西藏拉洛水库正常蓄水位论证分析

胡学东，柳林云，李文俊

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

0 引 言

正常蓄水位是水利枢纽工程设计中最重要的一项特征水位，对科学合理确定工程规模及效益、工程布置、生态环境影响、水库淹没影响、工程投资及后期运行调度等均具有重要意义[1]。1999年，张跃等[2]就三峡水利枢纽正常蓄水位的决策问题，采用模糊决策方法对其进行了详细的分析，使水利工程创造出更大的经济效益。2007年，陈昌禄等[3]围绕正常蓄水位的方案综合评价问题，从指标体系及权重值的确定和评价方法等方面进行了研究，建立了正常蓄水位方案综合评价的可视化计算机评价模型。2013年，赵宏杰等[4]针对鲁皂水库正常蓄水位优选中各指标不相容问题，利用集对分析理论构建正常蓄水位优选模型，将参选水库正常蓄水位方案的多个指标合成为一个与标准评价集的优越度，用来描述水库正常蓄水位方案的总体综合优越性。2014年，段斌等[5]针对猴子岩水电站的开发任务和工程特点，在分析淹没敏感点的基础上，提出了正常蓄水位比选的原则，通过综合比较确定水电站正常蓄水位。同年，安有贵等[6]从水库正常蓄水位抬高对成昆铁路、攀枝花市防洪及水环境、雅砻江口生态环境的影响以及水库淹没指标、工程经济效益等方面进行了综合分析，提出抬高水库正常蓄水位的建议。2017年，张海龙等[7]考虑梯级水库水位衔接、经济效益、电网调峰等因素，经综合比较最终确定瓦托水电站最优正常蓄水位。2020年徐冬梅等[8]借助了多准则妥协解排序法(即VIKOR法)，选取了多年平均发电量、装机容量、生态供水量等构建指标体系进行正常蓄水位方案优选。

拉洛水利枢纽工程是西藏“十二五”重点骨干工程，也是最大的“十三五”水利建设项目[9]，工程包含灌溉、供水、发电、防洪等4项工程任务。工程任务多，需协调好各项任务间的用水关系，增加了正常蓄水位论证难度。同时该工程属于高海拔环境脆弱地区，需秉承“生态优先、绿色发展”的理念，工程除满足灌溉、供水和下游减水河段生态基流的需求外，其他水量均下泄到原河道，以尽量减少对下游原生态的影响。本文在此原则的基础上，对拉洛水库正常蓄水位进行分析论证。

1 工程概况

1.1 工程任务

拉洛水利枢纽工程位于日喀则市萨迦县境内，坝址控制流域面积3 366 km2，上距拉洛乡5.6 km，下距河口80.5 km，是雅鲁藏布江右岸一级支流夏布曲干流上的控制性水源工程。工程任务是以灌溉为主，兼顾供水、发电和防洪等综合利用，并为促进改善区域生态环境创造条件[10]。

1.2 综合利用要求

1.2.1 灌 溉

灌溉是拉洛水利枢纽工程的首要任务，工程建设后，可将农作物灌溉设计保证率提高到75%，林草灌溉设计保证率提高到50%，至设计水平年2030年，可向申格孜、扯休、曲美和聂日雄四大灌区供水1.52亿m3。满足4个灌区已开发工地和新垦土地45.39万亩(3.026万hm2)的灌溉需求，大大促进当地的农牧业发展和经济增长。

1.2.2 供 水

2030年，拉洛水利枢纽四大灌区将增加人口42 457人，统筹毛皮加工工业的发展和人畜饮水需求，每年需供水394万m3。拉洛水库可作为四大灌区的用水水源，灌区内人畜饮水和工业用水从供水渠道中取水，用水保证率可提高到95%以上。

1.2.3 发 电

拉洛水利枢纽布置了两个水电站：① 拉洛水电站利用生态放水和在小流量泄洪时发电，为坝区水电站；② 德罗水电站利用灌溉供水流量发电，在拉洛水库加木扎垭口取水，通过隧洞引水至德罗水电站发电。两电站总装机容量为42 MW，多年平均年发电量 0.85亿kW·h，其中枯期发电量0.16亿kW·h，向藏中电网提供电力电量，缓解藏中电网电力供应紧张状况。

1.2.4 防 洪

拉洛水库为夏布曲干流开发的控制性水库，具有年调节作用，工程建成后，在保证灌溉用水的前提下，主汛期7～9月预留2 750万m3防洪库容，近期可将下游的重要乡镇和灌区的防洪标准提高到5 a一遇，远期在下游堤防工程建成后，可将下游重要乡镇和灌区的防洪标准提高到20 a一遇。

2 正常蓄水位方案拟定

2.1 方案拟定原则

拉洛水利枢纽工程坝址区属于高海拔严寒地区，生态与环境脆弱，工程建设的地形地质条件、工程布置和施工条件没有明显制约因素，水库正常蓄水位的拟定主要考虑灌溉供水需求，同时应尽量减少对下游河道原生态的影响。因此，正常蓄水位方案拟定的原则如下。

(1) 尽量减缓对减水河段的影响，除满足灌溉、供水和下游减水河段生态基流的需求外，其他水量均下泄到原河道。

(2) 应满足河道生态基流和汛期坝下游河段鱼类等水生物的索饵场与育幼场对河流水深、流速等的需求。

(3) 满足灌区生产和生活用水的需求。

Agilent－7700x 电感耦合等离子质谱（ICP－MS）、CEM微波消解仪和电子天平（0.001 g）等仪器设备。

(4) 充分考虑水库泥沙淤积和回水计算成果。

2.2 调节库容需求分析

拉洛水库所需的调节库容主要由入库径流、灌溉与供水需水量、生态下泄流量、水量损失和鱼道过鱼用水等多方面综合决定。

拉洛水利枢纽工程坝址的多年平均流量为14.2 m3/s，相应的年径流量为4.47亿m3。在设计保证率P=75%的情况下，2030年满足申格孜、扯休、曲美和聂日雄4个灌区面积45.39万亩的灌溉要求所需水量为1.52亿m3。坝址下游生态基流10月至次年6月为2.84 m3/s，7～9月为8.5 m3/s。拉洛水库年水量损失总计1 545万m3，3～8月份鱼道过鱼需要下泄0.3～1.0 m3/s的水量。根据长系列径流资料和灌溉用水过程，结合生态下泄、水量损失和鱼道过鱼用水的需求，灌溉的农田保证率75%，草地保证率50%，经过水库长系列调节计算，确定满足灌溉所需灌溉调节库容为11 477万m3。

2.3 正常蓄水位上下限分析

从灌溉需求方面分析，拉洛水库为自流灌溉。根据自流灌溉取水口高程要求和泥沙淤积情况，拉洛水库死水位不宜低于4 287 m；同时，考虑水库灌溉所需调节库容为11 477万m3，通过对水库运行50 a泥沙淤积计算，考虑淤积侵占调节库容，相应正常蓄水位不宜低于4 298 m。从坝址地形地质条件出发，适合建中低坝，坝高不宜高于70 m，相应正常蓄水位不宜高于4 307 m。以此确定正常蓄水位比较范围为4 298～4 307 m。

2.4 比较方案拟定

一方面，随着正常蓄水位的抬高，拉洛水库调节库容增加，由于德罗水电站仅利用灌溉用水发电，且采用无压引水方式，不同正常蓄水位方案发电效益基本相同，发电效益的增加主要体现在拉洛水电站，发电效益增加有限；另一方面，随拉洛水库正常蓄水位的抬高，工程投资和水库淹没损失将增加。因此，在满足灌溉所需最低正常蓄水位4 298 m基础上，按间隔1 m的水位差异拟定4 298，4 299，4 300 m和4 301 m四个正常蓄水位方案进行比较。

各正常蓄水位方案其他设计参数按一致性原则拟定。① 灌溉：为满足灌溉取水高程和取水口淤积年限要求，4个方案死水位均取4 287 m。② 发电：由于受取水口地形地质条件限制，拉洛水库正常蓄水位抬高，利用灌溉引水发电的德罗水电站前池水面高程不变，且灌溉引水设计流量也相同，因此各正常蓄水位方案德罗水电站装机均按相同装机容量40 MW；坝后式的拉洛水电站主要放生态流量，按满足生态下泄流量确定装机容量，相应4 298，4 299，4 300 m和4 301 m方案的装机容量分别为2.0，2.1，2.2 MW和2.3 MW。③ 防洪：主汛期7～9月，为减少汛期下游城镇的淹没损失，均预留不少于2 750万m3防洪库容，4个正常蓄水位比较方案相应防洪限制水位均按正常蓄水位以下消落2 m设置防洪限制水位。

3 正常蓄水位比较

从地形地质条件、发电效益、水库淹没影响、工程投资、成本分析、经济效益等方面对4个正常蓄水位方案进行比选分析。

3.1 地形地质条件

坝址河谷为横向谷，左岸地形坡度35°～40°，右岸地形坡度45°。左右两岸基岩裸露，基岩为第三系涅如组板岩，岩层倾向上游，倾角陡，为横向坡，岸坡稳定性好。河床覆盖层厚度(0～13.5 m)不大。仅大坝上游418 m处分布一体积21.9万m3的滑坡，对大坝存在一定程度影响，但处理工程量不大。总体上，坝址工程地质条件较好。但板岩微风化状态时单轴饱和抗压强度仅为4.5～13.5 MPa，存在的主要工程地质问题为坝基承载力低，因此适合于建中低坝，坝高不宜高于70 m。从建坝条件来看，各正常蓄水位方案坝高均低于70 m，具备建坝条件；从对库岸影响来看，各个正常蓄水位方案对库岸影响差别不大，正常蓄水位4 298 m方案对土质岸坡稳定性影响稍小一些。

3.2 发电效益

从拉洛水电站发电指标看，拉洛水库正常蓄水位越高，电站发电水头略有提高，发电效益越大；拉洛水库正常蓄水位由4 298 m抬高到4 301 m方案，拉洛水电站发电量分别增加26万，33万，23万kW·h，随正常蓄水位抬高发电效益增加，但增幅趋缓；从德罗水电站发电指标来看，由于仅利用灌溉供水水量发电，且采用无压引水方案，各方案发电流量和发电水头基本一致，发电效益基本相同(表1)。

表1 各正常蓄水位方案发电指标Tab.1 Power generation indicators of each normal water level scheme

3.3 水库淹没影响

拉洛水库正常蓄水位4 298 m方案时，涉及库尾曲洛村1户6人，耕地65亩(约4.3 hm2)，多杂村37户271人，耕地644亩(约42.9 hm2)；4 299 m方案时，涉及库尾曲洛村、多杂村人口房屋同4 298 m方案，耕地分别为81亩(5.4 hm2)和665亩(约44.3 hm2)；正常蓄水位4 300 m方案时，涉及库尾曲洛村人口房屋同4 298 m方案，多杂村40户299人，耕地分别为95亩(约6.3 hm2)和707亩(约47.1 hm2)；4 301 m方案，涉及曲洛村3户14人，多杂村人口房屋同4 300 m方案，耕地分别为137亩(约9.1 hm2)和730亩(约48.7 hm2)。正常蓄水位4 298，4 299，4 300，4 301 m方案下库区补偿投资分别为60 119万元、60 188万元、60 631万元、61 145万元，工程建设征地补偿投资分别为70 380万元、70 449万元、70 892万元、71 406万元。随正常蓄水位抬高投资分别增加69万元、443万元和514万元。

3.4 经济比较

正常蓄水位4 298 m抬高到4 301 m方案,拉洛、德罗水电站合计多年平均发电量分别增加35万，33万，23万kW·h，工程投资分别增加319万元、614万元和806万元(表2)。4个方案灌溉、供水和防洪效益等效，方案经济比较采用各方案“电力电量等效、总费用现值最小原则”，方案间发电效益差异采用边际电价计算，按补充电量计算补充发电效益，设计工程费用仅考虑方案间投资差异，基准收益率采用8%计算各方案总费用现值，进行方案间经济比较。正常蓄水位4 298，4 299，4 300 m和4 301 m四个方案的总费用现值分别为528 888万元、529 042万元、529 496万元和530 197万元，各方案间工程投资和工程效益总量变化不大，总费用现值差异不大，以4 298 m方案最小，4 298 m方案经济上略优。

表2 各正常蓄水位方案经济比较Tab.2 Economic comparison of each normal water level scheme

3.5 财务分析

拉洛水利枢纽为四大灌区的水源工程，社会效益巨大，但财务收入较少，为维持项目的良性运行，抬高正常蓄水位增加水库调节库容，以获得较多的发电效益，维持本项目的日常运作。因此，各正常蓄水位方案获得的增发电量不仅要维持自身的运行维护费用，还应提供一定的收入，维持灌区运行管理费用。随正常蓄水位抬高，发电效益增加，但总量不大，增加发电所得收益与增加的运行费用基本持平。从筹集运行费用上看，正常蓄水位抬高具有一定财务可行性，但由于拉洛水电站发电效益较小，方案间差异不大，且随正常蓄水位抬高，增加的单位电能投资分别高达9.09，18.47元/kW·h和35.34元/kW·h，指标明显偏高，正常蓄水位抬高财务指标不佳。

4 正常蓄水位选择

拟定的四种拉洛水库正常蓄水位方案在地形地质条件和环境影响方面差异不大，且均能满足灌溉用水和防洪要求。随着正常蓄水位抬高，拉洛水利枢纽发电效益增大，但差异不大，相应工程投资和征地、移民补偿投资增加。对各方案进行经济比较，在效益等效的前提下，正常蓄水位4 298 m方案总费用现值小，经济上略优；拉洛水利枢纽是灌溉为主的工程，正常蓄水位4 298 m已满足灌溉要求，随正常蓄水位抬高，调节库容增加，但由于德罗水电站仅利用灌溉水发电，且发电水头不随正常蓄水位抬高而变化，各比较方案发电效益一致；仅拉洛水电站发电效益增加，但差异不大，增加的发电收入亦不大，且增加的单位电能投资高达9.09，18.47元/kW·h和35.34元/kW·h，财务指标较差，因此在除灌溉供水用水外其他水下泄到原河道的用水方式下，正常蓄水位在满足灌溉供水库容后，不宜继续抬高。

综上所述，从电站的发电效益、方案经济性等方面综合分析，拉洛水库正常蓄水位推荐为4 298 m。

5 结 语

拉洛水利枢纽工程任务包含灌溉、供水、发电和防洪等，拉洛水库在正常蓄水位的论证过程中，需协调好各项任务间的用水关系，分清主次轻重，统筹考虑，科学地确定所需库容，并秉承着“生态优先、绿色发展”的理念，从地形地质条件、发电效益、水库淹没影响、工程投资、经济比较、财务分析等方面，系统全面科学地进行了正常蓄水位方案比较论证，确保选择的正常蓄水位4 298 m，既能满足工程任务要求，且经济指标好。