某河流河段梯级开发方案.docx
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某河流河段梯级开发方案
7梯级开发方案
7.1梯级开发方案拟定
7.1.1河流水力资源特性
宗科河系大渡河上段绰斯甲河右岸的一级支流，发源于炉霍县东大雪山，北偏西流过宗麦，转北过郭林达，东北入壤塘县境，转东过宗科后，东过伊东，在伊里附近汇入绰斯甲河。
宗科河河长55km，平均比降为25.2％，全流域集水面积820km2。
其主要支流有俄马柯、许利柯、皮利沟等。
宗科河由于地处偏僻高寒山区，未曾进行河流开发规划。
依据1997年四川省水力资源复查成果，河口控制集雨面积920km2，多年平均流量11.5m3/s，天然落差1380m，水能资源理论蕴藏量5.9万kW。
7.1.2规划原则
依据《河流水电规划编制规范（DL/T5042-1995）》等技术标准和有关法规，规划原则拟定如下：
（1）遵循中央关于西部大开发的指导思想和战略部署，坚持国民经济可持续发展战略，重视规划河段及全流域的生态环境保护和建设的整体效益。
对规划河段可开发利用的水能资源进行研究。
（2）在研究规划河段水电开发的同时，要统筹兼顾各部门用水及生态环境需水等综合利用要求。
（3）充分利用优越的地形、地质条件，依据较陡的河流坡降和河道特性拟建坝（闸）及引水建筑物。
（4）在经济合理的前提下，尽量做到梯级首尾衔接。
（5）梯级布置时尽可能减少淹没损失及不利影响，充分考虑环境容量和当地发展空间，保护生态环境，促进地区经济发展。
（6）满足西电东送的需要，结合地区近期和远期经济发展水平，经济合理的开发水资源。
通过比选提出经济指标优越、合理的梯级开发方案和能适应当地经济发展需要的近期工程项目和开发顺序。
7.1.3规划河段
宗科河上源分宗科沟、皮利沟两支，前者为主流，自西向东于夏多处纳入左岸的阿各柯，流经红星纳入左来的依米沟，继而纳入右岸的皮利沟后称宗科河。
主源夏多（高程约3500m）以上支流分散，流量小，基本不具备水电开发条件；主要支流皮利沟也为两规模相当的小支沟相汇而成，汇口（高程约3360m）以上不适宜水电开发。
依据2008年3月成勘院编制完成的《四川省绰斯甲河干流（曾克寺~麦斯卡段）水电规划报告》，推荐一库四级为绰斯甲河干流（曾克寺~麦斯卡段）水电规划梯级开发方案，上寨电站为绰斯甲河龙头水库梯级，总库容10.4亿m3，调节库容7.0亿m3，可达年调节。
梯级自上而下依次为：
上寨（坝式）、浦西（引水式）、绰斯甲（引水式）和观音桥（混合式）电站，电站共利用落差577m，总装机容量97.2万kW，联合运行时，在不考虑南水北调的情况下，使干流梯级电站达到年调节，枯期平均出力33.27万kW，年发电量47.14亿kW.h，枯期电量14.24亿kW.h。
其中规划的蒲西电站坝址位于宗科沟汇口下游，正常蓄水位2862m，闸坝雍水高约18m，宗科河汇口高程2848m，为了与干流规划相协调，本次规划河段下限高程确定为2862m，绰斯甲河干流宗科河汇口段河段比降较小，依据地质地形条件，确定宗科河下段跨流域引水开发，即支流引水至干流建厂发电。
综上，本次规划河段为：
宗科河干流夏多至河口蒲西电站回水末端（▽3500m～▽2862m），利用落差638m，河道长度约28km，平均比降22.8‰；支流皮利沟上游两沟汇口以下至皮利沟沟口（▽3360m～▽3051m），利用落差309m，河道长度8.2km，平均比降37.7‰。
7.1.4梯级开发方案拟定
宗科河上源分宗科沟、皮利沟两支，前者为主流，自西向东于夏多处纳入左岸的阿各柯，流经红星纳入左来的依米沟，继而纳入右岸的皮利沟后称宗科河。
全河段有阿各科、依米沟、皮利沟三条较大支流汇入，使其下游的多年平均流量明显增加，是水能资源的突变点，在拟定梯级开发方案时应尽可能利用各支沟及区间流量。
根据河道走势及支沟汇入情况，结合地形地质条件综合分析，宗科河干流皮利沟汇口以下河段确定为跨流域引水开发，即从宗科河引水至绰斯甲河干流，于上寨附近建地面厂房，该河段拟一级开发和两级开发两种方式。
一级开发即皮利沟汇口建闸引水至绰斯甲河干流上寨，称宗上电站；两级开发分别为二道桥电站和俄上电站，二道桥电站为皮利沟汇口建闸引水至二道桥下游附近，俄上电站为二道桥下游建闸跨流域引水至上寨。
宗科河干流皮利沟汇口以上河段，拟两种开发方式，联合开发和分散开发：
联合开发，即宗科沟和皮利沟部分河段联合开发，从宗科沟红星处引水至皮利沟汇口，从皮利沟沟口上游约4km小支沟汇口引水至皮利沟汇口，联合引水至皮利沟沟口建地面厂房发电，称宗皮电站。
宗科河干流红星以上至夏多河段一级引水开发，称红星电站，阿各柯、热哈寺沟与分别于更都、夏多两居民点汇入宗科河，依据支沟分布特点，为提高水力资源利用程度，取水口宜设置在夏多下游，更都居民点分布高程3525m左右，夏多居民点分布高程3600m左右，若建闸于夏多汇口，水库回水以不影响更都居民点，则正常蓄水位初拟3025m，正常蓄水位以下库容约200万m3，库容系数β=0.015，未能达到季调节要求；若建闸于夏多汇口下游，河道狭窄，库容增加要求坝高大幅度增加，库容条件较差，下阶段研究设置日调节库容的经济合理性。
皮利沟上游河段一级引水开发，称小皮利电站。
单独开发，宗科沟干流与皮利沟分别开发，干流夏多至皮利沟汇口拟两级引水式开发，分别为红星电站和宗科电站，其中红星电站同联合开发方案中红星电站；皮利沟一级开发，从汇口引水至皮利沟沟口，称皮利电站。
根据上述拟定的梯级开发，组成宗科河两个梯级开发方案：
方案Ⅰ为“联合四级”开发，梯级电站从上至下分别为干流红星电站、宗皮电站（宗科河与皮利沟联合开发）、宗上电站（宗科河跨流域引水至上寨）以及皮利沟上游补充梯级小皮利电站。
方案Ⅱ为“单独五级”开发，梯级电站从上至下分别为干流红星电站、宗科电站、二道桥电站、俄古电站以及支流皮利沟皮利电站
各方案电站布置情况如下：
一、方案Ⅰ（联合四级）
（一）宗科河干流皮利沟汇口以下河段
随着右岸大支沟皮利沟的加入，流量明显增大，该段河段河道长约9.4km，利用落差约194m，河道平均比降约20.6‰，该段河道的特点是集雨面积大，流量较大，河道顺直且比降较大。
依据该河段地形地质条件、综合考虑河道形态以及与绰斯甲河干流位置关系、绰斯甲河干流水电规划梯级布置等情况，综合分析确定该河段适宜由皮利沟汇口跨流域引水至绰斯甲河干流开发。
拟一级开发，称宗上电站，于皮利沟汇口下游建低闸取水，左岸隧洞引水至绰斯甲河上寨附近建地面厂房发电，皮利沟汇口处天然水面高程约3051m。
依据绰斯甲河干流水电规划成果，该河段布置有引水式蒲西电站，其闸址位于皮利沟沟口下游，闸址处水面高程约2844m，正常蓄水位2862m，雍水约18m，属低闸引水式开发。
拟定宗上电站正常蓄水位约3053.85m，雍水约5m，经左岸约4km隧洞引水至上寨建地面厂房发电，厂房尾水位初定为2865m，与干流蒲西电站回水衔接，闸址处集雨面积802km2，多年平均流量约8.04m3/s，利用落差约190m。
（二）宗科河干流皮利沟汇口以上至红星河段、支流皮利沟小支沟汇口以下至皮利沟沟口河段
该干流河段河道长约7.6km，利用落差约171m，河道平均比降约22.5‰，适宜低闸引水式开发；支流皮利沟小支沟河段河道长约4.4km，河道平均比降约38.9‰，适宜低闸引水式开发。
依据干流及支沟河道形态，拟定联合一级开发，称宗皮电站。
宗皮电站初拟分别于宗科河干流红星下游附近、支流皮利沟小支沟汇口处建低闸引水至皮利沟沟口，干流右岸引水隧洞长约7km，、支流左岸引水隧洞长约4km。
闸址处高程约3227m，初拟正常蓄水位3233.20m，坝雍水约13m。
厂房位于皮利沟汇口上游，尾水与下游梯级宗上电站衔接，尾水位3054m。
干流闸址处集雨面积537km2，多年平均流量约6.13m3/s，支流闸址处集雨面积194km2，多年平均流量约2.22m3/s，利用落差171m。
（三）宗科河干流红星以上至夏多河段
该河段河道长约11km，利用落差约265m，河道平均比降约24.1‰，适宜低闸引水式开发。
拟定一级开发，称红星电站。
红星电站初拟于阿各柯沟口建低闸，经左岸约7km隧洞引水至依米沟沟口上游建厂发电，闸坝雍水以满足取水要求为控制因素，初拟正常蓄水位3499.15m，厂房尾水与下游梯级回水衔接，尾水位3237m，利用落差263m，闸址处集雨面积380km2，多年平均流量约4.35m3/s。
（四）支流皮利沟小支沟汇口以上河段
为充分利用资源，拟在皮利沟上游河段，即宗皮电站回水以上至主要支沟汇口处，设置一引水式梯级，称小皮利电站。
建闸于主要支沟汇口，左岸隧洞引水至皮利沟小支沟汇口上游建厂，即尾水与宗皮电站回水衔接。
该梯级闸址处集雨面积164km2，多年平均流量约1.87m3/s，利用落差125m。
方案Ⅱ“单独五级”
（一）宗科河干流皮利沟汇口以下河段
（二）
该河段仍采用跨流域引水至绰斯甲河干流建厂发电，为减小隧洞长度，降低工程难度，拟分两级开发，即自上而下依次为二道桥电站、俄上电站。
二道桥电站拟于皮利沟沟口建闸引水，闸址同方案一中宗上电站闸址，厂址位于二道桥下游附近，正常蓄水位3053.85m，厂房尾水位2955m，利用落差101m，闸址处集雨面积802km2，多年平均流量约8.04m3/s，隧洞长约4km。
俄上电站拟于二道桥下游低闸取水，垂直于河道走向隧洞引水至绰斯甲河干流上寨，正常蓄水位2955m，厂房尾水位2865m，利用落差93m，闸址处集雨面积823km2，多年平均流量约8.3m3/s，隧洞长约0.5km。
（三）宗科河干流皮利沟汇口以上至夏多河段
（四）
拟分两级引水式开发，即红星电站和宗科电站。
红星电站同方案一，宗科电站闸、厂址同方案一宗皮电站宗科沟取水口和厂址，区别在于方案一是联合皮利沟“两闸一厂”开发，本方案为单独开发宗科沟河段。
（五）支流皮利沟
（六）
本方案考虑单独开发皮利沟，一级引水式开发，称大皮利电站。
拟于皮利沟上游主要支沟汇口建闸，左岸隧洞引水至皮利沟沟口建厂发电，闸址及正常蓄水位同方案一皮利电站。
两个开发方案平面布置示意图见图7-1～2，纵剖面图见图7-3～4。
7.2水能计算
7.2.1基本资料
（1）径流
根据绰斯甲站与邻近流域各站年径流统计参数分析，各站均值的变化与《四川省水文手册》中多年平均年径流深等值线图在本地区的变化趋势基本一致，Cv值的变化也与手册中年径流变差系数Cv等值线图在本地区的变化趋势基本一致。
因此绰斯甲站径流成果合理。
按面比将绰斯甲站设计年径流移用至宗科沟各梯级电站取水口断面，作为各梯级电站设计年径流成果。
规划各梯级电站为日调节或径流式电站，因此采用丰、平、枯三个代表年的逐日平均流量进行水能计算。
根据绰斯甲站径流资料，进行年水量和枯期水量的排频计算，以枯期水量和年水量为控制，对可能的组合方案与长系列径流资料进行分析比较后选出丰、中、枯三个代表年，分别为：
丰水年（P=10%）1985年5月～1986年4月
中水年（P=50%）1975年5月～1976年4月
枯水年（P=90%）1978年5月～1979年4月
月份
典型年
五
六
七
八
九
十
十一
十二
一
二
三
四
年
12-2月
P=10%
（1985-86）
201
444
630
436
504
268
126
76.0
57.3
49.7
51.6
75.2
244
61.4
P=50%
（1975-76）
93.0
316
480
299
233
293
121
51.9
29.6
26.3
30.3
53.1
169
36.1
P=90%
（1978-1979）
123
198
208
250
218
162
75.5
34.2
22.3
20.1
21.8
61.8
117
25.7
三年平均
139
319
439
328
318
241
108
54.0
36.4
32.0
34.6
63.4
177
41.1
多年平均
118
274
421
291
349
226
108
59.2
38.5
35.3
39.8
64.2
169
44.6
绰斯甲站设计典型年逐月平均流量表
（3）厂址水位与流量关系曲线
各梯级电站厂址尾水水位流量关系曲线见水文篇附图。
（4）水头损失
根据电站发电引用流量和引水系统布置等进行估算。
（5）其它用水
流域内人类活动极少，沿河两岸耕地零星分布，且主要为旱作物，目前流域内无任何水利水电设施，无灌溉和供水要求，故不单独考虑灌溉和供水需求。
各梯级采用引水式开发，造成部分河道成为减水河道，减水河道内综合用水暂按闸址处多年平均流量的10%估算，水能计算时在天然径流中扣除。
（6）规划各梯级电站的供电范围为四川电网，根据梯级电站在四川电力系统中所占比例初步分析，规划各梯级电站的设计保证率考虑采用90%。
7.2.2各梯级开发方案能量指标计算
7.2.2.1各梯级特征水位拟定
规划各梯级电站为径流式电站，正常蓄水位在满足水工布置要求的基础上按梯级衔接原则确定。
依据水工布置成果，红星电站闸址位于夏多下游，距皮利沟汇口约11km，电站设计引用水位3499.15m，左岸引水具备裁弯取直的地形条件，厂房位于甲槽沟上游，厂房尾水位3237m；宗皮电站分别从宗科河和皮利沟两处取水，宗科河闸址位于宗科乡甲槽沟下游，右岸引水至比利沟汇口处，皮利沟闸址位于宗科沟与皮利沟汇口皮利沟上游约8.1km处，电站设计引用流量水位3237.00m，与上游红星电站尾水衔接；宗上电站闸址位于宗科河与皮利沟汇口处下游约350m处，依据水工布置成果，电站设计引用流量水位3054.00m，与上游宗皮电站尾水衔接。
7.2.2.2装机容量拟定
为经济合理利用水能资源，兼顾电站装机容量与保证出力的倍比关系，本次规划宗科河梯级电站装机容量按装机利用小时4500小时左右拟定，下阶段结合四川电网电力消纳能力和地方电力需求论证合理的装机容量。
7.2.2.3径流调节计算
按各梯级电站闸址处丰、中、枯三个设计代表年的逐日平均流量进行计算。
规划各梯级电站综合出力系数均采用8.5。
各梯级开发方案动能指标成果详见表7-2-1～表7-2-2。
宗科河水电规划推荐方案动能指标表
表7-2-1
项目
单位
红星电站
宗皮电站
宗上电站
小皮利电站
合计
闸址控制集雨面积
Km2
380
731
802
164
闸址多年平均流量
m3/s
4.34
8.35
9.16
1.87
设计正常蓄水位
m
3499.15
3237
3054
3356.75
正常尾水位
m
3237
3054
2865
3235
利用落差
m
262
183
189
122
756
设计净水头
m
236
165
170
110
装机容量
kW
15000
20000
23000
3000
61000
年发电量
万kW.h
6677
8916
10235
1329
27157
枯期12~4月电量
万kW.h
823
1106
1253
165
3348
枯水年枯期平均出力
kW
1539
2068
2343
309
6260
年利用小时数
h
4451
4458
4450
4430
设计引用流量
m3/s
7.2
14.0
15.2
3.1
宗科河水电规划比较方案动能指标表
表7-2-2
项目
单位
红星电站
宗科电站
二道桥电站
俄上电站
皮利电站
合计
闸址控制集雨面积
km2
380
537
802
823
164
闸址多年平均流量
m3/s
4.34
6.13
9.16
9.4
1.87
设计正常蓄水位
m
3499.15
3237
3054
2955
3356.75
正常尾水位
m
3237
3054
2955
2865
3055
利用落差
m
262
183
99
90
302
936
设计净水头
m
236
165
89
81
272
装机容量
kW
15000
16000
11600
10800
7200
60600
年发电量
万kW.h
6677
7047
5117
4770
3185
26795
枯期12~4月电量
万kW.h
823
813
657
612
410
3314
枯水年枯期平均出力
kW
1539
1619
1228
1145
766
6297
年利用小时数
h
4451
4404
4412
4416
4423
设计引用流量
m3/s
7.2
10.3
15.3
15.7
3.1
7.3水库泥沙冲淤计算
宗科河水电规划推荐四级开发方案，自上而下依次为红星电站、宗皮电站、宗上电站以及小皮利电站，各个梯级均采用低闸或底格栏栅坝引水式开发，均不具备调节性能。
近期推荐工程为宗上电站和宗皮电站。
红星电站、宗皮电站、宗上电站以及小皮利电站额定水头分别为239m、166m、167m和113m，各梯级电站水库库区长度短（约100～300m），库容很小，使得水库泥沙淤积速率较快，泥沙淤积体以锥体形态向闸坝发展很快，水库泥沙淤积平衡年限通常只有几年或更短。
此外，各个梯级电站额定水头较高，均大于60m，对于此类高水头引水式水电站不但要防止推移质泥沙，还要防止粗颗粒悬移质泥沙进入取水口对水轮机造成显著磨蚀。
因此为保证电站的正常运行，各梯级电站首部枢纽引水防沙和研究合理的水库泥沙调度运行方式是主要的工程泥沙问题。
本阶段由于没有实测库区大断面、规划河段的悬移质泥沙颗粒级配等资料，无法对各梯级电站水库调沙排沙和引水防沙问题进行研究。
因此，在下阶段设计中，主要工程泥沙问题是收集规划河段泥沙颗粒级配资料，补测库区断面，进行水库泥沙淤积及过机含沙量的计算，初步拟定各个梯级合理的水库泥沙调度以及同步排沙冲沙运行方式，提出首部枢纽取水防沙措施，以及对可能产生淹没影响的工程进行水库回水分析计算。
7.4梯级开发方案选择
通过对两个梯级开发方案的地质勘探调查、水文泥沙分析计算、水库淹没及环境影响调查分析、动能经济指标计算、枢纽布置及施工条件、投资估算等工作，对梯级开发方案进行对比分析。
两个梯级开发方案主要技术经济指标见表7-4、表7-5。
两个梯级开发方案的比较分析如下：
（1）水力资源利用程度
拟定的两个梯级开发方案，总利用水头一样，全为径流式电站，各方案河道之间支沟水完全利用，且各梯级水头互相衔接。
水能计算结果，方案Ⅰ总装机容量6.10万kW，年发电量27157kW.h；方案Ⅱ总装机容量6.06万kW，年发电量26795万kW.h。
两方案装机容量基本一致，方案一年发电量略大，从水力资源利用程度方面分析，方案Ⅰ优于方案Ⅱ。
（2）枢纽布置及施工条件
规划河段无制约方案成立的重大工程地质问题，规划拟定的两个梯级开发方案的各梯级电站取水枢纽、引水隧洞和厂址区均未发现影响方案成立的重大不良地质现象，均具备修建电站的地质条件。
两个梯级开发方案的开发方式全为引水式开发，各梯级电站由闸（坝）、引水系统及厂房组成。
主要差别在于方案Ⅰ宗皮电站为宗科河与皮利沟联合“两闸一厂”开发，减少了一个厂房；皮利沟汇口以下河段合并一级开发，减少了一个闸坝和一个厂房，合并后的宗上电站引水线路相对长些；方案Ⅱ皮利沟合并一级开发，可与宗科电站共用一个厂房。
从工程布置条件来看：
方案一为四级五闸四厂，方案二为五级五闸四厂，两个梯级开发方案地形、地质情况并无大的差别，建筑物均为常规型式，工程布置及建筑物条件基本相当。
从施工条件来看：
两个梯级开发方案施工方法、导流、交通条件接近。
因此从工程布置和施工条件来看，两个梯级开发方案基本相当。
（3）水库淹没
宗科河流域河流两岸山势陡峻，河道狭窄，河床比降大，水流湍急，是典型的高山峡谷型河流。
规划各梯级为引水式电站，采用底格栏栅坝或低闸坝挡水，淹没实物指标小。
规划拟定的各梯级电站中，各方案间电站闸址位置相同。
低闸坝取水仅淹没少量的荒草地、滩涂。
因此宗科河规划梯级电站淹没实物指标小。
（5）环境影响
规划的各梯级电站不涉及自然保护区和风景名胜区，梯级规划方案无重大的环境制约因素，不可逆转的环境影响主要表现在河流水文情势的变化，以及对鱼类的影响，其它不利影响，均可通过措施降低或减免。
各梯级开发方案对环境的影响程度基本相同。
由于各梯级多采用引水式开发，对减水河段内用水的影响，采取由闸址下泄基流的方式解决。
因此所拟定的两个梯级开发方案，从环境保护的角度看，均是可行的。
（6）经济性
方案Ⅰ总装机容量6.10万kW，年发电量27157万kW.h，总投资48131万元，平均单位千瓦投资7890元/kW，平均单位电能投资1.77元/kW·h；方案Ⅱ总装机容量6.06万kW，总年发电量26795万kW.h，总投资54279万元，平均单位千瓦投资8957元/kW，平均单位电能投资2.03元/kW·h。
从经济指标看，方案Ⅰ优于方案Ⅱ。
综上所述，两个梯级开发方案的工程地质条件、枢纽布置及施工条件、环境影响基本一致。
方案Ⅰ经济指标略优。
因此，宗科河规划推荐方案Ⅰ，即“联合四级”开发，梯级电站从上至下分为红星电站、宗皮电站、宗上电站以及小皮利电站。
宗科河水电规划方案比较表
表7-4-1
项目
单位
方案Ⅰ
（四级开发）
方案Ⅱ
（五级开发）
利用落差
m
931.15
931.95
装机容量
kW
61000
60600
枯水年枯期（12月～4月）平均出力
kW.h
多年平均发电量
kW.h
27157
26795
其中：
枯期（12月～4月）发电量
kW.h
水库淹没
林地
亩
8.4
13.3
草地
亩
4
4
水域
亩
26.2
41.9
工程静态总投资
万元
48131
54279
单位千瓦投资
万元/kW
7890
8957
单位电能投资
万元/kW.h
1.77
2.03
宗科河梯级开发推荐方案动能经济指标表（方案Ⅰ，联合四级）表7-4-2
项目
单位
红星电站
宗皮电站
宗上电站
小皮利电站
合计
1.坝（闸）址以上流域面积
km2
380
731
802
164
2.坝（闸）址多年平均流量
m3/s
4.34
8.35
9.16
1.87
3.正常蓄水位
m
3499.15
3237.00
3054.00
3356.75
相应水库容积
万m3
4.死水位
m
5.调节库容
万m3
6.调节性能
无
无
无
无
7.正常尾水位
m
3237
3054
2865
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