基于新形勢下YL 水利樞紐工程水電站開發方式的研究

熊 偉

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

作為TLM 河的重要支流，HT 河承擔著向TLM 河供水的任務，以維持和改善TLM河流域的生態環境。目前HT 河兩大支流中KLKS 河已建成具備一定調節能力的WLWT 水庫，因此YLKS 河上修建控制性水利樞紐工程時必須通過與WLWT水利樞紐聯合調度，在保證向TLM河下泄生態水量目標的前提下，以調控生態輸水、城鄉供水與灌溉、防洪為主，同時結合下游工農業用水，進行水能資源開發，為當地電網提供電力電量需求，緩解供電矛盾。該水利樞紐工程在水電規劃階段，以充分利用水頭落差最大程度的開發利用水能資源為原則[1～3]，推薦水電站采用混合式長引水系統開發。隨著新形勢下國家對環境保護意識理念的不斷加強，混合式長引水系統開發減水河段較長，為滿足壩址以下河段生態基流流量的環保要求，仍然采用長引水系統開發可設置生態電站，來保障減水河段生態基流要求，同時長隧洞工程投資較大[4～6]。為滿足國家環境保護政策要求的同時追求工程經濟效益最大化，對該水利樞紐工程水電站進行開發方式比選，通過對地形地質條件、樞紐建筑物布置、施工條件、環境影響、動能指標、經濟效益等方面進行綜合對比分析，選定最優的水電站開發方式[7～10]。

1 工程概況

YL 水利樞紐工程位于新疆HT 地區HT 縣的喀什塔什鄉境內，工程壩址位于HT 河支流YLKS 河中游河段上，距位于布亞達里亞溝口上游約5.0 km，距HT 地區HT 市約95 km。該工程是YLKS 河山區河段的控制性工程。工程主要建筑物有攔河壩、溢洪洞、泄洪沖沙洞、發電引水洞、電站廠房等，壩址斷面多年平均流量64.90 m3/s，多年平均年徑流量20.47 億m3，水庫正常蓄水位2170 m，水庫設計洪水位1983 m，校核洪水位1984.5 m，死水位2080 m?？値烊?.36 億m3，電站裝機容量300 MW，多年平均年發電量7.05 億kW·h，裝機年利用小時數2350 h，工程為Ⅱ等大（2）型工程。該工程通過與WLWT 水利樞紐聯合調度，在保證向TLM 河下泄生態水量目標的前提下，以調控生態輸水、城鄉供水與灌溉、防洪為主，兼顧發電等綜合利用效益，建成后，到2030 年經水庫調蓄供水，可保證向TLM 河干流的生態供水，并將完成HT 河玉河灌區的灌溉供水任務，同時利用水能資源進行發電，為HT 電網提供可靠的電量支持。

2 比選方案擬定

該工程水電規劃階段推薦水電站采用混合式長引水系統開發，電站利用落差390 m，電站裝機容量435 MW，多年平均年發電量10.995 億kW·h?？紤]到引水發電系統及減水河段的長度，結合環保政策的要求和工程總體布置，以發電引水系統長度為自變量，擬定了混合式開發方案和堤壩式開發方案共兩組方案?，F對兩組方案分述如下：

（1）混合式開發方案

混合式方案主電站廠房位于壩后約27 km 的河道左岸，電站利用落差390 m，發電引水洞長14.1 km，壩后布置生態電站，總裝機435 MW，該方案減水河段長約27 km。

（2）堤壩式開發

堤壩式方案選擇壩后左岸古河槽階地上作為堤壩式開發方案廠址位置，該方案電站廠房位于壩后，電站利用落差207 m，發電引水洞長1.22 km，總裝機300 MW，不存在減水河段，生態基流發電后下泄河道。

3 各方案設計及動能經、濟指標成果

兩個方案通過對地形地質條件選擇、樞紐建筑物布置、施工組織設計、工程投資計算、經濟評價，各方案動能經濟指標成果見表1。

表1 各方案動能、經濟指標成果表

4 開發方式比選

4.1 各方案地形地質條件比較

方案一發電引水洞前半部巖體條件較好，后半部洞線洞身穿越規模相對較大的斷層有F21 和F22，斷層走向與洞線大角度相交，穿越沖溝及較大斷層段可能存在線狀流水，基巖裂隙水對普通水泥具中度～嚴重或強，對混凝土中鋼筋及鋼結構具中等腐蝕性。方案二發電洞主要巖性以二云母石英片巖為主，夾黑云母斜長片麻巖和絹云母石英片巖，局部分布二云母斜長變粒巖脈，均屬硬質巖，地質條件較好。通過對比分析，方案二地質條件優于方案一。

4.2 各方案樞紐建筑物布置、施工條件比較

從樞紐建筑物布置分析，兩個方案中攔河建筑物利用當地材料填筑，壩體采用砼面板防滲，設計、施工簡單；發電引水隧洞基本沿河傍山穿行，施工支洞布置方便，可采用常規鉆爆法施工成洞。方案一發電引水系統較方案二長。

從施工條件分析，方案一及方案二壩址處施工條件基本相同，方案一發電洞長14.1 km，場內交通道路共43.3 km，交通洞及施工支洞13 條，總長8.93 km，施工條件相對較差；方案二發電洞長1.22 km，場內交通道路共36.4 km，交通洞及施工支洞9 條，總長5.96 km，工程施工簡單，施工條件相對較優。

通過對比分析，從樞紐建筑物布置來看，方案二引水線路布置難度較小，施工條件較優，工程量也較小，相對較優。

4.3 各方案環境影響性質及程度比較

兩個方案中方案一減水河段長度為27 km，電站開發時設置生態電站，保障減水河段下泄生態基流要求，開發方案符合國家環境保護政策。方案二采用堤壩式開發，無減水河段。兩個方案實施均不會產生新的污染源，不會對河水環境功能產生大的影響，能夠滿足流域水功能區劃對該河段的水質保護目標要求，且均具有灌溉、防洪、發電等綜合效益。由于受大壩阻隔和發電引水的影響，河道水文情勢將有一定改變，但兩組方案電站廠房尾水以后河段水文情勢影響均相同。從陸生生態影響角度，方案一占地面積大于方案二占地面積，方案一造成的生物量損失略大。綜上所述，三組方案環境影響差異主要體現在減水河段及陸生生態影響，方案二無減水河段，且占地面積較小，相對較優。

4.4 各方案動能指標比較

兩個方案總利用落差分別為390 m、207 m，隨著利用落差增大，電站動能指標增大。從動能指標比較可以看出，方案一裝機容量435 MW，多年平均年發電量10.995 億kW·h；方案二裝機容量300 MW，多年平均年發電量7.05 億kW·h。方案一利用落差最大，動能指標最優。

4.5 各方案經濟效益比較

從工程投資分析，各方案投資差異主要體現在發電引水系統及電站廠房投資，隨著發電引水系統長度的增長，投資增大。兩個方案中方案一投資較方案二大。

從各方案的經濟凈現值和經濟內部收益率來看，各方案經濟內部收益率均大于社會折現率8%，說明兩組方案均是經濟的，其中方案二經濟內部收益率較大，較方案一要優。兩個方案經濟凈現值均大于零，說明兩組方案均是經濟合理的，其中方案二的經濟凈現值較方案一大，優于方案一。因此，從經濟評價角度分析，方案二堤壩式開發方式相對較優。

5 結論

新形勢下水電站開發方式，不能再僅僅以最大程度的開發利用水能資源為原則，還應緊密結合新法規、新政策，尤其應符合國家環境保護政策，根據地形地質條件、結合工程總體布置和施工方法擬定出合理比選方案，并對各擬定方案進行技術、經濟綜合比較。通過定性和定量的優劣分析，在權衡各種因素的基礎上，選擇最優的開發方式。本工程通過對各開發方案在地形地質條件、樞紐建筑物布置、施工條件、環境影響、動能指標、經濟效益等方面進行綜合對比分析，方案二相對較優，該方案無重大生態環境影響制約性因素，其技術經濟指標較優、綜合效益較好，并有利于開發實施。綜上所述，選定方案二堤壩式方案作為該工程水電站的開發方式既滿足環保政策的要求，又實現了工程經濟效益最大化。