金沙江某水電站建設條件研究

吳一鳴

(中國華電科工集團有限公司，北京 100031)

1 引言

金沙江流域水力資源豐富，建設水電站條件優(yōu)越。水力發(fā)電是國家鼓勵開發(fā)的可再生清潔能源，選擇合適的場址建設水電站，對于當?shù)氐慕洕⑸鐣h(huán)境有重大意義。

2 金沙江流域水文概況

金沙江是長江的上游，發(fā)源于唐古拉山中段的各拉丹東雪山和尕恰迪如崗山之間，干流流經青海、西藏、四川、云南，由河源至宜賓全長3486.1 km，落差5142.5 m，河道平均坡降1.48‰，流域面積473242 km2，全流域平均高程3720 m。

由河源至當曲河匯口稱沱沱河，當曲河匯口至直門達稱通天河，直門達以下至奔子欄稱金沙江上段，奔子欄至雅礱江匯口稱金沙江中段，雅礱江匯口至宜賓稱金沙江下段。金沙江干流及各段流域特征值見表1[1～2]。

表1 金沙江干流及各段流域特征值

金沙江流域地跨10余個經度及緯度，地形地貌極為復雜，氣候特征差異很大。直門達以上地處青藏高原，地勢高亢，氣候嚴寒干燥，雨量稀少，每年8～9月份開始降雪，10月份結冰，11月份河流封凍至次年5月份解凍，多年平均降水量約在250～470 mm之間，多年平均氣溫在-5～3 ℃之間，徑流來源以融雪為主。直門達以下至攀枝花河段，地勢由北向南傾斜，地處橫斷山脈地帶，由于受地形影響，本地區(qū)氣候在水平和垂直方向上差異很大，立體氣候明顯。冬半年主要受青藏高原南支西風環(huán)流的影響，天氣晴朗干燥，降雨少；夏半年西南暖濕氣團加強，沿河谷溯源入侵，形成降雨，故汛期雨量多，強度大。降雨及氣溫的總趨勢由上游向下游遞增，奔子欄以上地區(qū)年平均氣溫在6～10 ℃，年平均雨量在500 mm左右[2]

3 金沙江中游某場址建站條件

規(guī)劃在金沙江中游某場址建設一個水電站，裝機容量約為2000 MW。

3.1 水文氣象

壩址所在地區(qū)多年平均氣溫20.0 ℃，多年平均降水量約1000 mm左右。壩址以上河長2352 km，落差3992 m，河道平均坡降1.69‰，控制流域面積235381 km2，多年平均流量1590 m3/s(水文年)。

3.2 壩址徑流

據(jù)統(tǒng)計，該壩址1953～ 2005年多年平均流量為1590 m3/s，多年平均月平均流量成果見表2。

根據(jù)電站調節(jié)計算的需要，結合徑流年內分配特點和資料條件，選擇的豐、平、枯代表年如下：

豐水年：1954年6月至1955年5月； 平水年：1975年6月～1976年5月； 枯水年：1994年6月～1995年5月(表3)。

表2 壩址多年平均月流量 m3/s

表3 壩址設計代表年月平均流量 m3/s

3.3 工程地質條件

3.3.1 水庫區(qū)地質條件

水庫正常蓄水位1504 m，回水至上游的水電站，庫長約80 km。庫區(qū)為高、中山峽谷地形，谷峰相對高差多大于3000 m，兩岸山坡坡度一般30°～50°，并多處呈陡崖地形，形成山高谷深的地貌景觀。由于庫區(qū)挽近期構造活動強烈，金沙江河谷深切，兩岸階地保留不完整。

庫區(qū)出露地層以二疊系、三疊系分布最廣，巖性主要為碎屑巖、噴發(fā)巖和碳酸鹽巖。在100 km范圍內無低鄰谷分布，水庫不存在向低鄰谷的滲漏問題。

水庫區(qū)雖然斷裂發(fā)育，但多為壓扭性，滲透性弱，且相互切錯，分布不連續(xù)；庫區(qū)可溶巖地層亦被斷層和相對隔水的碎屑巖切錯、阻隔，未直接連通水庫上、下游，且?guī)炫璺秶λ固匕l(fā)育程度弱，地表徑流無伏流現(xiàn)象，因此不存在沿斷裂帶、可溶巖地層的永久性滲漏問題。

根據(jù)水庫區(qū)地層巖性、地質構造、水文地質條件、地震地質環(huán)境及孕震構造特性，經分析，水庫區(qū)可能誘發(fā)地震的地段為庫區(qū)的灰?guī)r峽谷段，可能誘震類型為構造型及構造—巖溶型，由于上述庫段喀斯特發(fā)育程度弱，發(fā)生誘發(fā)地震的最高震級為4級，震中烈度可達Ⅵ度，對壩址區(qū)的影響低于Ⅵ度，不會對工程產生不利影響。但對附近居民點會產生一定影響[3,4]。

3.3.2 壩址區(qū)工程地質條件

壩址部位金沙江流向大致由北向南，壩軸線以上河道較順直，以下河道呈弧型凸向右岸。枯期河水位高程1408～1410 m，水深一般8.0～15.0 m，相應水面寬度一般60～150 m，正常蓄水位高程1504 m處河谷寬一般350～400 m，壩軸線以下河谷較開闊，高程1504 m處河谷寬約500 m。河谷為“V”型，兩岸谷峰相對高差大，地形坡度一般30°～45°。兩岸沖溝以左岸1號溝、2號溝、3號溝和右岸白云溝、青云溝規(guī)模較大。

壩址區(qū)兩岸基巖大多裸露，主要地層為泥盆系下統(tǒng)(D1)及華力西晚期順層侵入的輝綠巖(βμ43)，在下游有奧陶系(O)、志留系(S)的砂巖、頁巖及灰?guī)r等分布。泥盆系下統(tǒng)有山江組(D1s)、阿冷初組(D1a)和班滿到地組(D1b)，總體為一套砂巖、板巖相間分布的淺變質巖，以D1a為壩址主要巖層，D1b和D1s分布于壩址上、下游。D1a根據(jù)砂巖、板巖等巖性組合特征以及變質程度細分為5層，從下游至上游依次為D1a1 、D1a2 、D1a3 、D1a4 、D1a5：D1a1為互層狀的板巖、砂巖和厚層的泥質灰?guī)r等；D1a2以互層狀的砂巖、粉砂巖、粉砂質板巖、鈣質板巖為主夾厚層的砂礫巖、含礫砂巖；D1a3為輝綠巖兩側的中等硅化變質巖；D1a4以互層狀的砂巖類與板巖類為主夾厚層的砂礫巖、含礫砂巖；D1a5以中厚層的砂巖、砂礫巖、含礫砂巖為主夾板巖。第四系零星分布且厚度小，其中在左岸壩前由冰磧物與沖積物形成較大規(guī)模的堆積體，中前部較厚，一般20～50 m，后部及上、下游側邊緣較薄，上部主要為磧積物，下部靠前緣為沖積層，其中有不連續(xù)的粉細砂層分布，初步計算堆積體體積為470×104m3。沖積層主要分布于河床及左岸的漫灘部位，組成以砂卵礫石、漂石為主，河床部位6個鉆孔揭露厚度1.89～17.34 m，Ⅰ勘線以下相對較厚[5,6]。

3.4 施工條件

3.4.1 建筑材料

工程建設所需石料由壩址附近的新源溝石料場開采，土料用量比較少，考慮利用了工程開挖的風化料。工程建設所需外來材料主要有水泥、粉煤灰、鋼材、火工材料、雷管和油料等。水泥由麗江永保水泥股份有限公司和云南紅塔滇西水泥股份有限公司供應，粉煤灰由昆明發(fā)電廠和宣威發(fā)電廠供應，鋼材主要由攀枝花鋼鐵股份有限公司和昆明鋼鐵股份有限公司供應，木材主要由麗江市組織供應，油料主要由祥云清華洞和攀枝花供應，炸藥和雷管等火工材料由云南省楚雄、安寧等地供應。

3.4.2 施工期通航及向下游供水等要求

水電站位于金沙江中游河段工程施工期無通航要求。工程施工過程中，特別是導流洞下閘封堵、水庫蓄水期間，下游梯級金安橋電站已建成投產，其水庫庫容具周調節(jié)能力，阿海水電站下閘蓄水期間以不影響金安橋水電站正常發(fā)電為前提向下游供水。

3.4.3 水電等供應條件

工程施工期間，生產、生活用水可自建供水系統(tǒng)供應，自金沙江及兩岸箐溝取水。生活用水及部分生產用水需作凈化處理，以滿足生活飲用水規(guī)定標準。工程施工電源由距壩址直線距離約32 km處的麗江黑白水二級電站110 kV系統(tǒng)接取，架設黑白水二級水電站至樞紐區(qū)施工變電站的110 kV架空輸電線路。擬在業(yè)主營地附近設置樞紐區(qū)施工變電站一座。麗江黑白水二級水電站已與麗江電網聯(lián)通，并通過麗江電網接入云南省網。

3.4.4 施工場地條件

壩址左右岸均有簡易鄉(xiāng)村公路與外界相通，對外交通主線設于右岸，進廠公路場外段止點位于鳴音河左岸；對外交通輔線設于左岸，止點位于新源溝出口庫枝村附近。進廠公路過橋頭村附近公路下緣至鳴音河之間有一片地形坡度約15°的緩坡地帶，可利用面積約13×104m2；鳴音河右岸高程1800～1850 m沿進廠公路有一馬鞍形地段，可利用面積約7×104m2；大壩下游右岸1.6 km范圍內高程1550 m以下平均地形坡度23°，除布置施工道路外，可利用為施工場地；白云溝出口右側高程1500 m地形較緩，可利用面積約2.5×104m2；現(xiàn)有簡易公路過白云溝通向上游妥良祁村，約1.8 km范圍內沿公路兩側平均地形坡度30°，可利用面積約15×104m2。

左岸輔線公路止點即庫枝村附近高程1550～1450 m間平均地形坡度23°，可利用面積12×104m2；左岸壩址至新源溝之間地形較陡，可供利用的大片地形有限，有零星分布的小塊緩坡可利用為施工場地；大壩下游左岸1.0～1.7 km范圍內高程1500 m以下地形較緩，平均地形坡度28°，除布置施工道路外，可利用為施工場地。

4 效益分析

4.1 經濟效益

電站的建設對場址所在地區(qū)的經濟、社會、環(huán)境將產生深遠的影響。

工程靜態(tài)投資超過150億元，送出工程投資約為60億元。項目建成并平穩(wěn)運行后，電站年平均發(fā)電量約為90億kW·h，按電站經營期上網電價0.32元/kW·h計算，項目投資回收期約為16年(所得稅后)，項目投資財務內部收益率為8.5%(所得稅后)。

電站建成后，可為地方帶來可觀的財政收入。①所得稅方面，電站每年可繳納所得稅額5.4億元。根據(jù)國家政策，所得稅的征收額有50%可留在地方，故地方財政每年可獲得所得稅2.7億元；②增值稅方面，電站每年可還帶來約3.6億元的增值稅收入，按地方財政留成25%計，地方增值稅收入為0.9億元；③水資源費方面，電站每年可繳納水資源費約0.8億元，這部分費用將直接進入地方財政收入。三者合計，電站每年可為當?shù)靥峁?.5億元。

此外，電站建成后，還未當?shù)卣畮砗芏嚅g接的收益，如將帶動相關產業(yè)發(fā)展而形成若干新興產業(yè)的財源，不斷擴大地方財源的增收點，為地方財政作出貢獻。

4.2 社會效益

電站的建設不僅能夠促進電站所在地區(qū)的產業(yè)結構調整，增加地方的財政稅收，還能提高當?shù)鼐用竦氖杖胨胶蜕钯|量，促進庫區(qū)城鎮(zhèn)化建設和城鄉(xiāng)的統(tǒng)籌發(fā)展。水電站建設工程中有很大一部分工程量,特別是像明挖土石方工程對勞動力的技術水平要求不高，可為當?shù)睾透浇貐^(qū)貧困人口勞動力的就業(yè)帶來前所未有的機會。因此，通過當?shù)貏趧恿⒓庸こ探ㄔO可適度解決當?shù)貏趧恿Φ木蜆I(yè)問題，為貧困人口的脫貧致富提供就業(yè)門路，同時還可為地方財政節(jié)省大量的就業(yè)資金投入。

水電站以及金沙江中游其他梯級電站的建設，將有效促進流域內交通、通訊、水利等基礎設施的建設，帶動文化、教育、衛(wèi)生以及公共設施的建設；工程建設期間對建筑材料、機械設備的需求和大量務工人員的進入能夠促進第二產業(yè)和第三產業(yè)的快速發(fā)展，從而有效促進經濟結構的調整和合理化發(fā)展，并能夠部分解決當?shù)鼐用竦木蜆I(yè)問題，促進地區(qū)GDP快速增長。可以預見，水電站以及金沙江中游其他梯級電站的建設對基礎設施建設的促進，以及庫區(qū)移民的集體規(guī)劃安置和可持續(xù)發(fā)展將會加快庫區(qū)城鎮(zhèn)化建設和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的步伐，為當?shù)厝娼ǔ尚】瞪鐣鞒鲐暙I，從根本上縮小與全國的差距[6]。

4.3 環(huán)境效益

水電站可替代節(jié)約化石能源和水能資源，可減排溫室氣體量和其他污染物。

4.3.1 減少水資源消耗

而按火電機組耗水指標0.5 m3/s·GW計算，同等規(guī)模的火電站年耗水量為6307萬m3，則水電站替代火電，每年節(jié)約水能資源的6307萬m3。

4.3.2 減少CO2等溫室氣體排放

以火電為替代方案，同等規(guī)模的火電燃燒燃料過程中產生的CO2按每噸煤燃燒排放2.2 t計，則每年減少CO2排放量為594萬t，減少C排放量為162萬t。

4.3.3 減少SO2、NOx排放，減緩酸雨沉降

水電開發(fā)替代火電，可以減少SO2排放7.31萬t，減排NOx 2.75萬t，可以有效減緩因電力需要增加而導致的SO2、NOx排放量增加以及由此新增產生的酸雨危害。

5 結論

(1)金沙江干流河段有較大的落差和徑流，水力資源豐富，開發(fā)條件較好，在國家“十一五”發(fā)展規(guī)劃中就以被列為重點開發(fā)河流之一，目前已成為我國最大的水電能源基地。

(2)規(guī)劃建設的水電站是金沙江中游河段水電規(guī)劃梯級的主要工程，是重要的“西電東送”工程，其開發(fā)建設是改善能源和電力結構、節(jié)能減排，實現(xiàn)全國能源資源的優(yōu)化配置的需要。該水電站建設符合國家優(yōu)先發(fā)展水電、加快新能源和可再生能源的發(fā)展和產業(yè)建設的能源發(fā)展政策。

(3)規(guī)劃建設的水電站經濟效益、社會效益環(huán)境效益顯著，工程建設無制約性環(huán)境因素，主要的不利影響是由工程施工活動、工程占地及水庫淹沒造成的，這些

影響主要表現(xiàn)在水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、新增水土流失和水庫淹沒損失等方面。只要在工程建設和運行過程中加強管理，按照要求嚴格執(zhí)行相應的環(huán)保措施，從環(huán)境保護和綜合角度分析，工程建設是可行的。