乌江干流彭水至河口河段梯级开发方案研究（黄家文,陆望明,罗斌）

时间：2021-01-12 08:03:15　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要: 乌江干流彭水至河口河段是重庆市的水电能源基地，也是贵州腹地联络长江中下游的骨干交通航道。在《乌江干流规划报告》的基础上，考虑河段上、下游衔接关系和淹没制约因素加重等开发条件变化，以合理利用河段水能资源、渠化河段航道和淹没河段碍航滩险羊角碛为开发治理目标，通过对一级和两级等两类河段梯级开发方案的综合技术经济比较，按照尽可能降低水库淹没损失的思路，选择银盘（215m）+白马（182m）两级开发方案。

关键词: 梯级开发;开发方案;工程规划;水库淹没;乌江

中图分类号: TV72 文献标识码: A

1 梯级开发方案研究缘由

乌江是我国重要的水电能源基地，是贵州腹地联络长江中下游的骨干交通航道，同时也是长江中下游洪水的来源之一。为合理利用乌江的水能资源和水运资源，完善长江中下游防洪体系，1987年，长江水利委员会和贵阳院联合编制了《乌江干流规划报告》，拟定乌江干流的开发任务以发电为主，其次是航运，兼顾防洪等，并推荐乌江干流11级开发方案。1989年，原国家计委在计国土（1989）502号文对《乌江干流规划报告》的批复中指出:“乌江干流梯级开发方案可按普定、引子渡及洪家渡、东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林、沙沱、彭水10个梯级考虑，其开发时序待有关方面进一步研究后确定。大溪口梯级要待三峡水库正常蓄水位确定后另行考虑”。

此后，乌江干流开发按批准的规划实施。经过20余年的发展，彭水至河口河段的开发条件已发生了较大变化:①河段上游彭水电站坝址上移约11km后已开工建设，下游长江三峡工程正在按正常蓄水位175m方案进行建设，较大地改变了河段上下游衔接关系;②河段内依山傍水的武隆县和彭水县人口大幅度增加，渝怀铁路和319国道已沿本河段铺设，支流芙蓉江的河口段建成了江口电站，加重了河段开发的淹没制约因素。根据《乌江干流规划报告》批复意见，结合乌江河口段开发条件的变化情况，受重庆市发改委的委托，2003～2007年期间，长江委设计院开展了该河段梯级开发方案研究工作。

2 河段概况及开发治理目标

乌江干流彭水至河口河段位于乌江干流下游，宽谷与狭谷相间，两岸为丘陵和低山地貌，分布有彭水、武隆两座县城及涪陵主城区，并有渝怀铁路、319国道和江口电站等重要基础设施。该河段全长147km，天然落差78.6m，年径流量460～530亿m3 ，水能资源丰富并距重庆负荷中心近，是重庆市重要的水电能源基地。本河段是贵州腹地通往长江的水运咽喉，但航道狭窄、水流湍急，且存在乌江著名的碍航滩险羊角碛，航道条件只有通过渠化才能得以改善;本河段上游彭水水电站是重庆电网骨干调峰电源，为解除航运基流对发电效益的限制，迫切需要在本河段相继建设反调节梯级。

根据河段的开发条件，结合国民经济各部门的发展需求，河段主要开发目标为:应在尽可能减小水库淹没损失的前提下，通过兴建电航结合梯级水库，合理利用河段水能资源，淹没羊角碛碍航滩险，渠化白马至彭水坝下航道，解除航运对彭水电站运行的限制条件。

3 坝址选择和河段开发方案拟定

乌江干流规划推荐的大溪口坝址位于羊角碛下游15km，地处三峡水库常年回水区。鉴于该坝址曾于1994年发生大滑坡，地质缺陷明显，经研究，放弃了该坝址，并在彭水到大溪口河段另选了坝址。

在羊角碛以下河段，经过现场查勘，初选了小角帮、白马、猪头岩和新滩等4个坝址，进一步筛选后，选择白马作为该河段代表性坝址。白马坝址位于羊角碛下游约4km，常年枯水位156m（黄海高程，下同），三峡水库建成后，仍可保持乌江与长江的航运衔接，与大溪口坝址相比，利用水头相差不大，还能减小淹没损失，可作为羊角碛下游河段的代表性坝址。

如白马建坝直接与彭水电站尾水衔接（一级开发）或在羊角碛与芙蓉江河口之间建坝（两级建坝），武隆县城、319国道和江口电站均将受到重大的淹没损失。为了尽可能减小淹没损失，同时达到渠化彭水电站坝下至白马河段航道的目标，本次开发方案研究考虑在芙蓉江河口上游河段新增一级枢纽。经过现场查勘，初选了木棕坪、黄草和杨家沱等3个坝址，进一步筛选后，选择杨家沱坝址作为芙蓉江河口上游段的代表性坝址。杨家沱坝址位于芙蓉江河口上游约4km，常年枯水位178.5m，坝址河谷开阔，利于枢纽和施工布置。

在坝址选择的基础上，拟定了河段两梯级开发比较方案:

方案1:一级开发，白马213m（正常蓄水位，下同）;

方案2:两级开发，银盘215m+白马182m。

上述两梯级开发方案均不涉及自然保护区、水源保护区、地质公园等环境敏感目标，也不涉及风景名胜的核心区，均无环境制约因素。两方案均可淹没羊角碛滩险，渠化白马至彭水长溪坝址河段航道，保持乌江与长江的航运衔接，解除航运对彭水电站运行的限制条件，实现河段主要开发目标。

4 枢纽工程规划

根据河段开发目标，按照死水位不低于上游相邻梯级设计尾水位的原则初定各水库的死水位。在此基础上，根据上游相邻电站日调峰运行所需反调节库容，并考虑发电效益和水库淹没等因素，初定各水库的正常蓄水位。针对规划电源的地理位置和调节性能，按补充装机年利用小时不小于1000h，且装保比不大于7.5或者补充装机年利用小时不小于1500h为控制条件，初选各电站装机容量。各枢纽工程规模见表1。

根据各枢纽的库容和装机规模，各枢纽均为Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物为2级建筑物。结合河段开发任务和两坝址地形地质条件，各枢纽均由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电系统和通航建筑物等主要建筑物组成;施工导流均采用河床1次断流、枯水期隧洞导流、汛期隧洞和其它泄水建筑物联合泄流的导流方式。白马（213m）枢纽总工期90个月;银盘（215m）枢纽和白马（182m）枢纽总工期均为77个月。

5 水库淹没处理

两开发方案水库淹没影响涉及武隆和彭水两县。根据设计回水计算成果和库区1/万地形图，调查推算了两方案主要淹没实物指标，详见表2。

两开发方案水库淹没均涉及武隆县城。一级开发方案白马（213m）水库淹没武隆县城面积1.4km2 ，直淹人口2.5万人，淹没面积和淹没人口分别占武隆县城现有面积和人口的56%和63%，需另择新址迁建县城，在妥善安置江口电站和三峡水库移民后，武隆全县范围内难于选择合适的县城迁建地域，移民安置投资和难度均很大;两级开发方案白马（182m）水库淹没武隆县城面积约0.5km2 ，直淹人口0.98万人，可采取就地后靠和局部防护相结合的方式进行安置，不改变武隆县城的政治、经济和文化中心地位。

两开发方案水库淹没涉及319国道。一级开发方案白马（213m）水库淹没319国道55.3km，规划复建里程83km，需穿越著名的羊角、油房沟等滑坡和陡峻山崖，大多数复建地段地形陡峭，需爆破开凿山岩，实施难度大，工程造价高;两级开发方案淹没涉及319国道里程6.5km，可采取后靠复建措施。

两开发方案的白马枢纽（185m和213m）均与江口电站的尾水重叠。一级开发方案白马（213m）水库重叠江口电站尾水约30.5m，降低相应时段内江口电站的运行水头幅度达25%～38%，其新投产300MW机组的预想出力常年受阻，损失容量效益100MW，水轮机效率明显下降，严重偏离最优工况区运行，机组运行的稳定性差，存在重大不安全隐患，需重新选型装设200MW水轮机设备，并对有关附属设备进行改造和更换;两级开发方案白马水库正常蓄水位182m与江口电站最低尾水位仅重叠0.7m，对其运行工况和发电效益基本无影响。

6 梯级开发方案比选

根据河段开发条件和开发目标，本次研究拟定了河段两类梯级开发方案。在枢纽规划和水库淹没处理的基础上，从各方案的发电和航运效益，水库淹没影响及处理难度，工程投资和经济性等主要方面进行比较，选择合理的河段梯级开发方案。

从发电效益来看，一级开发方案白马（213m）装机容量1000MW，年发电量40.60亿kW?h，扣除对江口电站和彭水电站的发电影响后，一级开发方案有效装机容量和年净发电量分别为900MW和37.84亿kW?h;两级开发方案装机容量合计880MW，年发电量合计37.59亿kW?h，扣除对白马（182m）、江口和银盘电站以及银盘（215m）对彭水电站的发电影响后，两级开发方案有效装机容量和年净发电量分别为880MW和37.10亿kW?h。与两级开发方案相比，一级开发方案发电效益略大，有效装机容量和年净发电量保比两级方案分别多20MW和0.74亿kW?h。

从航运效益来看，两方案均可淹没羊角碛滩险，渠化白马至彭水电站坝址航道，将该河段航道标准提高到四级，并可解除航运对彭水电站运行的限制条件，两方案航运效益基本一致;从运输船舶的过坝耗时来看，一级开发方案比两级开发方案耗时短，更有利于航运。

从水库淹没实物指标来看，与两级开发方案相比，一级开发方案淹没人口增加2.4万人，淹没房屋增加135万m2 ，淹没耕园地增加290hm2 ，淹没319国道长度增加48.8km，水库淹没处理的难度很大，淹没处理存在制约性因素。

从经济性来看，一级开发方案和两级开发方案工程静态总投资分别为134.27亿元和133.64亿元，年运行费用分别为23790万元和21890万元，按社会折现率8%进行经济比较，两级方案年费用比一级开发方案少2702万元，经济性明显优于一级开发方案。

与两级开发方案相比，尽管一级开发方案的发电效益略大，可缩短运输船舶的过坝耗时，且枢纽的工程量和工程投资均较小，但水库淹没损失和淹没处理补偿投资大幅度增加，导致该方案经济性差。

水库淹没是影响本河段梯级开发方案选择的主要因素。一级开发方案对江口电站安全运行造成重大不利影响且导致其发电效益大幅度降低，对319国道淹没长度增加较多，并可能对渝怀铁路的边坡及基础造成不稳定影响，更重大的不利影响则是导致武隆县城需要整体搬迁，县城整体搬迁重建和移民安置难度极大，社会影响复杂，该方案难于实施。

在两类方案均可实现河段开发目标的前提下，从降低水库淹没处理难度和经济性出发，推荐河段两级开发方案，即银盘（215m）+白马（182m）两级开发方案。

7 结语

（1）在开发条件发生重大变化的情况下，重新研究乌江干流彭水至河口河段开发方案是必要的，符合《乌江干流规划》审批意见。

（2）本河段是重庆市的水电能源基地和乌江水运咽喉，河段开发治理应以发电和航运相结合。

（3）本河段治理开发无环境制约因素，但淹没损失及处理措施成为主要因素，从地区可持续发展战略出发，选择银盘（215m）+白马（182m）两级开发方案是合适的。

作者简介: 黄家文，男，长江水利委员会设计院环境公司，高级工程师。

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