旺村水电站水光互补项目防洪评价分析

吴全荣

(广西国能水电开发有限公司，广西 南宁 530000)

旺村水电站水光互补光伏项目(简称旺村光伏项目)位于旺村水电站上下游河道管理区，光伏组件及有关设施、设备，束窄了河道过水断面，造成电站上下游水位及流速发生变化，如果没有充分分析论证项目实施对河道的影响，并采取针对性的措施，河道的运行就会存在安全风险[1]，甚至会引发灾害[2]。因此，应就洪水对建设项目可能产生的影响和建设项目对防洪可能产生的影响作出评价并提出防御措施[3]，减轻项目建设对河道及周边设施的不良影响，这也是河道管理的重要内容[4]。不同河道水文计算及防洪评价应根据河道演变特征、河床、河势等因素综合考虑，当有水文资料时洪水计算宜采用水文比拟法；无水文资料时可参考相邻或相似水文资料，利用不同方法对比分析[5]。

1 工程概况

旺村水电站是一座以发电为主，结合航运、兼顾其他综合水利枢纽工程，坝址以上控制集雨面积18261km2，正常蓄水位18.00m，相应库容为0.994亿m3；正常发电死水位17.00m，相应库容为0.84亿m3，调节库容0.154亿m3；最低运行死水位13.50m，设计高水位28.31m，校核水位31.26m，校核水位总库容4.68亿m3；工程等别为Ⅱ等，规模为大(2)型，水电站装机容量3×20MW。主要建筑物由左岸重力坝、溢流坝、发电厂房、船闸、门库和右岸接头土石坝组成。

旺村光伏项目利用旺村水电站周边闲置土地建设光伏电站，总占地面积155亩，装机容量10MWp，安装标称功率为540Wp的双面双玻半片高效组件18520块，直流侧总装机容量10MWp，项目采用分块发电集中并网方案，将系统分成5个2.0MWp的光伏发电方阵，主要包含双面双玻半片高效光伏组件、组串式逆变器、箱式升压变压器、支架等设备安装工程及配套设施，光伏组件采用15°最佳倾角以组件边框结合螺栓的方式安装于固定支架。系统通过并网逆变器将光伏组件发出来的直流电转换成电压为800V的交流电，箱式变压器将800V就地升压成10kV，由10kV集电线路汇集至旺村水电站110kV升压站，通过变压器升压成110kV，与旺村水电站整合送至电网。

旺村光伏项目布置于旺村水电站左右两岸一级台阶，其中右岸上游用地35亩，地面高程21.00～31.50m；右岸下游用地75亩，地面高程22.50～30.70m；左岸用地45亩，地面高程28.20～66.80m，防洪水位按30年一遇洪水设计，为27.80m。

项目建设范围属于河道管理范围，需开展防洪影响评价。

2 河道基本情况

2.1 河道的自然条件

桂江是珠江流域西江水系第三大支流，由北向南纵贯桂东，发源于广西兴安县猫儿山东侧老山界，主峰海拔2141m，为华南第一高峰。全流域面积18729km2，其中广西境内18119km2，湖南省境内610km2，主流河长438km，河道平均坡降0.5‰。流域内海拔在300m以上的山区面积占流域面积的52%，岩溶地区面积约占流域面积的48%。旺村水电站坝址以上控制集雨面积18261km2，占桂江流域面积的97.5%。

桂江流域属亚热带季风区气候温和，雨量充沛，多年平均降雨量1371.5mm，蒸发量1363.5mm，气温21.1℃、极端最高气温39.7℃、极端最低气温-3℃，多年平均相对湿度79%，多年平均风速1.4m/s。

2.2 河道治理现状

旺村光伏项目位于梧州市旺村水电站大坝两侧，上游至京南水利枢纽坝址之间的河段内分布有2个乡镇、1个社区、6个行政村，沿岸多为土质岸坡，河岸稳定性差。旺村水电站蓄水前已经对旺村坝址到京南坝址之间河段进行了防护，河岸基本稳定。旺村水电站上游830m有安邻工业取水口，距离本项目180m，年取水量337.3万m3；下游桂江平浪段已建防洪堤2.54km，防护标准为20年一遇洪水；平簪沟口建有防洪排涝闸1座；紧邻平浪段的桂江德安段左岸已建防洪土堤3.56km，防护标准为5年一遇洪水。

3 洪水影响评价范围与涉河项目建设原则

3.1 洪水影响评价范围

旺村光伏项目为临河建筑物，不影响洪泛区、滞蓄洪区，洪水影响评价范围以洪水可能影响的建设项目区域确定，主要为项目涉及河岸的河段、占用河道管理用地的范围，即大坝上游650m、下游1030m。旺村水电站大坝设计洪水标准50年一遇，根据《防洪标准》(GB 50201—2014)、《广西梧州市城市防洪规划报告》(2013—2030)和《旺村水电站水光互补光伏发电项目初步设计报告》，旺村光伏项目防洪标准为30年一遇，旺村水利枢纽下游防洪标准为20年一遇。

项目评价范围内无取水口、码头、港口等相关设施，涉及航道和电站均属旺村水电站。旺村光伏项目位于大坝两侧及上下游岸坡上，其中左岸项目高于27.80m的30年一遇的洪水位不需要评价；只对右岸上游、下游壅水和冲刷进行分析。

3.2 涉河项目建设原则

应符合广西壮族自治区、梧州市河道整治及其他相关规划，符合国家、行业及地方相关技术标准和管理规定，不得危害堤岸、巡河路等河道建筑物、水质改善工程设施安全和正常使用。

不应影响河势稳定、河道水环境质量、景观效果；不应影响防洪排涝、水质改善、生态景观等综合整治工程的实施以及第三方合法水事权益；不应在河道行洪断面内设置建(构)筑物，确因结构需要设置的，不得降低堤防防洪标准和河道行洪能力；不应造成水位壅高，有条件的河段应采取拓宽行洪断面的方式补偿所占的河道断面。

4 防洪影响计算

4.1 上游壅水计算

旺村光伏项目建成后建筑物占用了部分库容，导致水电站库容减小，水电站500年一遇校核洪水位为31.26m，旺村光伏项目占用库容均在水位21.0m以上。因此，需要对光伏项目占用的21.0～32.5m水位库容进行评价。根据1/10000地形图复核旺村水电站水库库容，旺村光伏项目占用旺村水电站水库总库容的0.031%(见表1)。

表1 旺村光伏项目占用水库库容统计

按照相同的洪水过程、坝址水位流量关系和洪水调节计算原则，采用旺村光伏项目实施后的库容曲线计算，各设计标准的最高坝前水位调节计算成果与现状情况基本一样。因此，旺村光伏项目的建设对旺村水电站上游的壅水影响可以忽略。

4.2 下游壅水计算

根据《广西梧州市城市防洪规划报告》(2013—2030)，桂江干流长洲段(旺村水电站下游)防洪标准为20年一遇。在下游河道遭遇20年一遇洪水时，旺村光伏项目下游用地范围最不利断面在26.92m高程以下的过水面积约10027.94m2，光伏项目建成后26.92m高程以下最不利断面过水面积变为约9678.91m2，减少约349.03m2，减少比例约为3.5%(见图1)。

图1 项目建设前后河道最不利过洪断面对比图

根据旺村水电站坝址下游水位流量关系分析，下游水位受西江洪水顶托的影响较大，相同流量情况下随着顶托水位升高而升高，过洪断面的减少对下游水位影响小于西江顶托的影响。旺村光伏项目建成后最不利过洪断面面积减少约3.5%，加上过洪断面不是影响坝址下游水位的决定性因素，故光伏项目的建设对坝址下游20年一遇洪水的水位影响较小。

4.3 光伏阵列冲刷计算

当发生30年一遇洪水时，部分光伏阵列预制管桩基础存在被冲刷破坏的风险，光伏组件桩长5～11m，入土深度2.5～4m。分别在水电站坝址上下游各选取一个断面作为典型断面对天然河道冲刷深度进行计算(见图2)。

图2 冲刷计算典型断面示意图

根据《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)，断面1和断面2的冲刷深度分别为1.08m和1.16m，小于管桩的最小埋深2.5m，满足河槽的冲刷要求，光伏陈列不会因设计标准的洪水冲刷而产生破坏(见表2)。

表2 典型断面冲刷计算成果

4.4 河道演变分析

河道演变主要受地形、地势、河床地质构造、两岸植被、当地气象和径流条件及人为的影响。桂江下游主河道天然河床基本趋于稳定，河道未发生大的演变。光伏项目基本沿原河岸线布置，走向与原天然河流流向一致，建设后对工程河段河势将会造成一定的影响，部分河岸形态将会发生改变，但河道本身能够在较短的时间内自动调整达到冲淤平衡。因此，旺村光伏项目实施后工程河段水力要素的改变对河段的河势影响很小，河势仍是稳定的。

5 防洪影响分析评价

5.1 建设项目与相关规划的关系分析

旺村光伏项目符合国家能源发展方向的要求，项目采用管桩基础抬升光伏阵列，设计标准洪水以下仅有桩柱位于水中，对行洪的影响非常小，河道壅水影响可以忽略不计，不影响周边水利设施的正常使用，不会对本河段现有水利规划带来不利影响，符合《广西梧州市城市防洪规划报告》(2013—2030)相关要求。

5.2 防洪标准符合性分析

旺村水电站总库容4.68亿m3，大坝及上游设计洪水标准为50年一遇，大坝下游桂江河道防洪标准为20年一遇，旺村光伏项目防洪标准为30年一遇。根据《防洪标准》(GB 50201—2014)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)及区内的人口规模和经济发展水平，旺村水电站大坝、下游河道及旺村光伏项目的洪水设计标准是合适的，符合相关规范要求。

5.3 对行洪及河势影响分析

5.3.1 对河道行洪的影响分析

旺村光伏项目上游占用水库库容的比例均在3.1%以下，各设计标准的最高坝前水位调节计算成果与现状情况基本一样，影响可以忽略不计。旺村水电站下游水位主要受西江水位顶托的影响，相同流量下下游水位随着顶托水位升高而升高，项目建成后最不利过洪断面面积减少3.5%，对下游水位影响较小。因此，项目的建设虽占用少量的行洪断面，但对河道行洪影响较小。

5.3.2 对河势稳定的影响分析

旺村光伏项目沿原河岸线进行布置，河流走向与原天然河流流向一致，项目建设后对工程河段河势将会造成一定的影响，部分河岸形态将会发生改变，部分河岸需进行开挖及回填，但河道本身能够在较短的时间内自动调整达到冲淤平衡。因此，旺村光伏项目建成后工程河段水力要素的改变对本河段的河势影响甚微，本河段的河势仍是稳定的。

5.4 对现有水利工程与设施的影响分析

旺村光伏项目位于旺村水电站管理区内的两岸堤岸上，岸线稳定，工程建成后近堤水位、流速变化很小，不会对岸线及堤防稳定产生影响。施工期对两岸堤防及现有水利工程无影响。

5.5 对防汛抢险的影响分析

旺村光伏项目施工期为枯水期，项目不占用防汛堆料场，不影响防汛道路的通行，工程运营期和施工期对桂江防汛抢险均无影响。

5.6 对第三方合法水事权益的影响分析

旺村光伏项目范围内无取水口、码头、港口，项目的建设对航道和水电站影响很小。因此，本项目不会对河段第三人合法水事权益造成不利影响。

6 防治措施

6.1 建设项目影响防治措施

根据洪水影响分析评价，本工程符合相关规划要求，防洪标准选取合适，对行洪影响可忽略不计，对河道河势无影响，对堤防安全及防汛抢险无影响，不影响第三人合法水事权益。工程的建设和运行对河道防洪基本没有影响，不需要专门制定防治措施。

6.2 洪水对建设项目影响防治措施

旺村光伏项目防洪标准为30年一遇，防洪设计水位27.80m。项目用地范围内在高程27.80m以下总面积31997.49m2，占项目总用地面积的30%，淹没水深约0～6.8m。因此，光伏组件下沿及各电气设备安装高程不应低于27.80m。

7 结 语

综合以上分析，旺村光伏电站实施，不违背《广西梧州市城市防洪规划报告》(2013—2030)中有关规定，对河道河势、堤防安全、防汛险无影响，河段的河势是稳定的，不需要制定防治措施。项目建设期要制定合理的施工方案和防洪措施，严禁施工材料乱堆乱放，严禁建筑弃渣弃于河道中；防止大面积扰动土层，尽可能减轻对岸坡的影响；合理布设排水措施，防止可能产生的渗透破坏，确保防洪安全。