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計院 陜西 寶雞 721000；2.西安理工大學水電學院 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劃報告》中確定的石頭河流域梯級開發的項目之一，主要擔負為太白縣區域供電任務。

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

2 建設項目的水資源論證

2.1 分析范圍和論證范圍的確定

根據建設項目所在區域涉及漢江、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 水資源開發利用分析

太白縣境內水資源豐富，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，在能源產生過程中無“三廢”排放，生活污染較輕。電站為無調節性，運行時對下游河道流量的年內分配基本沒有影響，對周圍和下游用水戶基本無影響。

北灣水電站的建設有利于水源的可持續利用，并與當地社會經濟發展和生態環境保護相協調。工程的引水樞紐布局合理，基本不對區域水資源產生影響，并能保證下游生態用水的要求，其取水是合理的。

2.4 來水量分析

本次水資源論證依據的基礎資料為斜峪關、鸚鴿水文站實測徑流資料，杜家莊、桃川、鸚鴿、高碼頭、斜峪關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、數據可靠。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、枯水年交替出現時段，水文系列有明顯的周期變化規律。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，一般要根據流域水文特性和電站調節計算需要，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站推算而來，年徑流年內分配轉化比較困難，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：根據水電站設計規范及要求，取頻率P=15%、P=50%、P=85%分別代表豐水年、平水年、枯水年。根據數值相近原則，選擇典型年，根據經驗，確定典型年以偏于鄰近年份及不利情況，經過對比分析，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典型年徑流年內分配。綜合流域面積為引水口壩址與關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。經過計算得出豐水、平水、枯水各典型年的年內分配過程。見表2。

（4）年內分配分析：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，出現在2月份～3月份。豐水年連續最枯月份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，發生在12月26日。平水年連續最枯月份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，發生在2月18日。枯水年連續最枯月份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，發生在3月1日。

2.5 用水量分析

經調查分析,論證范圍內只需考慮生產生活及牲畜用水量、脫流河段的生態用水量、損失水量。

生產生活及牲畜用水量根據現狀用水標準計算，區域內人、畜及灌溉需水流量為0.0035m3/s，月生態需水量0.91萬m3，年需水量為10.92萬m3；生態用水根據生態需水量計算的有關規定，計算設計脫流河段的生態需水量為0.063m3/s，月均生態需水量16.41萬m3，年生態需水量196.88萬m3；損失水量根據流域現狀和以往經驗，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。北灣水電站現狀水平年及規劃水平年，不同來水保證率下各月的可供水量計算成果見表3。

2.7 水質評價

根據《太白縣水資源利用規劃》和國家有關產業政策，到2020年，流域內的主要任務是退耕還林還草，涵養水源，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，流域內也不會有大的工礦企業興建，規劃開發項目主要是水能的綜合利用，對水質沒有任何污染影響，所以，至規劃水平年，流域內水質也是良好的，滿足生產、生活及發電用水水質要求。

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的梯級電站，其取水口的布設及電站裝機符合水能規劃要求，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不產生影響。同時又不影響周圍的用水環境和小范圍水循環環境，建成運行后又不產生廢水、污水，本工程建設對區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、生產過程中出現故障時的緊急退水。電站正常發電時，引水通過水輪機進行水能轉換，然后通過尾水渠平穩的排入下游河道，引水量等于排水量，且水質不變，尾水不會影響周圍及下游生態環境。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 結論與建議

北灣水電站工程，實現對流域河段水能開發，同時又保護了當地的生態環境，取水、引水、退水設計合理，符合行業規范要求。

①北灣水電站符合本流域水資源開發利用規劃要求，保證當地生活、生產用水，體現整體效益，取水水源具有合理性、可靠性、安全性；②在引水設計中，充分考慮了工程對土壤、植被的影響，提出合理可行的環境保護方案，并對工程后的污染處理、植被恢復有明確措施；退水設計在考慮下游水能開發同時，以回歸河道為原則，盡可能保證下游河道的生態用水。③壩區工程地質條件良好，攔水后不會產生誘發地震和河岸塌坍，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屬于太白山自然保護區范圍，流域水資源對整個關中地區的經濟發展十分寶貴，因此要重視、珍惜、保護流域水資源，保證水量的持續，水質達Ⅰ類標準，不能低于Ⅱ類標準，水能安全合理開發，充分發揮流域水資源的整體經濟效益和社會效益。陜西水利