大兴水利枢纽工程规模论证

刘武军 王晓云 张忠广

1 工程概况

大兴水利枢纽工程位于贵州省铜仁市松桃县境内，坝址位于锦江一级支流大梁河上，属长江流域洞庭水系。工程任务为城乡生活、工业和灌溉供水，兼顾发电等，是综合利用水利枢纽工程。本工程供水对象为正大乡、大兴镇的居民生活用水，正大农产品加工园区用水，铜仁新区部分城镇用水（即川硐教育园区与老塘新区）和大兴科技工业园区工业及生活用水，正大乡和大兴镇灌溉用水。

2 需水量预测

大兴水利枢纽工程设计水平年为2025年，大兴科技工业园区、铜仁新区和正大农产品加工区采用单位用地分类法预测，正大乡和大兴镇人畜用水采用定额法预测，根据长系列逐旬降雨和蒸发资料以及作物灌溉制度计算长系列逐旬需水量。受水区2025年需水量预测成果见表1。

表1 受水区2025年各业需水量预测成果表 万m3

3 水资源供需分析及配置

大兴水利枢纽工程受水区供水工程为已建的天生桥水库，无新建和规划的工程，设计水平年天生桥水库为铜仁新区供水，再生水用于道路广场浇洒和绿化用水，其他缺水量由大兴水利枢纽工程解决。设计水平年2025年受水区缺水量为8 529万m3，供需分析成果见表2。本工程由三级泵站扬水，通过管道输水，水库至输水工程末端输水损失取3%，总缺水量为8 782万m3，即大兴水利枢纽工程需供水量为8 782万m3。铜仁新区从天生桥库区取水扬程较低，天生桥水库调节库容较小，不能满足用水要求，不足水量由上游大兴水利枢纽工程补偿供给，其他受水区直接从大兴库区取水。

表2 大兴水利枢纽工程受水区供需分析及配置成果表 万m3

4 水库工程规模

采用长系列调节计算确定水库满足受水区用水要求所需要的调节库容。水库供水原则为在扣除下游河道生态用水后，当遇到相当于灌溉设计保证率80%及丰、平水年，受水区满足工业、生活和灌溉用水，遇超过P＝80%的枯水年份，按枯水年水量占P=80%来水年份比例，折算相应年份灌溉需水过程即为该枯水年灌溉供水过程。通过调节计算，水库所需调节库容为3 760万m3，总供水量为8 736万m3，其中：城市生活和工业供水量为8 188万m3，农村人畜饮水供水量为225万m3，灌溉供水量为323万m3。

根据泥沙淤积和水工布置要求确定死水位。经泥沙淤积计算，水库50年坝前泥沙淤积高程为479.55 m，进水口底板高程取不低于泥沙淤积高程以上2 m，进水口净高2 m，最小淹没水深不少于2 m，水工布置要求死水位不低于485.55 m，考虑一定的安全余度，死水位为486 m。

大兴水库死水位为486 m，相应库容20年淤积库容为222万m3，水库所需调节库容为3 760 m，即正常蓄水位以下库容为3 982万m3，相应正常蓄水位为513.4 m，正常蓄水位取整为514 m，即满足受水区用水要求的正常蓄水位为514 m。以该水位方案为基本方案，设置正常蓄水位513、514、515 m三个方案，从工程地质、库区淹没和经济指标等因素进行比选，从工程地质方面分析，正常蓄水位520 m以上分布有22个溶洞，水库已不淹没溶洞为上限，正常蓄水位控制在520 m以下。从库区淹没来看，515 m以上等高线村庄分布较多，为控制淹没损失，正常蓄水位不宜超过515 m。从经济指标方面来分析，随着正常蓄水位抬升，供水效益增加，投资也增加，当正常蓄水位从513 m增加至514 m，投资增加约2 872万元，每年供水效益增加502万元，下游电站下游电站发电损失27万元，经计算，差额投资经济内部收益率为13.9%，大于8%，正常蓄水位514 m经济上更合理；当正常蓄水位从514 m增加至515 m，投资增加约784万元，年抽水电费减少13万元，增加发电效益仅5万元，增加供水效益仅9万元，差额投资经济内部收益率小于1%，显然不经济。经过综合分析比较，大兴水利枢纽工程推荐正常蓄水位为514 m。

根据大兴水库规模和坝型，确定水库设计洪水标准和校核洪水标准，设计洪水标准为P=2%（50年一遇），校核洪水标准为P=0.2%（500年一遇）。水库不承担下游防洪任务，水库泄洪设施为溢流堰，起调水位为正常蓄水位514 m。采用静库容调洪，利用列表试算法进行洪水调节计算。调洪原则为：库水位514 m时水库最大泄流能力为1 110 m3/s，当入库洪水流量小于1 110 m3/s时，按入库流量控泄，库水位保持514 m；当入库洪水流量大于1 110 m3/s时，水库全部敞泄，水库开始滞洪，库水位上升；退水期入库流量小于水库泄流能力，水库又转入控泄阶段，避免对下游造成人造洪峰，库水位逐步降至514 m。经过计算，水库设计洪水位为514 m，相应原始库容为4 283万m3，校核洪水位为515.29 m，相应原始库容为4 672万m3。

5 电站装机容量

本工程多年平均下泄水量较大，可以结合地形，利用生态基流和汛期弃水进行发电，由于本工程没有脱流河段，厂房尾水即接下游马槽河电站库区末端回水水位，电站厂房处有一堤坝，水位接大兴坝址，大兴水利枢纽下放的生态流量可用于发电，根据环评专业分析，大兴枢纽电站运行可以满足河道生态水量要求。铜仁市小水电装机利用小时数大多为3 000 h。拟定大兴电站装机容量4、5、6 MW三个方案。

装机容量从4 MW增至5 MW，年发电量增加126万kW·h，投资增加175万元，以马槽河和天生桥电站现行上网电价0.240 4元/（kW·h）（含税）计算，差额投资经济内部收益率为12.1%，大于8%，经济合理，5 MW装机利用小时数3 336 h。

装机容量从5 MW增至6 MW，年发电量增加85万kW·h，投资增加210万元，差额投资经济内部收益率为5.3%，小于8%，经济不合理。因此，本阶段大兴水利枢纽电站拟为5 MW。

6 结语

大兴水利枢纽工程解决当地城乡生活、工业和灌溉供水问题。预测受水区设计水平年2025年各业需水量，考虑现状天生桥水库为铜仁新区供水，再生水用于道路广场浇洒和绿化用水，其他缺水量由大兴水利枢纽工程解决。经过调节计算，水库所需调节库容为3 760万m3，通过泥沙淤积高程和水工布置要求确定死水位为483 m，满足供水要求的正常蓄水位为514 m，并经过比选，最终选定水库正常蓄水位为514 m。经过调洪计算，水库设计洪水位为514 m，相应原始库容为4 283万m3，校核洪水位为515.29 m，相应原始库容为4 672万m3。经过经济比选，电站装机容量为5 MW。