清水河水能規劃方案比選分析

湯 建

(新疆巴州水利水電勘測設計院，新疆 巴州841000)

1 經濟社會概況

清水河在行政規劃上隸屬于新疆巴音郭楞蒙古自治州和碩縣，水電梯級開發供電方向初步確定為巴州電網。因此現根據規劃河段所在地區及可能的供電方向介紹巴音郭楞蒙古自治州、和碩縣的區域概況。

2 電力發展規劃及供電范圍

2.1 電力系統存在問題

巴州電網存在的問題:①巴州電源容量不足，缺乏備用容量，急需加快巴州電源建設步伐;②220kV電網網架薄弱，供電能力有限且可靠性差;③全州已初步形成統一電網，但大電網規模經營優勢的發揮還是受到一些限制。

2.2 電力系統規劃

2.2.1 巴州地區經濟發展規劃

全州城鎮居民人均可支配收入超高12 000元，年均增長7.8%，農牧民人均純收入達到6 000元，年均增加300 元以上，年均增長7.1%;價格總水平保持基本穩定。

2.2.2 電力市場未來發展分析巴州電網電力電量預測成果見表1。

表1 巴州電網電力電量預測成果表

根據灌區現狀及規劃水平年經濟社會發展預測成果，計算現狀年灌區其它各業需水量為250.81 萬m3，規劃水平年其它各業需水量為1 852.60 萬m3，各水平年的灌區需水量詳見表2。

表2 灌區不同水平年其它各業需水過程表 萬m3

根據清水河水利樞紐徑流調節計算成果，清水河水庫建成后，通過水庫調蓄可以滿足清水河灌區2025 年9 103 hm2灌溉面積的灌溉用水要求;本次規劃河段位于水庫上游的伯斯阿木一、二級電站和水庫下游段開發的山口一、二級電站均為引水式電站，清水河山區水庫具有對清水河徑流的調節作用，因此，4 級開發中除出山口一級中清水河山區水庫以承擔灌溉、生態供水和工業供水為主，兼顧下游防洪和發電等綜合利用要求外，其它梯級均以發電為主。

3 防洪方案與防洪要求

根據清水河流域規劃的防洪規劃，本流域的整體防洪方案為:

近期:在重點防洪區域加快河道堤防建設，疏浚整治河道，在河流的險工險段除險加固，修筑護岸導流工程，提高河道的過洪能力;使重點保護范圍達到防御20 a一遇的洪水標準;一般保護范圍達到防御10 a一遇的洪水標準。建設并完善防洪交通、通訊系統，制定近期防洪預警、預報、調度方案，建立防洪保險制度，建立生物防洪措施建設，特別是植物措施建設，既保持水土，又達到防洪減災的效果。

遠期:繼續完善防洪堤防建設，建設標準堤防。通過工程措施，減少大洪水對重點防洪區的威脅，達到提高平原區防洪標準，保障人民安居樂業，經濟快速增長。利用現代高科技手段，建立清水河流域防洪工程遠期洪水預警、預報、通訊網絡系統，建立信息處理系統，建設和碩縣防洪調度中心，制定防洪保險制度，制定遇特大洪水時防洪應急方案。

根據防洪方案，清水河的防洪任務由清水河水庫承擔，其它各梯級不承擔清水河的防洪任務，此外，本次規劃的各梯級均為徑流式電站，無調蓄庫容，也不具備承擔該河防洪任務的條件，因此，本次水能開發規劃各梯級不承擔流域的防洪任務。

4 生態環境保護要求

在對規劃河段進行水能開發規劃時，為了維持清水河河道的基本生態，需要考慮河道生態基流。各梯級斷面河道生態基流枯水期按多年平均流量的10%，豐水期按多年平均流量的20%考慮。本次水能開發規劃各梯級均滿足河道生態基流要求［1］。

5 電力負荷增長對電力開發的要求

需不斷增加電源點的建設來滿足持續增長的經濟發展的電力需求。本次規劃的清水河水能資源較豐富，規劃各梯級建成后可對巴州電網電力緊缺問題稍有緩解作用，因此，缺電和負荷的快速增長有水能開發的要求。

6 開發任務

本次規劃河段內除克爾古提鄉外其它無村鎮、灌區和工業區分布，根據《巴州清水河流域規劃報告》，清水河山區水庫是清水河上唯一的控制性工程，流域內的灌溉、生態供水、工業供水、下游防洪和發電等綜合利用任務由清水河山區水庫和下游堤防工程承擔。本次水能開發規劃各梯級的開發任務是在不改變規劃河段下游生產、生活、生態等用水的前提下發電。

7 梯級開發方案擬定

本次規劃，通過現場實地踏勘，根據地形地質條件、農田、居民點分布情況等，分析了各種可能開發情況，布置了相應的測量和地質勘測工作。尾水一部分投入清水河河道作為生態基流，另外一部分通過修建節制分水閘為下一級電站供水。

產出導向法有三個核心環節(文秋芳，2015):一是“驅動”環節(motivating)，教師設計合適的交際場景和具有潛在交際價值”的任務，激發學生完成任務的熱情，增強學習的動力;二是“促成”環節(enabling)，教師提供必要的輸入材料，引導學生通過對聽和讀材料的選擇和加工，獲取完成任務所需的語言、內容、語篇結構等信息，促成產出任務的完成;三是“評價”環節(assessing)，即學生完成基本的產出任務或類似的新任務，教師做出即時評價和補救性教學。

規劃接山口一級水電站尾水，結合灌溉用水基本平行于清水河引水總干渠和塔哈其干渠布置一級水電站，將灌溉、工業用水全部用于發電，通過壓力管道引水至出山口下游約9.86 處的電站廠址，發電后電站尾水處修建節制分水閘分別為塔哈其干渠和清水河干渠供水，這樣即可以發電又不影響灌溉供水。

根據地形地貌條件、已建工程情況及灌溉、供水等條件的限制，本次梯級布置方案比較唯一，所以本次梯級開發只擬定一組梯級開發方案，為四級開發，即伯司阿木一級、伯司阿木二級、出山口一級、出山口二級。

伯司阿木二級:也采用引水式開發，接一級尾水在河床右岸修建節制閘，閘后在右岸布置發電引水隧洞，當發電洞出露后設前池接壓力管道至廠房發電。需要修建交通設施才能到達廠址，交通不便。

出山口一級:出山口擬建有清水河山區水庫，在出山口壩址前河道拐彎處布置灌溉兼引水發電隧洞，當發電洞出露后接壓力管道至廠房發電。有道路可至壩址處，交通較為便利。

乃仁克爾古提河與依克克里古提河匯合口至出山口下游9.86km 河段梯級組合為伯司阿木一級+伯司阿木二級+出山口一級+出山口二級。綜上所述，各梯級詳細布置分述如下:

伯司阿木一級:徑流式水電站，采用引水式開發，工程主要由攔河引水樞紐及發電引水系統組成。伯司阿木一級水電站屬于Ⅲ等中型工程，主要建筑物引水樞紐級別為3 級，引水系統及發電廠房為5級建筑物，次要建筑物為5 級，臨時建筑物為5 級。引水樞紐采用正面泄洪沖沙，側面引水的布置形式，引水樞紐主要包括泄洪閘、沖沙閘、進水閘，導流堤等。電站裝機容量7.0 MW，多年平均年發電量2 241.3 萬kW·h。

出山口一級:堤壩式電站，采用蓄水式開發，工程主要由蓄水堤壩及發電引水系統組成。出山口一級水電站屬于Ⅴ等小(2)型工程，主要建筑物引水系統及發電廠房為5 級建筑物，次要建筑物為5 級，臨時建筑物為5 級。電站裝機容量4.8 MW，多年平均年發電量1 521.1 萬kW·h。

出山口二級:徑流式電站，采用引水式開發，出山口二級水電站接出山口一級電站尾水，發電引水系統由節制閘、壓力鋼管、岔管和發電廠房等組成。工程屬于Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物引水系統及發電廠房為4 級建筑物，次要建筑物為5 級，臨時建筑物為5 級。依據地形條件在左岸布置發電引水系統，正常引水位1 383.7 m，尾水位為1 215.0 m，平均凈水頭166.2 m。電站裝機容量10 MW，多年平均年發電量3 202.9 萬kW·h。具體見表3。

8 水能及開發利用率計算

8.1 計算方法

伯司阿木一級、二級為徑流式水電站，水能指標計算采用取水口處豐、平、枯3 個典型年日平均流量系列按照日計算時段列表法進行計算。出山口一級、二級水電站采用清水河山區水庫豐、平、枯3 個典型年供水過程進行梯級電站調節計算。

8.2 計算成果

根據上述計算原則及方法分別對擬定的各梯級開發方案進行水能計算，控制性工程清水河山區水庫采用《清水河山區水庫項目建議書報告》中的成果，不再重新計算。

表3 清水河乃仁克爾古提河與依克克里古提河匯合口至出山口下游9.86km 河段梯級開發動能指標表

9 開發方案選擇

9.1 開發方案

根據清水河規劃河段的特點，擬定了一組開發方案，方案動能經濟指標見表4。

表4 動能經濟指標表

9.2 水能開發利用率

清水河河流理論蘊藏量為49 366.03 萬kW·h，梯級開發方案多年平均發電量為9 690.0 萬kW·h，水能資源開發利用率為19.63%。

本次規劃范圍為乃仁克爾古提河與依克克里古提河匯合口至出山口下游9.86 km河段，該河段河流理論蘊藏量為17 128.87 萬kW·h，梯級開發方案多年平均發電量為9 690.0 萬kW·h，水能資源開發利用率為56.57%。

［1］李欣正.水電站梯級開發陸生生態環境影響評價研究［D］.蘭州:西北師范大學，2010.