新疆庫爾干河塔什段水電開發(fā)規(guī)劃比較與工程效益分析

白泳濤

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001)

新疆庫爾干河塔什段水電開發(fā)規(guī)劃比較與工程效益分析

白泳濤

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001)

庫爾干河位于新疆境內(nèi)，是葉爾羌河的支流，多年平均徑流量較大，在塔什段河道平均比降大，水能理論蘊(yùn)藏量豐富。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，對(duì)該河段進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，經(jīng)過方案比較論證，采取更為合理的“一庫四級(jí)”的多級(jí)開發(fā)利用方案，對(duì)在高寒山區(qū)中小河流水能開發(fā)利用具有一定的意義。

塔什庫爾干河;梯級(jí)電站;方案比較

1 流域概況

1.1 庫爾干河概況

庫爾干河位于新疆西部的喀什地區(qū)，河流上游由明鐵河和紅旗拉甫河匯合而成，明鐵河發(fā)源于海拔5 844 m的喀喇昆侖山北瓦根達(dá)坂，全長(zhǎng)83 km;紅旗拉甫河發(fā)源于海拔5 852 m的喀喇昆侖山塔木太山大坂，河長(zhǎng)60 km。塔什庫爾干河中上游自南流向北，下游由西流向東，河流流經(jīng)塔什庫爾干、阿克陶兩縣，于阿克陶縣塔爾塔吉克族鄉(xiāng)附近匯入葉爾羌河。

塔什庫爾干河以冰雪融水補(bǔ)給為主，流域內(nèi)植被差，徑流具有穩(wěn)定且相對(duì)較豐的特點(diǎn)。每年6月～9月為豐水期，水量占全年的72.1%;10月～次年5月為枯水期，占年徑流的27.9%，年內(nèi)豐、枯差異相對(duì)較大。

塔什庫爾干河流域南以喀喇昆侖山為屏障;西南是帕米爾高原，北鄰慕士塔格山。流域主要為高中山區(qū)，地形西南高，東北低，高山區(qū)海拔在5 000 m以上，終年積雪，冰川發(fā)育;中山區(qū)海拔在3 000～5 000 m，溝壑發(fā)育，植被差。流域平均寬度33.5 km，平均高程在4 000 m以上，流域形狀上下寬、中間窄，呈啞鈴形。

塔什庫爾干河流域面積11 753 km2，干流總長(zhǎng)約298 km，天然落差約2 652 m，河道平均比降8.9‰，水力資源理論蘊(yùn)藏量約577 MW，其中:下坂地水庫壩址以上河段長(zhǎng)約217 km，河道平均比降5.35‰，水力資源理論蘊(yùn)藏量約 213 MW;下坂地水庫壩址以下河段長(zhǎng)約81 km，天然落差約1 028 m，河道平均比降11.3‰，水力資源理論蘊(yùn)藏量約364 MW。

1.2 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境影響

規(guī)劃河段科科什老可溝以上有少量耕地、人口分布，水庫淹沒造成的損失不大;科科什老可溝以下村莊、人口較多，耕地面積較大。

規(guī)劃河段內(nèi)沒有自然保護(hù)區(qū)，也沒有重要環(huán)境敏感對(duì)象，不存在制約水電開發(fā)的重要環(huán)境問題。

1.3 地質(zhì)條件

塔什庫爾干河流域工程區(qū)內(nèi)的區(qū)域斷裂主要有協(xié)力波斯斷裂、科科什老可斷裂、闊克佐斷裂及區(qū)域斷裂的次生斷裂，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，溝谷深切，構(gòu)造發(fā)育，巖體破碎，屬構(gòu)造穩(wěn)定性較差地區(qū)。規(guī)劃河段的地質(zhì)構(gòu)造主要為以米亞斷裂為界的西部昆侖褶皺帶和東部塔里木地塊。流域內(nèi)地震活動(dòng)水平較高，且空間分布不均一，地震基本烈度為Ⅷ度。較突出的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)有崩塌、坡積、風(fēng)蝕洞及傾倒體等。

2 庫爾干河開發(fā)利用現(xiàn)狀

庫爾干河塔合曼以上主要為高中山區(qū)，高山區(qū)海拔在5 000 m以上，終年積雪，冰川發(fā)育;中山區(qū)海拔在3 000～5 000 m，溝壑發(fā)育，植被差，河口以上支溝較多，水力資源分散，水電開發(fā)難以形成規(guī)模。

塔合曼—坂地溝區(qū)間，地方在該河段上已開發(fā)裝機(jī)規(guī)模為3.75 MW的塔什庫爾干電站，坂地溝以下干流流量和水能資源量陡增，特別是下坂地水利樞紐壩址下游約81 km河段落差集中，達(dá)1 028 m，河道平均比降11.3‰，水力資源理論蘊(yùn)藏量約364 MW，具有優(yōu)越的水力條件。

塔什庫爾干河水電規(guī)劃河段為下坂地壩址—入葉河河口，該河段長(zhǎng)約81 km。從上至下電站依次為下坂地龍頭水庫水電站(混合式)、齊熱哈塔爾水電站(引水式)、巴個(gè)澤子水電站(引水式)、兩河口電站(引水式)。塔河上游下坂地水利樞紐工程已開工建設(shè)，壩后電站(裝機(jī)150 MW)首臺(tái)機(jī)組已于2010年6月并網(wǎng)發(fā)電。

3 開發(fā)方案比較

由前述可知下坂地壩址下游約81 km河段落差集中，達(dá)1 028 m，具有優(yōu)越的水力條件。故本規(guī)劃范圍為下坂地壩址—入葉河河口，該河段長(zhǎng)約81 km。

當(dāng)?shù)貙贅O度干旱少雨區(qū)，年降水量?jī)H68.9 mm，年蒸發(fā)量達(dá)2 272 mm，塔什庫爾干河系冰雪融水補(bǔ)給為主的河流，河流的水量汛期主要依靠氣溫升高，冰雪融化補(bǔ)給，枯水期依靠穩(wěn)定的泉水、地下水補(bǔ)給，徑流具有年際變化不大，年內(nèi)分配不均。據(jù)伊爾烈黑站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，10年平均徑流量為10.9 億 m3，最大年徑流 14.4 億 m3，最小年徑流 8.14 億m3，最大值和最小值分別為平均值的 1.32倍和 0.75倍;汛期6～9月徑流量占全年徑流量的72.1%，其中7～8月徑流量占全年徑流量的50.9%，枯水期10～5月8個(gè)月徑流量?jī)H占年徑流量的27.9%。

通常最經(jīng)濟(jì)的開發(fā)方式是下坂地電站到兩河口(匯入葉爾羌河)長(zhǎng)隧洞后接一個(gè)電站，也就是一庫二級(jí)，但由于河道沿線支溝多，開口大，隧洞難以穿越。故在規(guī)劃階段，擬定了兩組梯級(jí)開發(fā)方案(一庫六級(jí)、一庫四級(jí))，進(jìn)行了同等深度的水文分析計(jì)算、動(dòng)能計(jì)算與參數(shù)初選、地質(zhì)勘探調(diào)查、水庫淹沒調(diào)查、環(huán)境影響分析、樞紐布置、工程量計(jì)算及投資估算分析等工作，一庫六級(jí)總利用水頭990.4 m，總裝機(jī)容量548 MW，總發(fā)電量20.16億 kWh;一庫四級(jí)總利用水頭 1 014.4 m，總裝機(jī)容量561 MW，總發(fā)電量20.62億 kWh。對(duì)兩方案綜合對(duì)比分析如下:

1)地質(zhì)因素。兩方案各梯級(jí)電站在地質(zhì)上均無較大的控制因素，地質(zhì)條件基本相當(dāng)，無影響梯級(jí)成立的重大地質(zhì)問題。

2)電站類型。兩方案均屬低壩引水式電站，利用落差在373～65 m之間，根據(jù)目前的工程施工水平和機(jī)組制造技術(shù)，不存在工程技術(shù)難題。

3)占地及工程量。一庫四級(jí)方案比一庫六級(jí)方案減少了兩個(gè)低閘樞紐及兩個(gè)廠房，引起工程永久占地量減少、水庫淹沒量減少，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳?、生態(tài)環(huán)境影響較小，同時(shí)工程完建后的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)量小。

4)施工難度。一庫四級(jí)方案和一庫六級(jí)方案中引水系統(tǒng)為施工控制結(jié)點(diǎn)，雖然四級(jí)方案中各梯級(jí)引水線路長(zhǎng)度大于六級(jí)方案各梯級(jí)引水線路長(zhǎng)度，但是經(jīng)過合理布置施工支洞，可使兩方案控制段工期和施工難度基本相當(dāng)。

5)管理方便程度。由于一庫四級(jí)方案工程項(xiàng)目數(shù)量的減少，從而引起工程建成后的管理機(jī)構(gòu)規(guī)模減小，帶來工程運(yùn)行管理的便捷。

6)脫水段。一庫四級(jí)方案中，引水線路的加長(zhǎng)，從而引起河道脫水段的加長(zhǎng)，必須在生態(tài)保證方面加大投入。

經(jīng)過對(duì)比分析，采用一庫四級(jí)方案，可使梯級(jí)電站投資減少2.8億元，明顯的提高了梯級(jí)電站的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 工程效益

下坂地水庫正常蓄水位2 960 m以下庫容7.68億 m3，調(diào)節(jié)庫容6.93億 m3，具有多年調(diào)節(jié)能力，控制流域面積占全河流的81.4%，控制下游水頭1 028 m，控制性好。修建下坂地水庫前，下游梯級(jí)保證出力為71.4 MW，多年平均電量13.87億 kW·h;修建下坂地水庫后，下游梯級(jí)保證出力為144.9 MW，多年平均電量17.18億 kW·h;增加下游梯級(jí)保證出力73.5 MW，多年平均電量3.31億 kw·h。修建下坂地水庫前，下游梯級(jí)枯期電量3.95億 kW·h;修建下坂地水庫后，枯期電量5.28億 kW·h，增加下游梯級(jí)枯期電量1.33億 kW·h。

修建控制性好的龍頭下坂地水庫后，對(duì)下游梯級(jí)調(diào)節(jié)補(bǔ)償效果顯著，可使整個(gè)塔什庫爾干河梯級(jí)電站達(dá)到多年調(diào)節(jié)能力，提高了下游梯級(jí)電站的電能質(zhì)量。

下坂地龍頭水庫即將竣工，壓力引水隧洞長(zhǎng)4.7 km，集中利用落差213.24 m，裝機(jī)150 MW，電站為地下廠房，三臺(tái)機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電，是高寒山區(qū)水電開發(fā)的成功典型。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

塔什庫爾干河流域內(nèi)分布有游牧民，雖然最近幾年農(nóng)牧民的生產(chǎn)、生活有了不斷改善和提高，但交通、通信仍不夠暢通，用水、用電仍不方便，醫(yī)療、教育等仍落后于其它地區(qū)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民渴望發(fā)展的呼聲很高。

喀什地區(qū)境內(nèi)蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，最具優(yōu)勢(shì)的當(dāng)數(shù)水能資源、礦產(chǎn)資源和旅游資源。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快，有了電、通了路，改善當(dāng)?shù)氐慕煌ê屯ㄐ艞l件，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，順應(yīng)了“開發(fā)一個(gè)項(xiàng)目、拉動(dòng)一片經(jīng)濟(jì)、富裕一方百姓”的流域開發(fā)理念。水電站的建設(shè)，能帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?、小型機(jī)械和日常生活用品的銷售，同時(shí)要使用當(dāng)?shù)氐膭趧?dòng)力資源，增加個(gè)人收入。電站建成后還可增加當(dāng)?shù)氐亩愂?，?duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生積極的作用。

5 建議

1)要使封閉落后的農(nóng)牧區(qū)跨越時(shí)空，進(jìn)入21世紀(jì)工業(yè)化時(shí)代，必須能源和交通先行，開發(fā)利用山區(qū)中小河流的水能資源，是解決能源問題的捷徑。

2)中小河流的最佳開發(fā)方式是龍頭建水庫，下游多級(jí)開發(fā)，山區(qū)山高坡陡，河道比降大，河道長(zhǎng)度大，可集中較高水頭，盡量減少梯級(jí)數(shù)，優(yōu)化電站指標(biāo)

3)山區(qū)河流沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜，山體多滑坡，山坡多泥石流，又是地震多發(fā)區(qū)，引水系統(tǒng)采用隧洞，不建明渠;電站建筑物首選地下廠房，地面廠房距山坡應(yīng)留安全余地。

廣大邊疆高寒山區(qū)的中小河流，各有特點(diǎn)，但共性是主要的，只要把握這幾個(gè)開發(fā)原則，一定會(huì)對(duì)西部大開發(fā)的戰(zhàn)略實(shí)施，起到先行的促進(jìn)作用。又快又省的中小電站在邊疆高寒山區(qū)建設(shè)開花，對(duì)穩(wěn)定民心，團(tuán)結(jié)各族群眾，鞏固國(guó)防都會(huì)起到無法估量的作用。

TK71

B

1004－1184(2012)05－0176－02

2012－06－11

白泳濤(1969－)，男，陜西西安人，工程師，主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。