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水利水电工程动能设计规范范文1
关 键 词： 水利水电项目；水资源论证；技术问题
1 问题的提出
为了合理开发、有效利用、节约和保护水资源，解决水资源开发利用中取水高开采、用水高消耗、排水高污染造成的开发过度、河流干枯、灾害频发、生态失衡等问题，2002年5月，国家出台了《建设项目水资源论证管理办法》，实施水资源论证制度。这是以水资源为基础，指导建设项目合理布局，保障建设项目的合理用水要求，促进水资源的优化配置和可持续利用的重要措施，为科学审批取水许可提供可靠的技术支撑。云南省开展建设项目水资源论证工作已有三年多了，经过省水利厅组织专家评审的建设项目水资源论证报告书共138项，其中40%为水利，60%为水电。笔者作为水利部“建设项目水资源论证报告书评审专家”，参加了13个水利水电项目水资源论证报告书的评审。回顾三年来云南省水利水电建设项目水资源论证（以下简称论证）工作，总体感到进步较快，大多数有资质承担论证任务的单位都能按照《建设项目水资源论证导则》（SL/Z322-2005）的要求，认真开展论证工作。但是，也不难发现对一些主要技术问题的认识还不一致，工作的深度参差不齐，在这里对评审工作中碰到的主要技术问题，提出来与同行们商榷。
2 论证范围的选取和工作等级确定
云南水利水电建设项目绝大多数是以地表水为取水水源。在论证工作中，合理地确定论证工作范围和等级是保证论证成果质量、工作深度和费用协调一致的重要因素。范围过大，工作量大，浪费严重；范围过小，不能满足工作深度要求。
2.1 论证范围的选取
对地表水而言，一般应从3个方面考虑论证范围：①水文评价区间。对建设项目取水，从水文资料可靠性、一致性、代表性分析的角度，考虑流域水文控制站所涉及的范围。②取水用水评价区间。建设项目所在区域或流域现状水平年和规划水平年水资源开发利用的供需平衡、累积影响所含盖的范围。③退水评价区间。对建设项目退水口所在水域，以水功能区为分析单元，论证对周边水功能区可能产生的影响。
上述3个方面考虑的范围可交叉、重叠，并在论证范围图中示意清楚。此外，还要考虑水量平衡计算条件及与现有的规划成果、资料协调一致等因素，使论证工作能顺利开展，论证质量得到保证。
2.2 工作等级的确定
水资源论证主要从取水、用水、退水及其影响等方面进行，对建设项目取用水的全过程进行分析论证，有别于区域水资源评价、水资源规划和建设项目的水文专题分析。工作等级的确定主要从建设项目的取水规模、用途、当地的
水资源状况及开发利用程度、取退水影响的程度与范围、水功能区管理要求等分类指标的最高级别确定。
3 取用水合理性分析
3.1 取用水合理性分析的基础
在确定的建设项目水资源论证范围内，在流域或区域水资源调查评价现有成果的基础上，结合调查和收集的资料，简要分析水资源量及其时空分布特点；在水功能区划成果的基础上，调查分析入河污染物的现状及水资源质量情况；在水资源开发利用调查评价成果的基础上，结合现场调研资料，分析水源工程的设计供水能力和现状供水能力，查清工业、农业和城市生活等各行业用水现状、人均水资源量、平均耕地水资源量，农业有效灌溉程度、有效灌溉面积，现状可供水量占总需水量及规划水平年需水量的比例等进行供需平衡和现状开发利用程度分析；结合流域综合规划和社会经济发展指标，评价区域用水水平，进行水资源开发利用现状评价、开发利用潜力以及存在问题的分析，阐明取用水的必要性、迫切性。
3.2 取水的重要依据
在区域水资源开发利用现状调查基础上，建设项目取水应从水资源综合规划、水资源专项规划、水中长期供求计划、水资源配置方案及国家产业政策的总体思路分析取水的合理性。取水应符合水资源规划、配置和管理要求，并与项目所在区域的水资源条件、开发利用程度、区域的用水水平等相适应。满足河道内最小生态需水量，在通航河道上满足最小通航水深。
3.3 用水合理性分析的重要内容
根据建设项目的取水方案和用水工艺，进行各行业用水指标、用水定额的拟定，并与国内同行业先进指标、区域用水指标、用水定额相比较，分析建设项目的用水合理性，并通过水量平衡计算，分析是否缓解当地的水资源供需矛盾，符合国民经济的发展要求。如2003年水利部水规总院对云南省第一个水资源论证报告书——云南省德宏州陇川麻栗坝大（二）型水库用水合理性评价为：报告提出的陇川县2015设计水平年农业灌溉、工业及城乡生活用水定额、灌区需水量预测和供需平衡分析成果基本合理。经分析，麻栗坝灌区当地多年平均地表径流量为7.31亿m3，水利设施多年平均可供水量0.67亿m3（未考虑麻栗坝水库），设计枯水年份需麻栗坝水库供水1.49亿m3.修建麻栗坝水库工程后，可对水资源进行调节和优化配置，有利于缓解陇川坝区的水资源供需矛盾，符合陇川县国民经济发展规划和《南宛河流域规划》的要求。通过径流调节计算分析，水库多年平均供水量1.42亿m3，灌溉供水保证率符合有关规范规定。
4 取水水源论证
4.1 取水水源论证的重要环节
建设项目取水首先要分析来水量是否满足要求。根据建设项目所在流域的水文控制站、邻域参证站的实测降水径流资料，分析论证所采用径流资料系列的代表性、可靠性。通过径流特性、人类活动对径流的影响分析及径流还原和插补延长，一般可把径流资料还原到天然状况，或统一到现状下垫面条件下，使其具有一致性。
依据建设项目对取水设计保证率要求，选择取样时段和方法，一般按皮尔逊Ⅲ型频率曲线分布，适线法确定不同水平年来水量。经验频率按数学期望公式计算，适线时，在照顾大部分点据的基础上，应侧重考虑平水年、枯水年的点群趋势。当建设项目所在流域、区域无实测水文资料时，可依据已有的水资源调查评价与规划成果、流域水文模型、径流系数、地区综合公式、等值线图等计算来水量。
对水资源紧缺地区，应在现状水平年来水量的基础上，
充分考虑论证范围来水区域规划水平年用水量的情况计算来水量。需要注意的是，无论是有资料条件的或是无资料条件下的来水量分析计算，都应对径流成果进行合理性检查，即径流分析计算成果应与上下游、干支流和邻近流域的计算成果比较，符合其降水径流特性与自然规律。
4.2 应体现宏观规划与微观项目建设的结合
可供水量是指在某一水平年需水要求和指定供水保证率的条件下，现有和规划的水工程设施可能为用户提供的水量，是水资源论证的主要内容，也是取水许可审批的重要依据。
规划水平年的确定，除考虑建设项目的实施计划外，还要结合考虑宏观规划，如国民经济发展规划、流域或区域水资源规划等的水平年，以便资料成果的协调一致。
根据论证范围区域社会经济发展指标、用水定额和规划用水量，结合现状用水量分析调查进行不同水平年的需水量预测； 以需水预测和供水工程规划为基础，结合工程的设计供水能力，不同水平年和不同保证率的来水与用水过程，通过水量调节计算可供水量。可供水量的计算原则是，需考虑河道生态用水，有航运要求的航运用水，以及其它用户用水，在此基础上计算工程的可供水量。计算中应充分考虑现有工程和规划拟建工程条件，对不同工程条件和需水水平进行多方案调节计算；对于具有多年调节功能的蓄水工程，应进行多年调节计算；对于保证率要求较高的建设项目，应对连续枯水年进行调节计算。
4.3 综合分析取水水源的可靠性
根据分析调节计算得到的建设项目所在区域不同水平年的可供水量，对各种影响可供水量的因素进行风险分析，主要分析规划水平年取水水源受人类活动的影响，分析来水水量与水质的变化，可供水量的减少对供水要求产生的影响，人类活动对水质产生的影响，是否满足用水水质的要求。定量给出规划水平年不同保证率可供水量的可靠程度，以保证供水安全、可靠。
5 取退水对周边环境的影响分析
5.1 地表取水影响分析
建设项目地表取水影响，重点是分析取水对论证范围内水量时空分布与水文情势的影响。根据建设项目取水量占论证范围内现状和规划用水量的比例，特别是枯水期和枯水流量的取水比值，定量分析取水前后水功能区控制断面相应时段径流量的变化和影响；当取水量占取水水源可供水量比例较大时，必须定量分析取水对河流生态基流量的影响；对引水、蓄水工程，由于水域流态改变，必须分析对下游水文情势的影响，对农业蓄水灌溉工程而言，重点是对回归水量的分析，定量分析净耗水量，在枯水期对河道产生的影响及对水功能和纳污能力的影响，提出满足下游生态保护的最小流量和其它生态保护措施。
当取水可能对敏感生态水域和重要水功能区的水资源条件构成明显影响时，要针对取水引起水位降低、水量减少、流速变化、水质下降、水温改变等水资源特性改变的情况，对可能进一步产生的水域生态系统中保护性生物群落栖息地、繁殖场和迁徙通道的影响等问题进行重点分析，预测取水对水域生态系统、生态完整性和生物多样性的影响。
5.2 退水影响分析
建设项目退水影响分析必须遵循论证范围内水功能区管理的规定，满足水功能保护的要求。对水利工程而言，主要根据水功能区水域纳污能力和入河排污总量控制要求，分析工程建成、灌区开发后，退水污染物对水域纳污总量及水资源保护
规划目标的影响，是否符合水功能区划要求；要结合工程调度运行方式，分析下泄水量、水温的沿程变化及可能产生的生态影响及低温水下泄对农业生产的影响；要针对退水特性和退水水域环境特点，特别是周边水功能区集中城市生活饮水水源或第三者取用水的安全，分析其污染物的迁移扩散和自净转化能力，论证可能影响的程度和范围。
在建设项目取水和退水影响论证基础上，综合分析入河排污口位置选取及所确定排放方式的合理性与可行性，并针对建设项目取水和退水可能产生的影响，提出相应的减轻和消除不利影响的对策措施，使其符合水功能区管理和保护要求。
6 存在问题及建议
（1）缺乏统一的收费标准或各级水资源论证工作的指导价格，竞相压价会导致论证工作无法保证成果质量和论证工作所应持的公正立场。
（2）对于南方地区河道内生态基流量的确定，与执行水利水电工程动能设计规范有冲突之处，即在水电站设计保证率90%以上时河道水量都变成生态基流量不能开发利用，规范所定设计保证率没有实际意义。
（3）水资源论证工作在一定程度上属于论证范围内水资源利用配置方案，需要协调处理好各有关用水户之间的合法利益，更要站在水资源管理代言人的立场上，保证水资源的高效利用，即水资源论证工作的社会责任重大，但还不被广大群众所重视，导致论证工作中对相关受影响方利益考虑欠周全，遗留下一些问题，增加今后的处理难度。
（4）2002年省政府批准执行的《云南省水功能区划》中，对一些水能资源丰富的峡谷地区所划定的水功能区和保护目标，与近几年来云南加快发展中小水电的战略有不协调之处，有必要根据目前全省的水利水电建设局面，对该水功能区划作相应的调整，适应经济社会发展的需要。
水利水电工程动能设计规范范文2
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﹞.
