西苕溪干流东山段水电资源开发利用

朱永明，姚庆华

（1.安吉县凤凰水库管理处，浙江 安吉 313300；2.安吉县供电局，浙江 安吉 313300）

1 水文情势及开发规划

西苕溪东山段上游是安吉县的暴雨中心，梅雨和台风降雨较大，流域面积1316km2，多年平均降水量为1546mm，多年平均年径流量为10.1亿m3。

西苕溪东山段河道原为弯曲形河流，1978年，为增加耕地面积安吉县对该段河道进行了裁弯取直，新开了一条全长1700m的河道，称为新开河。河道开通后，新老河道同时过流，该段河道实际上成为分汊型河道。新开河进口与老河交角较大，在弯道环流作用下，进口上唇不断淤积，下唇不断冲刷，危及下唇附近村庄的安全。同时，由于上唇淤积后进流量减小，河道水位下降，机埠抽不上水，影响农业灌溉。1992年通过疏通河口、河道护岸、建导流堤等对新开河进行了治理。虽然减轻了原老河道的冲刷和防洪压力，提高了江渚溪自然村和双联、银湾、红星三个斗的防洪抗灾能力，但由于新开河河道断面、坡降、进口水流方向、河床粒径等与河道流量、流速无法适应，使新开河不同程度地发生冲刷现象，桥梁基础外露，河岸塌坍，威胁两岸居民安全。1998年后三次对新开河进行了整治，由于新开河的严重冲刷是水流与河床的不协调引起的，工程“先天不足”，虽经整治仍无法彻底解决新开河存在的问题。

二十世纪末至二十一世纪初，由于西苕溪河道中大量采砂，理顺了河道主槽，疏浚了河床，增加了河道的过流能力和河床的槽蓄能力。但由于对采砂管理力度不够，形成大量的采砂坑，有些采砂坑使堤防和河岸形成1∶0.5左右极不稳定的边坡，改变了河道流态，上游河道溯源冲刷十分严重。因此，在新开河出口西苕溪形成了7m左右的落差，严重影响河势稳定，若遇大洪水易造成堤防和河岸崩塌。

新开河左岸和西苕溪右岸堤防的防护对象为递铺镇，规划为20～50万人口的城市，防洪标准采用50年一遇，排洪标准采用10年一遇。新开河右岸，为非递铺镇城市建设区，防洪标准采用20年一遇。东山段河道过水断面较小，洪水位高，河道底坡陡，水流流速大，水流挟带悬浮质的能力强，水流对河床及两岸堤脚的冲刷严重。两岸堤防标准偏低，且堤防不连续，破损严重，河道的泄洪能力不足十年一遇洪水标准。

城市化进程的快速发展与城市防洪能力的不适应，提出了加快河道治理、提高防洪能力的必然要求。同时，新开河出口西苕溪所形成的7m左右落差，也为东山段水电资源开发提供了条件。

2 水利设施的布设

2.1 工程任务

西苕溪干流东山段水电枢纽工程是以发电为主，结合河道整治、旅游开发、航道延伸以及生态环境治理的综合开发建设工程。主要建筑物由拦水坝、水电站、河道整治工程及补偿工程等组成。

坝址、站址、坝高及装机容量的选定是整个枢纽工程建设的关键性工作，关系到水电资源能否得到充分发挥，关系到工程建设负面影响能否得到有效遏制，关系到水电资源开发与旅游开发、河道整治、航道延伸及生态环境治理等能否得到有效结合。因此，在选定工作过程中，充分考虑当地经济社会发展和环境影响等因素，尊重自然规律，通过科学论证，合理选定坝址、站址、坝高及装机容量。西苕溪东山段水利枢纽工程布置如图1所示。

2.2 拦水坝布置

拦水坝布置在新开河进口下游50m的西苕溪河道内，坝型采用水力自控翻板门，并与规划河道中心线相垂直。拦水坝总长245.6m，其中主坝段长120m，设计采用长110m水力自控翻板门和宽10m调节冲砂闸，坝顶高程9.0m，基础顶高程4.0m，最大坝高15m，调节冲砂闸设于右坝头。由于该段河道下游无序挖砂等人类活动的干扰使河道的冲淤难于达到平衡，河道的溯源冲刷在很长时间内难于稳定。

本方案治导线的布置基本维持原西苕溪河流主槽走向不变，仅按防洪要求对河槽宽度进行调整，堤线布置以现有堤防为基础，并根据平顺原则和新开河截流后的堤距要求作必要的退堤和调整。拦水坝相当于河道主槽内设置了护底坝，从河床演变的角度考虑，相当于重新设置了人工侵蚀基准面，上游河道以此为基准进行河势调整，有效地遏制了上游河道的溯源冲刷。

2.3 水电站布置

水电站布置在新开河出口以上60m的新开河河道内，采用河床式立式机组厂房，电站及挡水建筑物总长124.9m。由于新开河进口水流流向与西苕溪主河道交角较大，洪水进入新开河后，在离心力的作用下，新开河进口上唇淤积，下唇冲刷，造成主流与河流轴线的偏角较大，洪水入河后引起右岸冲刷，使进口右岸形成凹岸，左岸成为凸岸，水流冲向凹岸受到阻力后，又被导向左岸，使左岸河道受冲，在左岸受阻后，又被导向右岸，按此规律，新开河东山桥上游段已逐渐由顺直的河段向弯曲形河段演变，而新开河出口河段由于下游水位下降，坡降较陡，纵向不断拉深，导致新开河河岸坍塌、堤防滑坡等。

新开河的严重冲刷是水流与河床的不协调，河相关系与客观规律不相符引起的。水电站布置在新开河出口以上60m的新开河道内，新开河仅作为水电站的引水渠，控制进入新开河的流量或洪水时对新开河彻底截流，维持新开河的河势稳定。同时，由于水电站布置在新开河出口以上60m的新开河河道内，基本不占用土地，减少了工程建设的挖方量，做到挖填平衡，减少了水土保持费用的支出。

2.4 坝高控制与装机确定

坝顶高程控制在9.0m。淹没高程以地面高程为基准线，尽量避免或减少良田淹没。水库正常库容250万m3，水面面积1050亩。水面位于河谷平原，水库淹没区为西苕溪、浒溪、递铺溪和新开河原河道内，无工矿业、城镇、村庄，仅有少量的位于河滩地的农作物被淹没，水库基本保持原有河道形态特征。

电站装机容量，根据水文资料和工程实际，按充分利用水能资源和采用工程类比法结合经济评价确定。电站设计水头7.10m，发电流量57.70m3/s，总装机容量3150kW(5*630kW)，多年平均年发电量1227万kWh。

3 成果分析

3.1 经济效益分析

一期拦水坝、水电站、河道整治工程及补偿工程总投资3240.8万元。目前安吉县上网电价峰电为0.5454元/kWh，谷电为0.2727元/kWh。根据电站的峰谷电量，发电每年可产生效益572.3万元。二期旅游项目投资2500万元，由于一期工程兴建了拦水坝，使拦水坝上游形成了约1050亩的水面，为水上旅游开发创造了条件，所以发电工程分摊旅游收益。根据投资比例，扣除运行成本后，发电工程分摊旅游纯收入系数取0.25。据测算，旅游项目年纯收入为550万元(扣除税金等各项费用)，故一期发电工程年分摊的旅游收益为137.5万元。

发电年运行成本102.24万元，包括修理费、材料费、库区维护费、水资源费、水电管理费、各类税收、工资、福利、及其他费用。一期发电工程建设期为一年，旅游纯收入分摊以第三年开始计（旅游项目投入营运后），一期发电工程回收年限为7.3年，经济效益良好。

3.2 社会效益分析

工程建成后，新开河不再分洪，仅作为水电站的引水渠，最大流量在60m3/s以内，流速较低，较好地解决了新开河先天不足、河势不稳的难问题。遵循自然规律，所有洪水流量均从自然形成的老河道走，拦河坝发挥了护底坝的作用，成为人工侵蚀基准面。上游河道以此为基准进行河势控制，减少西苕溪的溯源冲刷强度，利于城区的河岸稳定和堤防安全。

工程建设对拦水坝下游河道进行了拓宽、疏浚，防洪水位与原状比较略有降低，减少洪灾损失范围。同时，通过工程措施对拦河坝下游至新开河出口段西苕溪干流进行整治，大大提高防洪能力，使该段西苕溪河道右岸（建城区）的防洪标准提高到50年一遇，西苕溪河道左岸（非建城区）的防洪标准提高到20年一遇，符合防洪标准（GB50201-94）的规定。

拦水坝的建设控制了上游河床继续纵向溯源冲刷，使河床趋于稳定。由于拦水坝及其配套工程的建设，为航道开通至坝后500m处创造了条件，使航道可以继续向上游延伸2km（拦水坝下游为Ⅴ级航道）。在坝下游1000m处新建码头后，可以大大方便安吉县的水路运输，降低运输成本，推动当地经济发展。同时，随着旅游项目的开发，拦河坝上游淹没区5km可实施航运和水上项目。

3.3 生态效益分析

3.3.1 水生生物影响

该工程水库淹没区在原河道内，水库基本保持原有河道形态特征，水库水面面积1050亩，正常库容约250万m2，电站设计水头7.10m。因库水交换频繁，水体停留时间短，水库形成对来水水体温度影响较小，水温分层现象不明显，其浮游生物群基本保持山溪型群落的特征，有利于浮游生物和淡水鱼类的生长，同时会出现一些静水性种类及小型甲壳类生物。

坝址以下水域，由于水库仅具日调节能力，下泄至河口水域的径流量日变化不大，对浮游生物群落的多样性也不会带来负面影响。历史资料显示，工程水域无特殊洄游性鱼类，主要是常见的鱼类品种。因此，不存在影响洄游性鱼类的生存影响问题。

水库蓄水，水面变得开阔，库区水域鱼类种类结构有微小的改变，一些喜激流的山溪型鱼类会被一些静水的湖泊型鱼类所替代。由于水库的河道形态基本保持不变，水面的扩大，使库区的鱼获量有所增加。

3.3.2 景观及气候影响

原河道主槽内水深常年在0.2～1.0m之间，大部分河滩裸露，只有局部的深潭和堰坝有一定的水面面积，且枯水期局部河段杂草丛生，严重影响河道景观和水环境。工程建成后，县城城乡结合部形成1050亩水面，库区成为人工湿地，为湿地动、植物提供了生成条件。库区和库周增加了多种适应湿地环境的动、植物物种，提高了局部区域的生物多样性，增加了水域的综合功能。人工湿地的形成改善了环境小气候条件，使周围陆地性气候得以改善、无霜期延长、温差缩小、降低了最高气温，增加了湿度，改善了生态环境，为安吉县生态县和生态旅游城市建设创造了基础条件。

3.3.3 水土保持

在流域上游结合小流域综合治理工程，积极实行种草种树，封山育林，涵养水源，保持水土，改善生态环境。

工程建设过程中，严格实施水土保持方案，采取了工程和植物措施，有效地控制了新增水土流失数量，减少进入河道的泥沙，减轻下游淤积，增加土壤含水量和有机含量，改善土壤的物理化学性质，提高土壤肥力，提高植物覆盖率，明显改善了建设区的生态环境，使植物种类多样化，更好地维持了生态系统的平衡。