计引用流量30.9m3/s,6-10月(153d)发电量为3.482亿kW·h,据此反算可知该电站6-10月份利用小时数为3165h,折合天数为132d,即来水量大于30.9m3/s的天数小于132d,发电总用水量为3.52亿m3。根据径流年内分配,6-10月多年平均径流为37.6m3/s,则来水总径流量为4.97亿m3,考虑7-10月,均一化估算,电站用水量为2.82亿m3,来水量为3.98亿m3,按坝址泄放生态流量为20.5m3/s×10%=2.05m3/s,则可引用水量为3.98亿m3-2.82亿m3-0.22亿m3=1.09亿m3。踏卡电站引水线路长约25.0km,引入大桥水库支流中江河,引水工程主要为隧洞,该支流水量充沛,引取洪水期水量不会对下游第三方造成影响。
初步计算,踏卡河跨流域引水方案可在汛期引流量9.6m3/s,可为大桥水库补水1.09亿m3/a,预计总投资为50.0亿元。本方案除引水隧洞长、施工难度大和经济性较差外,补水量也是有限的,同时存在跨地区水量分配问题,不适宜近期建设。
方案三:大桥水库所在安宁河上游流域左右毗邻流域分别为樟木河和曹古沟,两条支沟位于大坝下游,距离约在10km范围以内,合理设置取水口后,可满足现状水资源利用要求。该方案虽取水口众多,但首先不影响区域水资源配置,其次取水、引水工程体量小、施工简单,同时该方案投资较小,补水量相对充足,补水后对大桥水库、大桥电站的补偿效益显著,对下游第三方的影响可通过协商解决。因此推荐该方案作为大桥水库补水方案。
4 本流域调水方案介绍
4.1 樟木沟引水方案
樟木沟引水方案共涉及5条支沟和3座电站,其分别为麦芽沟、节节马沟、小沟、白西洛沟、大火地沟,涉及3座电站分别为小沟电站、惠安电站、大火地电站。在不影响已成电站正常运行情况下,樟木沟流域可提供补水的流域面积为97.5km2,集雨面积上多年平均径流总量约1.12亿m3。
为保障原河道生态流量,该方案的引水时段只能为丰水期中的7-10月,共计4个月,可用流量0.76亿m3,拟定为大桥水库补水0.67亿m3/a。预计总投资14000万元。
4.2 曹古河引水方案
曹古河引水方案共涉及2条支沟和3座电站,其分别为扯羊沟、曹古河,涉及电站为曹古电站、大马乌电站和朝阳电站。在不影响已成电站正常运行情况下,曹古河流域可提供补水的流域面积为90.9km2,集雨面积上多年平均径流总量约1.04亿m3。
为保障原河道生态流量,引水时段也只能为丰水期的7-10月,共计4个月,可用流量0.71亿m3,拟定为大桥水库补水0.64亿m3/a。预计总投资11000万元。
4.3 加大引水的可能
该方案实施后,仅径流部分可为大桥水库补水1.31亿m3/a,考虑加大设计引水设施过流能力,引用各个取水点部分洪水,投资不会明显增加,设计引用流量合计可达20.8m3/s,则各个支沟为大桥水库补水有望达到1.6亿m3/a~2.0亿m3/a。
5 效益分析与后续亟待解决的问题
5.1 效益分析
(1)补水方案实施后,可满足大桥水库二期灌溉要求和大桥水库生态流量要求,其社会效益、生态效益、政治效益不可低估。
社会效益主要体现在:大桥水库补水工程建设后将成为大桥水库的重要配套工程,满足大桥水库灌区二期工程建设和大桥水库生态流量强排的要求,是二期工程效益发挥的重要保障。一方面保证了“绿水青山”可持续发展;另一方面也奠定了“以电养水”的经济基础。补水工程若不能推进和实施,势必造成水库工程及配水枢纽效益低下,造成国家、地方和受益民众投资浪费,供小于求的供需矛盾会随时间推移而造成大桥水库“积劳成疾”,农业灌溉、城乡饮水、电源供应等各方面保证程度降低,危及社会稳定和经济秩序平衡发展。补水工程建设后将在较大程度上解决上述问题、缓解矛盾,进而建立新的平衡关系。
生态保护效益主要体现在:大桥水库生态流量强排不仅仅是国家要求,更是自然环境的根本要求。但强排下泄生态流量带来的前述社会问题是不可避免的,一旦社会问题凸显,人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾将被激化,国家和地方政府及大桥公司的多年努力成果将付诸东流,民生问题大于环境问题,将造成环境关注度降低,甚至退回到以破坏环境为代价的社会发展阶段。因此,大桥水库补水工程的建设表象上是维持社会稳定和经济发展的措施,但实际上是解决生态环境保护的根本所需,其生态保护效益无法估量。
(2)满足大桥水库二期灌溉要求和大桥水库生态流量要求后,水量补充尽可能地减少了水量不足造成的大桥电站的发电损失。
(3)新建大桥水库生态电站,可在满足生态要求的前提下充分合理利用水资源,在一定程度上带来经济效益,进一步弥补大桥电站发电损失。
为满足大桥水库生态泄水要求,又本着合理利用水资源的原则,拟利用原1#支洞作为生态流量泄放口,同时建设大桥水库生态电站,利用落差最大85m,最低45m,加权平均水头62m作为设计水头,设计引用流量10.35m3/s,保证流量3.45m3/s,则大桥水库生态电站装机容量5200kW,多年平均发电量约为2540万kW·h,年利用小时数约4880h。
5.2 后续亟待解决的问题
安宁河上游的支流樟木河和曹古河上下游均涉及已成和规划的水电站和用水户,第三方影响较为明显;涉及的流域水资源分配、调度问题需要进一步分析和明确;生态流量的下泄方案和措施需多方案比较择优选择,大桥二期右干渠的引水、用水方式与樟木河的补水方式需详细比较论证;河道内的深厚覆盖层取水水量可靠性和措施合理性需进一步明确;补充水量进入库区后的调度运用和经济效益需进一步核实;生态效益、灌溉效益、社会效益和经济效益的综合平衡与分析;进一步明确项目的申报流程,需要开展的专题、专项工作等。
6 总结
为大桥水库补水迫在眉睫,关系到大桥水库的基本功能和定位。水量不能满足下游人民群众日益增长的需求,则大桥公司“供水为主、水电互动、以电养水、综合发展”的综合性效益就无法发挥,若无法实现以电养水,则经济根基不牢,大桥水库的问题势必成为社会问题。因此,必须集全州之力、社会共同参与,支持大桥水库充电补血,花大力气改善未来大桥水库缺水的严峻形势。