太白縣北灣水電站水資源論證分析

秦 磊 鄧永鋒

（1.寶雞市水利水電勘測設(shè)計院 陜西 寶雞 721000；2.西安理工大學(xué)水電學(xué)院 陜西 西安 710048）

1 項目概況

太白縣北灣水電站位于太白縣桃川鎮(zhèn)見坡村，站址位于桃川河左岸北灣，引水樞紐位于見坡村的將軍石，上接將軍石水電站尾水。該水電站是《陜西省上、中游河段小水電水能規(guī)劃報告》中確定的石頭河流域梯級開發(fā)的項目之一，主要擔負為太白縣區(qū)域供電任務(wù)。

北灣水電站是一座徑流引水式電站，設(shè)計總裝機容量3000kW，年平均發(fā)電量1500萬kW·h。引用桃川河自產(chǎn)流量和引紅濟石引水流量，設(shè)計引水流量分別為0.92m3/s和3.3 m3/s，設(shè)計裝機容量為3臺800kW和1臺630kW機組。

2 建設(shè)項目的水資源論證

2.1 分析范圍和論證范圍的確定

根據(jù)建設(shè)項目所在區(qū)域涉及漢江、渭河兩大流域，位于漢江褒河支流紅巖河、渭河支流石頭河上游。兩流域毗鄰，自然地理特性有所相似，氣候有所異同。由于紅巖河將作為本電站的水源之一，故將紅巖河關(guān)山斷面以上流域面積納入本次分析范圍。

項目水資源論證范圍包括北灣水電站引水樞紐以上控制流域，集水面積224.8 km2；褒河支流紅巖河關(guān)山斷面以上流域面積376 km2。論證流域總面積600.8km2。兩流域相毗鄰，自然地理特性相似，氣候相近但有差異，故其流域水資源特性有相似也有不同的地方。

2.2 水資源開發(fā)利用分析

太白縣境內(nèi)水資源豐富，河流密布，共有57條大小河流南北分流入漢江和渭河。主要河流有流入渭河的石頭河，流入漢江的清水河上游，褒河支流太白河、紅巖河等。年平均徑流量14.2億m3，總水能蘊藏量40萬kW，可開發(fā)量5.85萬kW。

2.3 取水合理性分析

北灣水電站取用的是天然地表水，用水不耗水，在能源產(chǎn)生過程中無“三廢”排放，生活污染較輕。電站為無調(diào)節(jié)性，運行時對下游河道流量的年內(nèi)分配基本沒有影響，對周圍和下游用水戶基本無影響。

北灣水電站的建設(shè)有利于水源的可持續(xù)利用，并與當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護相協(xié)調(diào)。工程的引水樞紐布局合理，基本不對區(qū)域水資源產(chǎn)生影響，并能保證下游生態(tài)用水的要求，其取水是合理的。

2.4 來水量分析

本次水資源論證依據(jù)的基礎(chǔ)資料為斜峪關(guān)、鸚鴿水文站實測徑流資料，杜家莊、桃川、鸚鴿、高碼頭、斜峪關(guān)等五處雨量站的實測雨量資料。選用站點觀測資料系列長、精度高、數(shù)據(jù)可靠。資料系列中即包含有豐水段、枯水段和平水段，也包括有豐水、平水、枯水年交替出現(xiàn)時段，水文系列有明顯的周期變化規(guī)律。因此，本次分析所用資料系列較長且比較完整的反映了水文規(guī)律的周期性，具有較好的代表性。

2.4.1 年徑流系列的確定

年徑流系列頻率計算時，一般要根據(jù)流域水文特性和電站調(diào)節(jié)計算需要，對年徑流系列劃分水文年。但由于鸚鴿年徑流系列一部分由斜峪關(guān)站推算而來，年徑流年內(nèi)分配轉(zhuǎn)化比較困難，所以直接以鸚鴿站1956年～2004年日歷年徑流量系列，做頻率計算。

2.4.2 年徑流頻率計算

（1）頻率計算：應(yīng)用鸚鴿站年徑流量系列，以皮爾遜Ⅲ型適線法，進行鸚鴿站年徑流頻率計算，結(jié)果見表1。由《寶雞市水文實用手冊》查得 CV為 0.39，Cs=2.5CV為 0.975，徑流量均值為3.13億m3。

（2）典型年的確定：根據(jù)水電站設(shè)計規(guī)范及要求，取頻率P=15%、P=50%、P=85%分別代表豐水年、平水年、枯水年。根據(jù)數(shù)值相近原則，選擇典型年，根據(jù)經(jīng)驗，確定典型年以偏于鄰近年份及不利情況，經(jīng)過對比分析，豐水年、平水年、枯水年典型年確定為2003年、1998年、1996年。

（3）典型年年內(nèi)分配：以鸚鴿站為參證站，用面積比擬法計算綜合流域與壩址流域相應(yīng)典型年徑流年內(nèi)分配。綜合流域面積為引水口壩址與關(guān)山斷面以上面積之和，為518km2，壩址流域為引水口以上面積為142km2，鸚鴿站控制流域面積為507 km2。經(jīng)過計算得出豐水、平水、枯水各典型年的年內(nèi)分配過程。見表2。

（4）年內(nèi)分配分析：分析鸚鴿站流量資料系列，每年的11月～12月流量偏小，為全年最小期，稱為枯水期。最枯流量為0.3m3/s，出現(xiàn)在2月份～3月份。豐水年連續(xù)最枯月份12、1～2月份，日均流量分別為2.13 m3/s、2.39m3/s、2.30m3/s，最小日流量 1.85m3/s，發(fā)生在12月26日。平水年連續(xù)最枯月份12月、1月、2月～3月，日均流量分別為0.61m3/s、1.13m3/s、0.69m3/s、1.01m3/s，最小日流量 0.30 m3/s，發(fā)生在2月18日。枯水年連續(xù)最枯月份1月份～3月份，日均流量分別為1.27m3/s、1.09m3/s、1.80m3/s，最小日流量 1.02m3/s，發(fā)生在3月1日。

2.5 用水量分析

經(jīng)調(diào)查分析,論證范圍內(nèi)只需考慮生產(chǎn)生活及牲畜用水量、脫流河段的生態(tài)用水量、損失水量。

生產(chǎn)生活及牲畜用水量根據(jù)現(xiàn)狀用水標準計算，區(qū)域內(nèi)人、畜及灌溉需水流量為0.0035m3/s，月生態(tài)需水量0.91萬m3，年需水量為10.92萬m3；生態(tài)用水根據(jù)生態(tài)需水量計算的有關(guān)規(guī)定，計算設(shè)計脫流河段的生態(tài)需水量為0.063m3/s，月均生態(tài)需水量16.41萬m3，年生態(tài)需水量196.88萬m3；損失水量根據(jù)流域現(xiàn)狀和以往經(jīng)驗，可綜合考慮一個定值，取0.02m3/s。月均損失水量5.18萬m3，年損失水量62.20萬m3。

綜上所述，壩址以上流域現(xiàn)狀水平年總用水量為270萬m3，折合年平均流量為0.087m3/s。

2.6 可供水量計算

根據(jù)對北灣水電站壩址處不同保證率各水平年的月均來水量及可用水量分析計算，可得出電站的可供水量。北灣水電站現(xiàn)狀水平年及規(guī)劃水平年，不同來水保證率下各月的可供水量計算成果見表3。

2.7 水質(zhì)評價

根據(jù)《太白縣水資源利用規(guī)劃》和國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，到2020年，流域內(nèi)的主要任務(wù)是退耕還林還草，涵養(yǎng)水源，水土保持，加強水資源的保護，防治污染，所以，電站到2010年雖然增加了引紅濟石水量，流域內(nèi)也不會有大的工礦企業(yè)興建，規(guī)劃開發(fā)項目主要是水能的綜合利用，對水質(zhì)沒有任何污染影響，所以，至規(guī)劃水平年，流域內(nèi)水質(zhì)也是良好的，滿足生產(chǎn)、生活及發(fā)電用水水質(zhì)要求。

表1 鸚鴿站年徑流量頻率適線表

表2 各斷面豐平枯典型年天然來水量年內(nèi)分配

表3 北灣水電站引水壩址處可供水量分析成果表

2.8 取水的影響分析

北灣水電站工程是石頭河梯級水電開發(fā)的梯級電站，其取水口的布設(shè)及電站裝機符合水能規(guī)劃要求，電站取水對河道徑流基本沒有影響，對下游電站的水能開發(fā)不產(chǎn)生影響。同時又不影響周圍的用水環(huán)境和小范圍水循環(huán)環(huán)境，建成運行后又不產(chǎn)生廢水、污水，本工程建設(shè)對區(qū)域水資源無不良影響，對全流域其他用水戶沒有影響。

2.9 退水的影響分析

北灣水電站退水主要包括電站正常運行時的尾水、棄水、生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障時的緊急退水。電站正常發(fā)電時，引水通過水輪機進行水能轉(zhuǎn)換，然后通過尾水渠平穩(wěn)的排入下游河道，引水量等于排水量，且水質(zhì)不變，尾水不會影響周圍及下游生態(tài)環(huán)境。在洪水期引水渠引用的多余水量，通過退水渠直接退入下一級電站的引水渠。

3 結(jié)論與建議

北灣水電站工程，實現(xiàn)對流域河段水能開發(fā)，同時又保護了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，取水、引水、退水設(shè)計合理，符合行業(yè)規(guī)范要求。

①北灣水電站符合本流域水資源開發(fā)利用規(guī)劃要求，保證當?shù)厣?、生產(chǎn)用水，體現(xiàn)整體效益，取水水源具有合理性、可靠性、安全性；②在引水設(shè)計中，充分考慮了工程對土壤、植被的影響，提出合理可行的環(huán)境保護方案，并對工程后的污染處理、植被恢復(fù)有明確措施；退水設(shè)計在考慮下游水能開發(fā)同時，以回歸河道為原則，盡可能保證下游河道的生態(tài)用水。③壩區(qū)工程地質(zhì)條件良好，攔水后不會產(chǎn)生誘發(fā)地震和河岸塌坍，工程建成后不會造成新的水土流失。④北灣水電站所在石頭河流域?qū)儆谔咨阶匀槐Ｗo區(qū)范圍，流域水資源對整個關(guān)中地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展十分寶貴，因此要重視、珍惜、保護流域水資源，保證水量的持續(xù)，水質(zhì)達Ⅰ類標準，不能低于Ⅱ類標準，水能安全合理開發(fā)，充分發(fā)揮流域水資源的整體經(jīng)濟效益和社會效益。陜西水利