小灤河水電梯級開發(fā)的探討

邵清寬 吳彥斌

摘 要：小灤河為灤河一級支流，位于河北省圍場縣西部，該流域水能資源豐富，且該流域具有良好的地形地質(zhì)條件。小灤河的水能開發(fā)不僅是蓄水發(fā)電、小水電代燃料生態(tài)保護(hù)工程的重要組成部分，同時對農(nóng)業(yè)工業(yè)建設(shè)、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖、縣域旅游、生態(tài)建設(shè)和扶貧開發(fā)等起到極為重要的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：小灤河； 水能 ； 水電梯級開發(fā)

Abstract: The Small Luan River is a tributary of the Luan River, located in Hebei Province, western paddock County, the basin rich in water resources, the basin has a good topographic and geologic conditions. Small Luan River's hydropower development is not only an important part of ecological protection projects in the impoundment and power generation, small hydro generation fuel at the same time play a very important agro-industrial construction, irrigation, aquaculture, county tourism, eco-building and poverty alleviation, development facilitating role.Key words: Luan River; hydropower; hydropower cascade development

中圖分類號： TV212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

1 流域概況

小灤河為灤河水系一級支流，流域位于圍場縣西部，在北緯41°03′～42°04′，東經(jīng)116°03′～118°01′之間，發(fā)源于圍場縣壩上機(jī)械林場陡子林興安嶺，途經(jīng)圍場縣御道口、老窩鋪、西龍頭、南山嘴，至隆化縣郭家屯匯入灤河，全長142.5km，流域面積2010km2；小灤河在圍場縣境內(nèi)河長97km,流域面積1828 km2。

小灤河流域為中低山區(qū)，屬壩上與壩下過渡地帶，分壩上和壩下兩部分，海拔在750m～1920m之間，平均坡降3.47‰，具備良好的水能開發(fā)條件。流域呈南北狹長形，山間川地寬度0.5km～2.0km之間，多年平均降雨量439mm。

流域內(nèi)植被較好，主要植被包括白樺、山楊、椴樹、黑松、落葉松、映山紅等。小灤河地區(qū)年平均降水量為439mm，年平均氣溫-1.4～4.7℃，最高氣溫29℃，最低氣溫-40℃，無霜期100d，多年平均封凍期104d左右，凍土層厚2m。

2 前期規(guī)劃及開發(fā)現(xiàn)狀

小灤河水電綜合開發(fā)自上世紀(jì)60年代開始，先后進(jìn)行過大量的調(diào)查研究和勘察規(guī)劃工作，先后編制了各種綜合利用或水電開發(fā)規(guī)劃報告，主要有：①、老窩鋪水電站(原老窩鋪水庫)工程，于1970年12月底開工，1975年停建，屬典型“三邊”工程；2008年進(jìn)行續(xù)建，2009年底續(xù)建后的老窩鋪水電站并網(wǎng)發(fā)電。②、1993年編制了《小灤河水土保持規(guī)劃》《小灤河灌區(qū)規(guī)劃》《小灤河電站規(guī)劃》《小灤河河道整治規(guī)劃》。③、1998年編制了《圍場滿族蒙古族自治縣水電開發(fā)規(guī)劃》。④、2004年編制了《小灤河水電綜合開發(fā)規(guī)劃報告》。

前期小灤河規(guī)劃主要以老窩鋪水庫電站為主；甘溝口電站曾建成發(fā)電，供附近村莊用電，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮過重要作用，后因效率低和年久失修已廢棄；其它電站均處于前期狀態(tài)尚未實施。目前已建成電站為老窩鋪電站，即將建設(shè)的有挖錢溝水電站(原規(guī)劃名為磨盤山電站)。

3 小灤河水電綜合開發(fā)的必要性和意義

圍場縣是國家和省級重點貧困縣，而小灤河流域又是縣內(nèi)最貧困的地區(qū)，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，農(nóng)民的發(fā)展能力差。小灤河是縣境內(nèi)七條河流中水量最充沛的河流，是全縣唯一一條全年無斷流河流,流域內(nèi)植被較好，水能資源豐富，徑流年內(nèi)分布均勻，具備良好的地形地質(zhì)條件，適合開發(fā)建設(shè)小水電工程。開發(fā)利用小灤河的水資源，建設(shè)水電工程，是當(dāng)?shù)厝罕姳M快脫貧致富的有效途徑之一。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平的提高，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電量也隨之迅猛增長，而國家電網(wǎng)對當(dāng)?shù)毓?yīng)電量又相對不足，缺電的局面日趨嚴(yán)重。且承德處于華北電網(wǎng)的邊緣地區(qū)，用電供需矛盾更加突出。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，打破日益制約發(fā)展作為能源重點的電力供應(yīng)的瓶頸，充分利用小灤河豐沛的水資源，開發(fā)建設(shè)小水電站，可以緩解經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展引發(fā)的電力供應(yīng)不足的矛盾，改善承德市的缺電狀況。

小灤河流域靠近圍多公路，是塞罕壩機(jī)械林場、御道口牧場、卡倫后溝種畜場和孟灤林管局所在地，處在圍場縣旅游開發(fā)西環(huán)線上，是生態(tài)旅游的黃金旅游區(qū)和熱點地區(qū)，具備良好的投資環(huán)境。在小灤河上修建電站，在開發(fā)利用水能資源的同時，增加當(dāng)?shù)氐木坝^效應(yīng)，對發(fā)展當(dāng)?shù)芈糜伍_發(fā)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展具有推動作用。

小灤河流域在全縣各流域中生態(tài)環(huán)境相對較好，但近些年當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境惡化速度明顯加快，在小灤河中、下游地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)小面積的沙帶和潛在沙化帶。究其原因，人口增加后，導(dǎo)致對薪炭柴的需求量增加，無節(jié)制的砍伐造成植被破壞，形成水土流失。按上級小水電代燃料的政策，開發(fā)小水電工程，逐步在當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)以電代柴，減少對薪炭柴的采伐量，對保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。

4 小灤河水電綜合開發(fā)的規(guī)劃原則

小灤河地處壩上、壩下過渡地帶，水頭較為集中，具備良好的地形地質(zhì)條件，適合進(jìn)行小水電與開發(fā)，為充分利用水能資源，適宜采用梯級開發(fā)形式。

規(guī)劃遵循以下原則：水電梯級開發(fā)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，并符合流域的總體規(guī)劃要求。梯級開發(fā)方案充分考慮開發(fā)整個流域水能資源的要求，每個水電站站址的選擇均根據(jù)地形、地質(zhì)、水庫淹沒損失、移民及對外交通情況來決定，保證在總投資最省的情況下，梯級水電站聯(lián)合運行的保證出力、發(fā)電量及綜合利用效益最大。小灤河水電梯級開發(fā)工程按照整體規(guī)劃、通盤考慮的思路，采取一業(yè)為主、多項并舉的方式實施，水能開發(fā)和灌溉、旅游、生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)兼顧，并與服務(wù)“三農(nóng)”相結(jié)合的原則進(jìn)行，對水能與生態(tài)保護(hù)、灌溉、旅游、以電代柴等進(jìn)行綜合利用開發(fā)。

5 梯級開發(fā)方案

根據(jù)流域的地形條件，在水能、地形地質(zhì)條件適合的河段即御道口～南山嘴段規(guī)劃了御道口、下灣子、磨盤山、老窩鋪、下窩鋪、甘溝口、南山嘴等7座水電站。電站水位首尾相連形成梯級開發(fā)。

5.1 徑流分析

由于電站站址缺乏實測水文資料，徑流分析采用下游溝臺子國家水文站的實測資料通過面積倍比關(guān)系得出各電站的徑流統(tǒng)計資料。根據(jù)溝臺子站1959～2002年系列天然年徑流量進(jìn)行頻率分析計算，采用P-Ⅲ型曲線進(jìn)行適線，計算成果見下表。

小灤河流域各站年徑流量成果表

計算曲線：Cv＝0.481采用曲線：Cv＝0.5Cs＝Cv

電站

名稱 平均年徑

流量(m3/s) P 0.01 0.1 0.2 0.33 0.5 1 2 5 10 20 50 75 90 95 99

Kp 3.42 2.91 2.74 2.63 2.52 2.34 2.16 1.89 1.66 1.4 0.96 0.65 0.39 0.26 0.02

溝臺子 0.9738 億m3 3.33 2.83 2.67 2.56 2.45 2.28 2.10 1.84 1.62 1.36 0.93 0.63 0.38 0.25 0.02

南山嘴 0.7898 億m3 2.70 2.30 2.16 2.08 1.99 1.85 1.71 1.49 1.31 1.11 0.76 0.51 0.31 0.21 0.02

甘溝口 0.7357 億m3 2.52 2.14 2.02 1.93 1.85 1.72 1.59 1.39 1.22 1.03 0.71 0.48 0.29 0.19 0.01

下窩鋪 0.7048 億m3 2.41 2.05 1.93 1.85 1.78 1.65 1.52 1.33 1.17 0.99 0.68 0.46 0.27 0.18 0.01

老窩鋪 0.6801 億m3 2.33 1.98 1.86 1.79 1.71 1.59 1.47 1.29 1.13 0.95 0.65 0.44 0.27 0.18 0.01

磨盤山 0.6229 億m3 2.13 1.81 1.71 1.64 1.57 1.46 1.35 1.18 1.03 0.87 0.60 0.40 0.24 0.16 0.01

下灣子 0.5636 億m3 1.93 1.64 1.54 1.48 1.42 1.32 1.22 1.07 0.94 0.79 0.54 0.37 0.22 0.15 0.01

御道口 0.5425 億m3 1.86 1.58 1.49 1.43 1.37 1.27 1.17 1.03 0.90 0.76 0.52 0.35 0.21 0.14 0.01

5.2 水能計算與裝機(jī)選擇

根據(jù)《小型水力發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》(GB50071-2002)及《小水電水能設(shè)計規(guī)程》(SL76-94)的有關(guān)規(guī)定，電站設(shè)計保證率在80％～90％范圍內(nèi)選取。本規(guī)劃各電站裝機(jī)容量較小，所占電網(wǎng)系統(tǒng)比重很小，因此各電站設(shè)計保證率取85％。計算各電站保證出力，再根據(jù)電網(wǎng)中單純發(fā)電水電站占比重較小時，倍比系數(shù)為2.5～4.5，本規(guī)劃按照充分利用豐水期水量的要求選用倍比系數(shù)為3.0，并根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)的制造技術(shù)和型號進(jìn)行裝機(jī)選擇。

各級電站設(shè)計保證出力及裝機(jī)容量選擇表

序號 電站 設(shè)計保證率(％) 保證流量(m3/s) 保證出力(kW) 裝機(jī)容量(kW)

1 御道口 85 1.404 110.534 250

2 下灣子 85 1.458 126.898 320

3 磨盤山 85 1.612 157.125 400

4 老窩鋪 85 1.760 134.602 375

5 下窩鋪 85 1.823 436.268 960

6 甘溝口 85 1.903 131.339 375

7 南山嘴 85 2.043 303.448 750

6 環(huán)境影響

小灤河流域地處冀北壩上與壩下過渡地帶，上游屬高原壩上高原區(qū)，下游屬壩下山丘區(qū)，人口、耕地較少，北部以畜牧業(yè)為主，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后。自然環(huán)境狀況較好，上游部分地區(qū)由于人為因素砂化嚴(yán)重，下游植被較好，覆蓋率較高，水土流失較輕。流域內(nèi)無生產(chǎn)污水，生活污水亦較少，水質(zhì)較好。工程項目區(qū)內(nèi)基本無工礦企業(yè)，廢渣、廢液、廢氣基本沒有，空氣清新。

小灤河梯級電站的開發(fā)將為當(dāng)?shù)靥峁?446.62萬kW·h的電能和至少50個就業(yè)崗位，形成近200萬m2水面， 可為當(dāng)?shù)厝罕娞峁B(yǎng)殖場所，增加一定收益，同時改善景觀，促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，為圍場縣旅游開發(fā)提供有利條件。水能是可由天然水循環(huán)再生的清潔能源。水電生產(chǎn)所需水由天然河道取用和回歸，不損失、不污染。生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生排放廢渣、廢液、廢氣；生產(chǎn)過程平穩(wěn)，沒有噪聲污染。各電站所生產(chǎn)電力就近并入電網(wǎng)供當(dāng)?shù)厥褂?，按照上級以電代燃料政策，支持以電代柴，促進(jìn)退耕還林、還草，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和改善。

施工場地主要分布在河灘和臺地上，施工中開挖、爆破、運輸、排水等生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生一些噪音、廢水、棄碴、棄土等，廠區(qū)及施工道路破壞少量植被。在施工過程中需做好環(huán)保和水土保持設(shè)計，加強(qiáng)環(huán)保和水保意識，采取有效措施，將這些不利影響減小到最低限度。同時隨著施工結(jié)束這些影響也將隨之結(jié)束。

7 效益分析

小灤河水電綜合開發(fā)工程根據(jù)規(guī)劃方案，共建設(shè)七座梯級電站，總裝機(jī)3430kW，多年平均發(fā)電量為1446.62kW·h，工程總投資5840萬元。通過經(jīng)濟(jì)分析，其國民經(jīng)濟(jì)評價和財務(wù)評價如下：各電站國民經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率均大于社會折現(xiàn)率；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為66.50～1943.44萬元，效益費用比為1.19～1.52。財務(wù)內(nèi)部收益率均大于規(guī)范要求的10％的財務(wù)基準(zhǔn)收益率。財務(wù)凈現(xiàn)值為28.87～2158.94萬元；投資回收期為6.82～7.91年。

小灤河水電梯級開發(fā)工程生態(tài)效益、社會效益顯著，也有一定的經(jīng)濟(jì)效益。電站運行時可依照小水電代燃料生態(tài)保護(hù)政策，執(zhí)行較低的代燃料電價，間接提高了農(nóng)民的收入。電站的建設(shè)提供了勞力市場，拉動了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長。培育了農(nóng)民農(nóng)村市場，促進(jìn)了農(nóng)村向城市化、工業(yè)化轉(zhuǎn)型，加快了社會主義新農(nóng)村的進(jìn)程。

當(dāng)?shù)剞r(nóng)民主要是燒柴做飯取暖，無節(jié)制的砍伐造成植被破壞。開發(fā)小水電工程，逐步在當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)以電代柴，實現(xiàn)小水電代燃料，對保護(hù)環(huán)境和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境必將發(fā)揮顯著作用。

水電站建成后，戶均生活用電量每年將提高8.8%以上，2010年達(dá)到623kw·h，解決就業(yè)人數(shù)150人，增加調(diào)節(jié)庫容757萬m3，增加灌溉面積1.8萬畝，可大大促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，并可解決3萬人和45000頭大牲畜的飲水困難。

8 結(jié)束語

小灤河梯級開發(fā)根據(jù)資金狀況，可以一次投入集中開發(fā)，也可以分期開發(fā)。由于該工程所在的圍場縣屬國家級貧困縣，縣級財力有限，考慮到每級電站的投資規(guī)模相對較小，尤其適合于中小企業(yè)投資開發(fā)，以股份公司的形式來管理，解決了小水電開發(fā)資金短缺的問題。政府在水電開發(fā)過程中綜合開發(fā)適當(dāng)?shù)恼叻龀郑@樣可以給企業(yè)帶來更大的投資回報，提高投資企業(yè)積極性，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

通過小水電的建設(shè)，一方面可以改變當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)落后的狀況，調(diào)整農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)，另一方面也可以鞏固退耕還林的成果，防止水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在建設(shè)及運行期間應(yīng)加強(qiáng)管理，在工程實施中應(yīng)將水能開發(fā)與生態(tài)用水一并考慮，保證電站進(jìn)、出水口間生態(tài)用水需求，避免因工程建設(shè)而破壞生態(tài)環(huán)境。為此在小流域梯級開發(fā)中要留足必要的下泄水量，維持河道的生態(tài)平衡，使生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 承德市水務(wù)局《河北省承德市水電開發(fā)規(guī)劃》,2000年8月；

[2] 承德市水利水電勘測設(shè)計院 《圍場滿族蒙古族自治縣小灤河水電綜合開發(fā)工程規(guī)劃》,2004年6月

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。