贵州省铜仁市大兴水利枢纽正常蓄水位选择

2016-09-02翁建平刘武军

水利水电工程设计 2016年2期

关键词：蓄水位保证率库容

翁建平刘武军

贵州省铜仁市大兴水利枢纽正常蓄水位选择

翁建平刘武军

大兴水利枢纽任务为城乡生活、工业和灌溉供水，兼顾发电等综合利用。通过淹没范围、供水程度以及经济指标综合考虑，选用水库正常蓄水位为514 m，原始调节库容4 018万m3。

大兴水利枢纽正常蓄水位需水量

1 工程概况

大兴水利枢纽工程位于贵州省铜仁市松桃县境内的大梁河干流上，坝址位于原河界营水电站（已报废）上游约240 m处。大梁河河道全长72 km，平均比降8.67‰，流域面积598.6 km2。

大兴水利枢纽任务为城乡生活、工业和灌溉供水，兼顾发电等综合利用。工程供水范围为松桃县的正大乡、大兴镇的居民生活用水和正大农产品加工园区用水、正大乡和大兴镇灌溉用水；铜仁新区部分用水（即川硐教育园区与老塘新区）和大兴科技工业园区工业及生活用水。

2 需水量预测

大兴水利枢纽设计水平年2025年供水对象见表1，不同类别的供水对象采用不同的需水预测方法。

大兴科技工业园区和正大农产品加工园区采用城市单位用地综合需水量法、万元产值需水量法和城市单位用地分类需水量法3种方法分别进行预测，推荐采用城市单位用地分类需水量法预测需水量成果。

铜仁新区采用人均综合需水量法和城市单位用地分类需水量法2种方法分别进行预测，推荐采用城市单位用地分类需水量法预测需水量成果。

正大乡、大兴镇人畜饮水采用需水定额法预测2025年需水量。

灌溉根据长系列逐旬降雨和蒸发资料、作物种植种类和灌溉制度计算长系列历年逐旬灌溉需水过程和需水量。

各受水区总需水量见表1。

表1 受水区2025年各业需水量万m3

表2 大兴水利枢纽供水范围供需分析计算表万m3

3 供需分析

根据受水区2025年预测需水量和各供水工程供水能力进行大兴水利枢纽供水范围供需分析（见表2）。

根据表2，大兴水利枢纽年需供水量为8 529 万m3。本工程为三级泵站高扬程管道输水，从水库至水厂管道输水损失取3%，即大兴水库需供水量为8 782万m3（其中灌溉在表1需水量计算中已考虑了管道输水损失），详见表3。

表2中川硐教育园区、老塘新区从下游天生桥库区扬水，扬程更低，两片区共用扬水管线和把关塘水厂，天生桥水库调节库容较小，不能同时满足两片区需水量，缺水量2 803万m3，由大兴水利枢纽调节向下游供水，其他受水区从大兴库区取水。

表3 大兴水利枢纽年需供水量万m3

4 径流调节计算

采用时历法，以月为时段对1965年4月～2012年3月47年径流系列进行调节计算，得逐年调节库容排频成果见表4。

表4 大兴水利枢纽工程逐年调节库容排频表

从表4可以看出，大兴水利枢纽满足P=95%供水保证率需要水库调节库容为3 760万m3。

选取设计保证年P=95%代表年对大兴所需调节库容进行复核，详见表5。

表5 设计保证年P=95%水量调节过程万m3

从表5可以看出，大兴水利枢纽设计保证年P=95%代表年需要调节库容3 723万m3，与长系列径流调节成果基本相同。

5 正常蓄水位选择

根据径流调节计算结果，按初选的死水位486 m和满足供水要求，初拟513、514、515 m三个正常蓄水位方案。从工程地质、库区淹没、满足供水要求、经济指标等因素进行正常蓄水位比较。

5.1 地质条件

大兴水库附近岩溶分布较为发育，已探明溶洞约60个，其中坝址上游库区约40个，主要发育于河谷岸坡及洼地周边，多沿裂隙或顺层发育。根据高程分布可将库区岩溶分为两层溶洞群，一层高程在463~490 m，分布有13个溶洞；另一层高程在520~600 m，分布有22个溶洞；另外5个溶洞分布在502~515 m。大部分溶洞无水流或仅有滴水，有水流的溶洞仅4个。为了减少溶洞处理难度，水库尽量不淹第二层溶洞群，即水库正常蓄水位控制在520 m以下。

5.2 库区淹没影响

大兴水库库区村庄分布较多，基本在500 m等高线以上，7个村庄位于500~510 m等高线之间，510~515 m等高线之间村庄分布较少，515 m以上等高线村庄分布较多，所以为控制淹没损失，正常蓄水位不宜超过515 m。

5.3 满足供水要求

正常蓄水位选择需满足工业、人畜饮水供水保证率95%和灌溉80%供水保证率用水要求。大兴水库正常蓄水位513 m时，水库城市供水保证率为93.6%，达不到供水保证率要求，特枯年份城市供水破坏深度超过60%。根据长系列径流调节计算，满足生活、工业、灌溉要求最低正常蓄水位为514 m。

当死水位为486 m，正常蓄水位为513 m时，淤积20年调节库容为3 661万m3，淤积50年调节库容为3 537万m3，小于需要的调节库容；正常蓄水位为514 m时，淤积20年调节库容为3 946万m3，淤积50年调节库容为3 823万m3，可以满足供水要求。同时正常蓄水位514 m方案淤积50年库容也能满足长系列调节计算需要调节库容3 760万m3要求。

5.4 经济比较

当正常蓄水位从513 m增加至514 m，投资增加约2 872万元，其中淹没投资增加779万元，每年供水效益增加502万元；下游电站发电量损失增加121万kW·h，按现行上网电价0.240元/kW· h（含税，下同）计算，下游电站发电损失27万元；经计算，差额投资经济内部收益率为13.9%，大于8%，正常蓄水位514 m经济上更合理。

当正常蓄水位从514 m增加至515 m，投资增加约784万元，年抽水电量减少约21万kW·h（非普工业电价0.657万kW·h），节约抽水电费13万元；年发电量增加约23万kW·h（现行上网电价0.240元/kW·h），增加发电效益仅5万元，下游电站发电量损失增加21万kW·h；年城市供水量增加约5万m3，增加供水效益仅9万元，差额投资经济内部收益率小于1%，显然不经济。详见表6。

6 结语

从地质条件看，正常蓄水位在515 m以下条件差别不大，不构成对选择水位的制约因素；库区淹没在515 m以上明显增多，故正常蓄水位上限取515 m；从供水满足程度看，513 m方案不满足基本供水要求；从经济指标看，正常蓄水位从513m抬高至514 m，经济合理。综合上述因素，选用正常蓄水位为514 m。