锅浪跷水电站对于区域水资源开发利用的影响分析

余 祥, 张 艳, 李 大 辰

(四川水发勘测设计研究有限公司,四川 成都 610072)

0 引 言

我国传统能源结构以火力发电为主,而水力发电囿于其间歇性和不稳定性等特点发展相对滞后,但随着我国能源结构改革的不断推进,水电行业将迎来重大的发展机遇[1]。水电站的开发与建设有助于能源工业的可持续发展,不仅能产生巨大的发电、防洪、航运等经济效益,同时因其有相对清洁的特点,还能产生巨大的环境效益[2-3]。但水电站的兴建在给人们带来经济与环境效益的同时,对河流及区域水资源难免产生多方面影响,因此,客观评价水电站对区域水资源的影响对正确认识水电站的综合效益和指导水电站的兴建具有重要的意义。

1 工程概况

锅浪跷水电站位于四川省雅安市天全县喇叭河镇境内,为天全河干流梯级开发中的龙头电站,距县城37 km,为单一发电工程。本工程为混合式开发,坝址位于两河口下游约700 m处,厂址位于下游约11 km处的傍海腔,与已建投产发电的脚基坪电站衔接。

电站工程为二等大(Ⅱ)型工程,相应主要永久建筑物级别为Ⅱ级,次要建筑物为Ⅲ级。挡水建筑物为混凝土面板堆石坝,最大坝高186.30 m。水库正常蓄水位1 280.00 m,设计洪水位1 280.56 m,校核洪水位1 282.34 m,总库容1.84亿m3,调节库容1.31亿m3,具有年调节能力。电站总装机220 MW,安装有3台单机容量为70 MW的混流式水轮发电机组及1台10 MW的生态流量混流式水轮发电机组,多年平均发电量7.785亿kW·h(大机组)和0.680亿kW·h(生态流量机组),年利用小时数3 707 h(大机组)和6 780 h(生态流量机组),大机组设计引用流量94.5 m3/s,加上生态机组引用流量7.5 m3/s共102 m3/s。

电站供水期按等流量调节方式,5月底库水位不超过1 270.00 m;汛期6～9月,运行水位不超过1 270.00 m;10月初水库开始蓄水,至11月底库水位蓄水至正常蓄水位1 280.00 m;12月至次年4月水库供水发电,水库从正常蓄水位1 280.00 m逐渐下降,4月底消落至死水位1 220.00 m。由于天全河下游梯级电站较多,锅浪跷电站水库起到龙头水库作用,故水库供水期亦按等流量调节以求尽力获得梯级效益,生态流量通过生态机组进行下泄。

2 区域水资源状况及其开发利用

2.1 水资源时空分布特点

天全河古称徙水、和川,俗称始阳河,主源冷水河发源于夹金山东支金棚山南麓,于脚基坪与北来的拉塔河相汇后始称天全河,在飞仙关附近与荥经河汇合后于右岸注入青衣江,全长109.4 km。天全河流域水资源较为丰富,多年平均水资源总量为33.7亿m3,约占青衣江流域水资源总量的21%。

天全河流域径流主要来源于降雨,其次为地下水和高山融雪水补给。径流的年内分配和降水的年内分配基本相应。每年4月起径流随降雨的增大而增大,7～8两月水量最丰,9月次丰,12月后由于降雨量的减少,径流开始以地下水补给为主,稳定退水至次年3月。径流在年内的分配较不均匀,丰水期(5～10月)多年平均流量占年径流量的78.2%,枯水期(11～次年4月)多年平均流量占年径流量的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%。径流在年际间的变化不大,最丰水年年平均流量与最枯水年年平均流量相差仅1.68倍。

2.2 开发利用现状

天全河流域以水能资源开发为主,干流至上而下共规划锅浪跷龙头水库一座共9级电站,其中禁门关和胜利为改扩建,其它各级电站均为新建,脚基坪、干溪坡2004年已开工建设,下村、切山一级、切山二级、切山三级水电站已陆续于2004年、2005年开工建设。天全河干流梯级水资源开发利用状况见表1。

表1 天全河干流梯级水资源开发利用状况表

2.3 水功能区

根据《四川省水功能区划》成果,分析范围内共划有天全河源头水保护区和天全河天全保留区两个一级功能区。天全河源头水保护区,区域现状水质执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类水域标准,水质保护目标根据水功能区划按照Ⅱ类目标保护;天全河天全保留区,区域现状水质执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类水域标准。

3 锅浪跷水电站对区域水资源开发利用的影响

3.1 对水资源及区域电站开发利用的影响

电站坝址多年平均来水量15.5亿m3,天全河河口多年平均来水量33.7亿m3。发电及生态取用水量14.49亿m3,占坝址天然来水量的93.5%,占天全河流域的43.0%;蒸发和渗漏年耗水量为0.14亿m3,约占坝址天然来水量的0.9%,天全河流域的0.42%;归入天全河干流的水量为15.36亿m3,占坝址天然来水的99.1%。损失水量主要为蒸发和渗漏,对区域水资源总量的影响不大。

该电站取用水属于建拦河大坝挡水发电,且为非耗水利用,基本不改变流域水资源总量,仅改变年内蓄水期(5～10月)和供水期(12～次年4月)的径流时空分布,在丰平期来水较丰时,调节后的下泄流量比天然径流有所减少,减少月份主要集中在5～6月,削减的水量用于水库蓄水。枯水期天然来水量不足时,调节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。电站对天然径流年内分布状态的影响,随水库枢纽下游区间支流的汇入而逐渐减弱。

从对天全河上中下三个不同断面流量变化分析,虽然电站蓄水期为5～10月共6个月,但受汛前水位影响,蓄水期电站实际改变径流时空分布的时间比较短,在2～4个月左右满足蓄水要求,蓄水期最大月平均蓄水量控制在天然月平均来水的53%以内,并且随水库枢纽下游区间径流的增加,对干流下游河道水资源的影响逐渐减弱。枯期锅浪跷退水断面最大流量增幅172%,天全河下游切山三级断面枯期径流最大增幅达78%。通过电站蓄丰补枯,对于整个区域水资源年内径流过程进行了重新分配,在确保河道基本生态流量基础上优化了整个流域的水资源配置,增加了流域枯期的可供水量和四川电网枯水期电能,改善了电网供电质量。电站对下游水资源影响分析成果见表2。

表2 电站对下游水资源影响分析成果表(丰中枯三个代表年平均) /m3·s-1

3.2 电站对水功能区的影响

工程建成运行后,污染物排放极小,并且水体交换频繁,电站发电取水不会对该河段水质带来污染。电站库区人口较少,库周无大型污染源,库区水质不会受到严重影响。电站建成后,坝址至厂址之间河段将成为减水河段,河流流量减少,水位降低,河水稀释自净能力将有一定的减弱。库区、库周及脱减水河段内无工业污染源,农药和化肥施用量小,对水质影响甚微。该河段天然落差大,河道比降大,流速快,水流掺气充分,降解作用显著,考虑下泄的生态基流与区间支沟流量的汇入,因此,取水对水体纳污能力影响较小。

该河段水质较好,满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)II类水标准污染源相对较少,电站水库建成后,按原水质标准管理,工程在运行期不排放污染物,对环境的影响属于非污染型。发电用水对水质要求较低,完全能达到发电用水要求的标准。

4 结 语

电站开发任务主要为发电,兼顾下游生态环境用水要求。该项目的取水方案是在两河口下游通过建拦河大坝取水,经取水口、引水隧洞集中河道落差,再经调压室、压力钢管进入机组发电,电基础设施建设项目的客观实际,创新高边坡支护施工流程,提升开挖技术应用效果。由于受技术条件、施工环境与过程控制等因素影响,当前高边坡支护施工实践中依然存在诸多短板,不利于取得最优化的开挖技术应用成果。因此,技术人员应摆脱传统陈旧支护施工模式的束缚,细化完善开挖技术应用的整体流程,优化整合高边坡支护施工技术资源,积极有效运用机械化施工方法,提高现场开挖作业人员整体素质,为全面优化提升高边坡支护施工效果奠定基础,有利于辅助基础设施建设项目现代化发展。