湖南沅水桃源水电站正常蓄水位选择

摘　要：桃源水电站为低水头径流式电站，位于沅水桃源河段，是沅水干流最末一个水电开发梯级。桃源水电站正常蓄水位选择涉及桃源县防洪安全、库区淹没与浸没、对桃花源景区影响、上游梯级衔接等诸多因素。本文从正常蓄水位选择各影响因素分析入手，论述正常蓄水位选择的基本原则，拟定正常蓄水位选择方案，通过技术经济比较，进行正常蓄水位选择。

关键词：正常蓄水位选择；防洪安全；梯级衔接；水库淹没、浸没
1.桃源水电站工程概况
　　桃源水电站为低水头径流式电站，位于沅水桃源河段，是沅水干流最末一个水电开发梯级。桃源水电站上游距凌津滩水电站38.2km，下游距桃源县延溪河口约1.6km，坝址紧临桃源县城，左、右岸分别为桃源县漳江垸和浔阳垸。
　　桃源库区长度38.2km，河道落差约7.5m，平均坡降0.196‰。两岸为低山丘陵地区，河势基本顺直。河道依托两岸防洪堤或低矮丘陵，库区干流防洪堤线总长33km。桃源正常蓄水位选择应按合理利用水力资源的原则，综合考虑两岸防洪堤垸的安全、电站发电效益、工程地质地形条件、水库淹没、工程开发经济性以及与上游凌津滩水电站合理衔接等诸多因素。
2.正常蓄水位选择的基本原则
　　a) 符合河流规划原则，合理开发利用水能资源
　　2009年1月，中南院编制完成了《沅水凌津滩～桃源河段补充规划报告》，2009年4月，湖南省水利厅在长沙市主持召开了该规划报告的审查会议，审查意见基本同意规划河段梯级开发方案，并考虑两岸防洪堤安全、与凌津滩水电站合理衔接及水库淹没控制条件等方面因素，桃源水电站正常蓄水位初拟为39.50m。2009年6月湖南省政府以“湘政函[2009]111号”文批复了补充规划报告。
　　b) 留有足够防洪安全裕度，满足防洪堤垸防洪要求
　　随着洞庭湖二期治理工程的完成，沅水尾闾河道现状安全泄量由20000m3/s提高到23000m3/s，防洪标准可达20年一遇洪水。桃源河段属山区河流向平原河流的过渡段，库区内现有防洪堤垸4处，其中万亩以上堤垸2座，一般堤垸2座，干流堤线总长33km。桃源水电站正常蓄水位拟定应不影响上、下游防洪情势，并为防洪堤垸留有足够的防洪安全裕度。
　　c) 与上游梯级合理衔接，满足梯级技术经济指标较优的原则
　　上游已建梯级凌津滩水电站是五强溪的反调节电站，距桃源水电站38.20km，工程于2000年底建成投产。桃源水电站正常蓄水位拟定应在基本不影响或少影响上游梯级凌津滩的发电效益的前提下，尽可能多利用水头，使梯级整体效益最优。
　　d) 尽量减小库区淹没
　　桃源水电站水库范围位于桃源县城漳江垸及以上河段，库区地势平坦，两岸约1/3的河段筑有防洪堤，淹没、浸没问题比较敏感。桃源水电站正常蓄水位拟定应进行充分的技术经济比较，并尽量减小水库蓄水对库区的淹没、浸没影响。
　　e) 结合桃花源风景名胜区规划，促进景区建设和水电开发的协调发展
　　桃源水电站正常蓄水位的拟定，应以不影响风景区原有景点的景观效果为前提，并结合风景区规划，以水库建设为契机，丰富、整合区域旅游资源，形成新的旅游格局，带动区域旅游基础设施的提升，使景区建设和水电开发相得益彰、协调发展。
3.桃源水电站正常蓄水位选择影响因素分析
3.1  堤防安全影响分析
　　桃源水电站坝址左、右岸分别为漳江垸和浔阳垸，库区防洪堤沿沅水Ⅰ级阶地前缘布置，累计长度约33.85km，约占水库库岸长度的1/3。漳江垸上游各堤垸堤顶高程均高于46.90m，警戒水位均高于40.525m，防洪堤外为宽约2km的一级阶地，堤脚地面高程一般为41m～42m。
　　调查表明，库区不存在堤身直接座落于砂卵砾石强透水层上和强风化岩基上等情形，故堤身与堤基的结合面不可能发生接触冲刷或接触流土破坏。水库蓄水位低于40.00m时，堤基无渗透之虞；堤内水塘、水井高程低于阶地地面，但其渗径更长，多年来汛期均未出现过管涌、流土破坏现象，库区堤防堤基整体稳定条件良好。
3.2  桃源县城影响分析
　　桃源水电站坝址所在的漳江垸为桃源县城所在地，县城建成区面积约为12.11km2；城镇人口为119534人，占全县人口的12.3%。漳江垸地势较为平坦，地面高程为41m～44m，县城沿延溪及沅水干流修筑有防洪堤，其中8.1km建有混凝土防浪墙。
　　桃源县城漳江镇现有主要排污口包括黄花井闸、东街泵站闸、红旗闸和新桥闸，其中黄花井闸位于延溪上，东街泵站闸位于延溪入汇口处，红旗闸和新桥闸位于沅水大桥上游。桃源水电站库区涉及红旗闸和新桥闸两个排污口，闸底板高程分别为36.30m和34.80m。
3.3  水库淹没影响分析
　　桃源水电站淹没影响范围涉及桃源县6个乡镇的56个村。库区45.00m高程以下不涉及支流的人口和房屋淹没，干流搬迁安置人口较少，且全部分布在双洲等部分江心洲区域，属施工区及水库淹没影响区；建设征地影响的耕地主要分布在沅水右岸支流甘潭溪、水溪、澄溪和左岸的绿萝，淹没区域相对集中，淹没深度较浅，防护条件较好。
3.4  水库浸没影响分析
　　a) 土地浸没
　　水库区无明显的矿产浸没存在。除极少量农村民居外，库区集镇及村庄地面高程均在44m以上，不存在农村及集镇建筑物基础浸没问题。调查表明，桃源水库库区可能发生浸没的地段主要集中于右岸的支流甘潭溪、水溪及部分江心洲。水库蓄水后，阶地地面高程为39.5m～40.7m的地段将成为涝渍浸没区，初步估计库区土地浸没面积数量不大，正常蓄水位低于40.00m时库区浸没范围差别较小。
　　b) 建筑物基础浸没
　　桃源县城建筑物相对集中，县城高层建筑(包括部分多层建筑)为桩基础，其桩端底高程约25m；多层及大部分低层建筑，其基础为钢筋混凝土条形基础，基础底板最低高程约40m。可见，高层及部分多层的桩基础底端蓄水前就常年处于水下，水库蓄水对其无影响；多层以下建筑其基础底板最低高程亦高出阶地二元结构分界面约4m～8m。
3.5  环境因素影响分析
　　a) 对桃花源国家级风景名胜区的影响分析
　　桃源水电站水库范围位于桃源县城漳江垸及以上河段。桃花源景区不属于淹没范围内，景区涉及的江心洲高程均位于42.00m以上。正常蓄水位40.00m以下不会淹没桃花源风景区涉及的江心洲，仅对景区土地资源有一定的影响，但不会对沅水沿岸的风景名胜区造成不利影响。相反，桃源水电站建成后，枯水期将增加约15km2的景区水域面积，形成一条完整的水上旅游航线，将桃花源5 大景区联结在一起，进一步提升桃花源景区旅游品位。
　　b) 文物古迹及压覆矿产
　　根据初步调查，工程区无文物古迹分布。库区范围内目前没有矿权设置，库区没有压覆矿产资源。桃源水电站水库不存在可开采工业矿产淹没问题。
3.6  上游衔接梯级影响分析
　　凌津滩水电站坝址上距五强溪水电站47.5km，下距桃源水电站38.20km。凌津滩水电站水库正常蓄水位51m，汛期限制水位50m，死水位49.1m，水库仅具日调节能力。桃源水电站为径流式电站，正常运行时水库维持在正常蓄水位。因此，桃源水电站对凌津滩尾水的影响主要体现在停机流量以下的正常运行时段。
4.正常蓄水位选择
4.1  防洪安全及枢纽运行方式分析
　　随着洞庭湖二期治理工程的完成，沅水尾闾河道现状安全泄量由20000m3/s提高到23000m3/s。规划梯级为低水头径流式电站，水库无调节能力，电站调度与上游凌津滩水电站同步运行。桃源水电站正常蓄水位拟定应不影响上、下游防洪情势，满足防洪堤垸要求，并为防洪堤垸留有足够的防洪安全裕度。因此，从库区防洪堤安全及枢纽运行方式方面考虑，规划梯级的正常蓄水位不宜超过40.00m。
4.2  与凌津滩尾水位合理衔接分析
　　上游已建梯级凌津滩水电站装机9台，单机额定流量403m3/s，多年平均流量2010m3/s相应的厂房下游尾水位39.53m，全厂满发流量3627m3/s相应的厂房下游尾水位40.74m。从凌津滩近年来实际运行资料分析，凌津滩水电站枯水期大多数情况下留1台～2台机备用，相应下泄流量约3000m3/s左右，相应的厂房下游尾水位40.22m。从与凌津滩尾水合理衔接考虑，规划梯级的正常蓄水位在39.50m左右较为合适。
4.3  水库淹没控制条件分析
　　本梯级水库范围位于桃源县城漳江垸及以上河段。漳江垸上游各堤垸警戒水位均高于40.525m，无堤防防护的剪市河段地面控制高程为42.74m，库区涉及的江心洲高程均位于42.00m以上，可见，库区沅水干流部分淹没控制高程约为40.00m。
　　综合考虑两岸防洪堤安全、与凌津滩水电站合理衔接及水库淹没控制条件等方面因素，依据正常蓄水位选择的基本原则，拟定桃源水电站正常蓄水位方案比较范围为39.25m~40.00m，进行技术经济比较。
5.结论
　　a) 桃源水电站正常蓄水位低于39.50m时，随着正常蓄水位的抬高水库淹没指标及工程量及工程投资增幅均较小，补充单位千瓦投资及补充单位电度投资均低于方案本身，投资年费用略有降低，经济指标略优；
　　b) 正常蓄水位从39.50m继续抬高，库区淹没耕地、房屋及需搬迁安置人口等指标增幅较大，补充单位电度投资及补充单位千瓦投资接近方案本身指标，投资年费用略有增加，各项经济指标趋劣。
　　c) 由于桃源水电站库区大都建有防洪堤，抬高水库正常蓄水位对库岸稳定及库区农田的浸没影响增大，加之高水位方案对凌津滩水电站能量指标影响加大，综合分析桃源水电站技术经济指标及各方面影响因素，推荐桃源水电站正常蓄水位为39.50m。
参考文献
﹝1﹞DL/T 5042-2010，河流水电规划规范﹝S﹞.
﹝2﹞DL T5015-1996，水利水电工程动能设计规范﹝S﹞.
﹝3﹞沅水流域规划报告﹝R﹞，长沙：中南勘测设计研究院，1989. 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/slgc/250661.html