王文奇，温 鹏

（四川省清源工程咨询有限公司，成都 610072）

1 问题的提出

2005年3月，四川省发展改革委员会、四川省水利厅以“川发改能源［2005］147号”下发了《关于印发甘孜州硕曲河干流乡城、得荣段水电规划报告审查意见的通知》，审查 “同意考虑金沙江干流梯级电站回水影响、河流特性、乡城县城河段不脱减水、闸（坝）厂址条件及行政区划等因素，硕曲河干流在乡城县河段内规划古瓦、娘拥、乡城、洞松、格龙五级电站，……”。乡城县境内的五个梯级电站规划总装机容量47.7万kW，保证出力10.15/10.85万kW （单独/联合运行），多年平均年发电量23.26/23.69亿kWh（单独 /联合运行）。其中古瓦为季调节水库电站，洞松和乡城梯级为近期开发工程。硕曲河干流乡城段水电规划方案梯级电站主要工程特性指标见表3中的“原规划方案”，梯级开发平面布置如图1所示。

《关于印发甘孜州硕曲河干流乡城、得荣段水电规划报告审查意见的通知》中明确指出“温辛柯沟口至拉玛隆河段平缓、河谷相对开阔，蓄水条件好，两岸边坡稳定，在避开断层影响的前提下，规划拟定季调节水库电站古瓦电站基本合适，该电站位于无人居住地区，淹没损失小，现坝高仅57m，可获3086万m3库容。下阶段应进一步研究提高古瓦电站水库正常蓄水位或下移坝址，提高其调节能力和调节效益。” 因此，在开展硕曲河乡城段梯级电站预可行性研究工作之前，需对“龙头”水库古瓦电站及其下游梯级的开发方式、特征水位、调节性能、装机规模等进行复核和深入研究，为政府的最终决策提供科学依据。

2 河流概况

硕曲河为金沙江上段左岸二级支流，是金沙江一级支流定曲河左岸最大支流，发源于四川省甘孜州理塘县沙鲁里山东麓，自北向南流，经喇嘛垭在温辛柯沟口进入乡城县境内（其中温辛柯沟口-拉玛隆-古隆河段为乡城、稻城两县的界河），流经沙贡、水洼、尼斯、桑披（乡城县城）、青德等地，于同颠附近进入云南省境内香格里拉县（中甸县）后，以东北-西南向流经东旺，又转入四川省德荣县境内，在得荣县古学大桥汇入定曲河。河道全长279km，流域面积6735km2，河口多年平均流量89.5m3/s。其中硕曲河乡城段起于温辛柯沟口，止于洞松乡格龙沟口下游约2.4km处，河段长约122.1km，天然落差876.7m，平均比降7.18‰。

3 规划方案优化研究

3.1 规划梯级总体布局分析

硕曲河干流在乡城县河段内规划有古瓦、娘拥、乡城、洞松、格龙五级电站，梯级开发平面布置如图1所示。从对河流水能资源的利用程度分析，集雨面积100km2以上的支流径流都得到了充分利用，其中古瓦电站利用引水隧洞将坝址下游支流邓波曲（集雨面积517km2）径流引入古瓦水库加以利用，支流日日韵（集雨面积159 km2）和浪充拥（集雨面积106 km2）径流直接进入乡城水库，支流热勒拥（集雨面积181km2）径流汇入洞松水库，支流休冈登（集雨面积210km2）和然乌曲（集雨面积253km2）径流汇入格龙水库；从规划阶段确定的工程规模看，各梯级装机容量除格龙为4.2万kW，其他梯级在7.8万kW～14.7万kW之间，电站规模较为适中；从各梯级引水隧洞长度看，除格龙电站为6.9km外，其他梯级在17～19.4km之间，引水隧洞施工难度较小。

综合上述，硕曲河乡城段的规划梯级开发方案总体布置格局合理，支流水能资源利用较充分，可作为规划优化的基础。

3.2 规划方案优化思路

以硕曲河乡城段的梯级开发总体布置格局不变为原则，结合现场查勘选点情况，主要从如下3个方面研究规划方案优化问题。

（1）提高“龙头”水库调节性能，增加梯级补偿效益

硕曲河干流在乡城县河段利用落差约900m，提高龙头水库的调节性能，可增大库蓄电能，并大大改善梯级补偿效益

根据河流特性、地形和地质情况分析，古瓦水电站规划坝址下游连续分布有邓波曲（左岸）、登洛（右岸）、擦金许（左岸）、永隆（右岸）四条支沟（如图2），河道平均坡降为8‰，坡度较缓，具有较好的坝址。因此拟将坝址由规划阶段的拉玛隆上游1340m处下移约3.4km到擦金许沟下游约880m处，既能避开日戈-拉玛隆断层，又可省去邓波曲引水工程，缩短引水隧洞长度；为使电站尾水与下游娘拥梯级调整后的正常蓄水位及水库回水水位衔接，同时将古瓦厂址由洼龙沟上游调整至洼龙沟下游。

古瓦水库按完全年调节考虑时，正常蓄水位为3405m，拦河大坝坝高从规划阶段的57m增加到150m，水库正常蓄水位以下库容由3086万m3增加到2.809亿 m3，调节库容由 2003万m3增加到2.64亿m3，电站装机容量由12.6万kW 增加到22.2万kW，多年平均年发电量由5.61亿kWh增加到7.77亿kWh。由于古瓦 “龙头”水库电站调节性能的提高，并与下游娘拥、乡城、洞松、格龙4级电站基本同步运行，4级电站的装机容量较规划阶段增加9.90万kW，增加年发电量2.235亿kWh，古瓦对下游梯级的补偿调节效益显著。

（2）从总效益分析梯级上、下游水位衔接关系

娘拥规划坝址位于热玉上游约1.4km的不忍沟口下游附近，规划阶段的水库正常蓄水位3099 m，相应库容为727万m3，死库容543万m3，调节库容184万m3，拦河坝高度达 36m。据分析，娘拥水电站单独运行时约需日调节库容79万m3，上游梯级古瓦水电站建成后约需日（反）调节库容50万m3。显然，规划阶段娘拥确定的日调节库容和死库容均偏大，坝高偏高。在水库满足日调节要求的前提下，娘拥可将正常蓄水位由3099m降至3087m，坝高降低12m。从总效益分析梯级上、下游水位衔接关系，娘拥电站正常蓄水位降低后，其水库回水水位与古瓦电站尾水之间的10m水头可由古瓦厂址下移后加以利用（如图 2）。

此外，在考虑梯级合理衔接的同时，其他梯级亦在规划梯级范围内，根据地形、地质条件对坝（闸）、厂址进行适当调整，如乡城坝（闸）址适当上移，厂址适当下移。

（3）充分利用河段水头

规划阶段从满足 “乡城县城河段不脱减水”的要求出发，规划的乡城梯级厂址位于县城上游约2km处，洞松梯级坝址位于县城下游约3.5km处，乡城水电站厂址到洞松水电站坝址之间河段长约5.5km，河段平均比降6.2‰，洞松梯级正常蓄水位2 744 m时与上游乡城水电站尾水间有19m水头未利用。

为充分利用乡城-洞松梯级之间丢弃的19m水头，对洞松梯级的开发方式进行了初步研究。丢弃水头的利用方式有两种，一是抬高洞松梯级正常蓄水位与上游乡城梯级尾水相接，但该方案洞松梯级坝高将超过40m，淹没耕地和房屋较多，增加了移民安置难度，且工程投资较大，不宜选取；二是将洞松梯级坝址上移约1.2km至红星桥附近（如图3），坝址仍位于乡城县城下游，满足乡城县城河段不脱减水的景观要求，正常蓄水位由2744m提高到2754m与乡城梯级尾水（由2763m调整为2754m）相接。同时考虑规划阶段洞松水电站厂址位于洞松桥下游约500m处右岸台地上，该处厂房后坡基座阶地堆积物厚度近100m，调压室位置离厂房距离远，压力管道不但很长且出口困难。本阶段经现场踏勘，考虑将厂址上移约500m到洞松桥头，该处厂房基础能置于基岩上，压力管道长度减短，出口方便。厂址上移后洞松梯级少利用的约3m水头可由格龙梯级利用。

3.3 梯级规划优化方案拟定

综合上述分析，硕曲河干流梯级主要优化对象是古瓦“龙头”水库电站。优化方案主要考虑古瓦厂址下移，多利用娘拥水电站正常蓄水位降低的10m水头；古瓦坝址下移，充分利用邓波曲等支流径流，同时增大支库，正常蓄水位抬高，调节性能改善。方案拟定的实质是古瓦水库的正常蓄水位及相应调节性能的关系。

古瓦水库控制下游乡城段的娘拥、乡城、洞松、格龙四个梯级共利用落差约930m。因此，古瓦水库正常蓄水位的选择除了考虑本电站水库淹没、坝址所在河段的地形地质条件、水工布置、坝高和建设难度、工程投资及电站动能经济指标等因素外，更主要的是要分析古瓦水库对下游梯级的补偿调节效益和在系统中的作用。

为进一步分析古瓦水库坝高与工程量、投资及发电效益的关系，在河流水电规划已批复龙头水库为季调节的基础上，结合古瓦龙头水库电站不同调节性能，拟定3400m（季调节）、3405m（年调节）、3410m（多年调节）三个正常蓄水位方案进行动能经济比较。各方案死水位根据水工、施工总体布置要求，均暂采用3320m；各方案装机容量及装机年利用小时数根据调节性能分析确定，即季调节、年调节和多年调节的装机利用小时数分别约为4000h、3500h和3000h，相应装机容量分别为189MW、222MW、264MW。

从优化四川电网的电源结构，提高梯级发电效益以及综合考虑本电站调节性能、水库淹没、工程量及工期、动能经济指标等因素综合分析，推荐古瓦水电站的正常蓄水位为3405m。

古瓦水库电站正常蓄水位3405m方案动能经济指标见表1，相应下游各电站发电效益指标见表2。

4 优化成果

4.1 优化方案分析

在古瓦水电站坝、厂址下移后，水库正常蓄水位为3405m时，电站装机容量为22.2万kW，多年平均年发电量为7.770亿kWh。硕曲河干流乡城段 “一库五级”总装机容量为67.2万kW，联合运行多年平均年发电量28.983亿kWh，设计枯水年枯期平均出力为21.42万kW，分别较原规划方案增加19.5万kW、5.290亿kWh和10.57万kW，分别增加40.9%、22.3%和97.4%，特别是枯期电量增加73.1%，发电效益和经济效益较为显著。因此，硕曲河干流乡城段梯级规划方案优化后，古瓦水电站的水库调节性能由季调节提升至年调节，调节库容由2003万m3增加为26410万m3。据分析，古瓦坝址下移后年调节库容约需2.6亿m3，水库正常蓄水位3405m方案能满足年调节要求；下游娘拥、乡城、洞松、格龙电站装机容量较原规划方案增加19.2%～42.9%。硕曲河干流乡城段水电规划方案梯级电站主要工程特性指标见表3中的 “规划优化方案”。

硕曲河干流乡城段梯级规划方案优化后，由表3可见，古瓦、娘拥、乡城、洞松、格龙五级电站装机总容量由原规划方案的47.7万kW增加到67.2万kW，增幅为40.9%；五级电站总利用落差由原规划方案的874m增加到930m，增幅为6.41%，除娘拥降低坝高后水头由古瓦利用，利用落差有所减少外，其他梯级均有所增加；五级电站联合运行时的多年平均年发电量由原规划方案23.693亿kWh增加到28.983亿kWh，增幅为22.3%。

表1 古瓦水电站正常蓄水位3 405 m方案动能经济指标

表3 硕曲河干流乡城段水电规划方案梯级电站主要工程特性指标表

4.2 优化方案获审批并逐步实施

2007年7月，四川省发展和改革委员会以川发改能源函［2007］533号“关于印发省工程咨询研究院《关于〈古瓦水电站开发方案研究报告〉咨询意见的函》的通知”，认为古瓦水电站坝址下移修建150m左右高坝增加库容方案可行，古瓦水电站调节能力由季调节提高到年调节是合适的。随后，硕曲河干流乡城段的古瓦、娘拥、乡城、洞松、格龙等五级电站在2007～2009年间先后完成了预可行性研究或可行性研究阶段设计，并通过审查，除格龙水电站预可行性研究阶段成果的装机规模较优化方案减少0.6万kW外，其他电站可行性研究阶段成果的装机规模与优化方案相同。硕曲河干流乡城段水电规划方案梯级电站主要工程特性指标见表3中的“预可行性或可行性研究成果”。

4.3 结论

通过对硕曲河干流乡城段梯级规划方案优化研究，特别是下移古瓦水库坝、厂址后，水库正常蓄水位由3366m抬高至3405m，相应调节库容增加了12.18倍，水库调节性能由季调节提高到年调节，利用落差增加了18.35%。从古瓦“龙头”水库电站本身的指标看，优化后的装机容量、多年平均年发电量、设计枯水年枯期平均出力分别较原规划方案增加76.2%、38.5%和133.8%，特别是枯期电量增加118.5%，发电效益较好；从硕曲河干流乡城段梯级指标分析，优化后 “一库五级”总装机容量、联合运行多年平均年发电量、设计枯水年枯期平均出力分别较原规划方案增加40.9%、22.3%和97.4%，特别是枯期电量增加73.1%，梯级补偿效益显著提高。同时在满足电站调节库容要求的前提下，为使梯级合理衔接，根据地形、地质条件对部分梯级的坝 （闸）、厂址及特征水位等进行了适当调整，即将娘拥电站正常蓄水位由3099m降至3087m；将洞松梯级坝址上移约1.2km至红星桥附近，正常蓄水位由2744m提高到2754m与乡城梯级尾水相接，同时将其厂址适当上移；格龙正常蓄水位由2528m提高到2532m与洞松梯级尾水相接。

梯级规划方案优化后表明，硕曲河干流乡城段的水能资源得到了合理开发、优化配置和高效利用，规划梯级开发方案总体布置格局更趋合理。

[1]古瓦水电站开发方案研究报告[R].四川省清源工程咨询有限公司，2007.

[2]四川省甘孜州乡城县娘拥水电站可行性研究报告[R].四川省清源工程咨询有限公司，2007.

[3]四川省甘孜州乡城县古瓦水电站预可行性研究报告[R].四川省清源工程咨询有限公司，2009.

[4]王文奇.径流式及短期调节水电站水能计算程序[J].水能技术经济，1987（1）：37-47.

[5]王文奇.应用微机对年（季）调节水电站进行径流调节及水能计算[J].东北水利水电，1987（12）：27-29.

[6]王顺基，罗义文，王文奇.大莲花水电站应尽早立项开工[J].东北水利水电，1992（6）：2-8.