石棉县金窝水电站建设项目水资源论证分析
发布时间：2021-09-17
【摘要】通过对石棉县金窝水电站技术改造工程建设项目水资源论证工作中的水资源开发利用、取水合理性分析、来水量分析、用水量分析和可供水量计算等技术问题的研究，提出了建设项目的水资源保护、节约及管理措施，从而确保建设项目取水的可靠性和可行性。
【关键词】建设项目水资源论证来水量取水金窝水电站
1、建设项目概况
金窝水电站位于四川省雅安市石棉县大渡河右岸支流田湾河下游，主要的任务为发电。坝址地处石棉县田湾河草科乡和平村，在石棉县城西北部约34km处，距雅安120km，距成都260km，坝址处控制流域面积1060km2，占全流域的75.6%。
金窝水电站正常蓄水位为2315.4m，电站装机容量260MW，电站采用底格栏栅坝部分引水和引仁宗海电站尾水的方式引水发电，其坝顶总长度40m，最大坝高5.5m，引水隧洞总长7.57km，工程静态总投资8.621亿元，静态单位千瓦投资3079元。金窝水电站始建于2004年，2008年建成发电，2016年10月完成1#机组安全隐患整治技术改造。
金窝水电站1#机组安全隐患整治技术改造方案，即1#机组单机容量120MW原方案和单机容量140MW发电机组技改扩容方案，技改扩容前后动能指标对比情况见表1。
2区域水资源状况及开发利用分析
2.1水资源状况
金窝水电站位于石棉县草科乡和平村，属田湾河流域梯级开发方案“一库三级”的第二级电站，田湾河属大渡河右岸支流，发源于康定县贡嘎山西麓，自西北流向东南，纳入环河后入石棉县境，在石棉县田湾乡汇入大渡河，见图1所示。
石棉县多年平均降雨量为797.6mm，从降雨年内分配看，降雨年内分配极不均匀，降雨多集中在5-10月，占年降雨量的88.3%，而11月-翌年4月降水量仅占11.7%，经常出现春旱或冬旱。
石棉县水资源量较为丰沛，但水资源在区域上分布不均，在时程上变化大，水旱灾害较为频繁。多年平均地表水资源量为26.99亿m3，年径流的地区分布很不均匀，径流的变化趋势与降水基本一致。2019年石棉县水资源总量为23.25亿m3，地表水资源量为23.25亿m3，地下水资源量为8.01亿m3，人均水资源量18310m3，高于雅安市平均水平(雅安市人均水资源量10681m3)。
2.2水资源开发利用分析
石棉县降雨分布不均，且点暴雨多，地表水来源主要是降水。现状水平年石棉县(2019年)总供水量为0.7191亿m3，其中地下水源供水量0.0002亿m3，占总供水量的0.03%;引水工程供水量为0.6986亿m3，占总供水量的97.15%;提水工程供水量0.0203亿mm3，占总供水量的2.82%。
2019年石棉县用水总量为0.7191亿m3，农业灌溉用水量0.4081亿m3，渔业用水量0.0285亿m3，工业用水量0.0866亿m3，城镇公共用水量0.0690亿m3，居民生活用水0.0759亿m3，生态环境用水量0.0510亿m3。
3金窝水电站建设项目水资源论证
3.1来水量分析
金窝水电站上游为仁宗海水库，正常蓄水位2930.00m，总库容为1.12亿m3，水库死水位2886.00m，调节库容0.91亿m3，为不完全年调节水库。2008年底基本建成，2009年正式运行，受其影响，可将汛期部分径流转化为枯期的优质电能，也使得金窝水电站的用水得到进一步优化而变得更为科学、合理。
仁宗海水库大坝处集水面积为332km2，“引田入环”大坝处集水面积566km2，大泥口水文站处集水面积为1296km2，仁宗海、“引田入环”～金窝水电站大坝区间处面积为162km2。用面积比的一次方直接推求仁宗海、“引田入环”～金窝水电站大坝区间径流成果，见表2。
利用仁宗海水电站丰(10%)、平(50%)、枯(90%)三个典型年的下泄水量分配成果的计算成果，加上仁宗海、引田入环～金窝坝址区间来水(见表2)即为受仁宗海水库影响下的金窝水电站大坝处径流成果，即Q金=Q仁+Q仁、引田～金，见表3。
来水量分析断面为金窝水电站坝址，多年平均流量为31.1m3/s，年径流量9.81亿m3。径流年内分配:5-10月为多水期，其径流量约占年径流量的74.5%;11月-翌年4月为少水期，其径流量占年径流量的25.5%。在设计频率P=10%(2004年)设计条件下，水源地来水量为11.1亿m3(年平均流量为35.3m3/s);在设计频率P=50%(1989年)设计条件下，水源地来水量为9.93亿m3(年平均流量为31.5m3/s);在设计频率P=90%(1969年)设计条件下，水源地来水量为8.39亿m3(年平均流量为26.6m3/s)。
3.2用水量分析
(1)坝址上游属无人区，上游无其他用水户。
(2)区间用水:金窝水电站坝址至厂址涉及8户34人饮用水源取水，采用水管在田湾河支沟引水。坝址至厂址之间减水河段涉及的少量土地灌溉用水需求，采用支沟引水形式完成。
(3)金窝水电站为引水式开发，电站运行后，坝址至沟口之间长约11.8km河道水量明显减少。形成的11.8km长的减水河段，对坝址下游水生态系统和水环境质量产生一定的影响，因此应采取措施保证一定河流生态基流和生态需水量，生态流量每年用水量为1.76亿m3。
3.3可供水量计算
建设项目可供水量计算原则是:首先要满足论证范围内农业、生态与环境用水等第三者的要求，在不影响水功能规划的前提下确定可供水量。对金窝水电站，通过以上分析可知电站必须首先满足论证河段的生态用水才能兼电站的发电效益。
经计算，金窝水电站坝址处丰、中、枯3个代表年的来水量分别为11.1亿m3、9.93亿m3、8.39亿m3;3个代表年的最小下泄用水量均为1.76亿m3;3个代表年的可供水量分别为9.33亿m3、8.17亿m3、6.62亿m3;3年平均来水量为9.81亿m3，扣除最小下泄用水量1.76亿m3，本工程可供水量为8.05亿m3，设计报告中多年平均发电用水量为8.08亿m3，水资源利用率为99.6%。
3.4水质现状评价
本次论证中于2021年3月2日在金窝电站闸首调节池、减水河段区间河道、尾水渠采集水样。
评价标准采用《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。
对2021年3月2日在金窝电站闸首调节池、减水河段区间河道、尾水渠所采集水样按《水环境监测规范》(SL219-2013)要求进行分析计算。
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按《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)要求，对电站论证河段水样进行水质类别分析，结果见表4。
由表4可知，论证河段水质较好。
监测结论为:金窝水电站所在田湾河源头水保护区，电站运行执行该水功能区的Ⅱ类水质管理目标。该河段现状年水质满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水质标准，水质较好。
4建设项目取水和退水的影响分析
4.1建设项目取水的影响分析
4.1.1对水资源的影响
金窝水电站运行期间，电站发电用水属非耗水型用水，在电站首部枢纽取水至厂房发电后于厂房尾水处全部退入大发水电站引水渠，最后退入田湾河，对田湾河水资源总量基本不产生影响。该电站有7万m3日调节池容积，对水资源时间分布影响较小。
4.1.2对水功能区的影响
水域纳污能力是指在设计水文条件下，满足计算水域的水质目标要求，该水域所能容纳的污染物的最大数量。金窝电站取水口位于田湾河源头水保护区，通过发电后的尾水水质到达水功能区水质管理目标，故电站取水不涉及对水功能区的影响。
4.1.3对生态系统的影响
金窝水电站为引水式电站，调节能力小，滞留水体少，水体不具备产生富营养化条件，因此对引水区域水环境及生态影响很小。电站运行，形成11.8km长的减水河段，对坝址下游水生态系统和水环境质量产生一定的影响，因此应采取措施保证一定河流生态基流和生态需水量，确保减水河段不断流，保证电站减水河段生态环境用水的需求。
4.1.4对其他用户的影响
在电站减水区域内，河谷狭窄，河床比降大，水流湍急，两岸较为陡峻，沿河右岸有8户34人和少量耕地，人畜饮用水及少量耕地灌溉均引用田湾河支沟取水。因此，不存在对其他取水用户的影响。
4.2建设项目退水的影响分析
4.2.1对水功能区的影响
金窝水电站厂址位于田湾河干流，属四川省一级水功能区———田湾河源头水保护区，现状水质Ⅱ类，水质目标为Ⅱ类。电站发电用水为非耗水利用，电站发电过程不产生排污，对水功能区水质和纳污能力无影响。工程河段现状水质为Ⅱ类，电站的发电运行对下游水功能区无影响。
4.2.2对水生态的影响
电站发电过程为非耗水利用，期间不产生污染物。电站退水直接进入大发水电站引水渠和下游河道，对下游水生态无影响。
4.2.3对其他用水户的影响
金窝水电站发电尾水直接进入大发水电站引水渠。由于电站只有7万m3日调节池，发电用水过程和退水过程与上游来水过程基本一致。电站用水过程不耗水，对厂址下游河段水资源总量无影响。电站不带入新污染源，不改变河段水质及水环境。从水量和水质方面，均对下游其他用水户无影响。
5水资源节约、保护及管理措施
5.1节约措施
电站发电用水不消耗水量，为了最大限度地发挥电站的经济效益，其节水潜力在于电站尽可能保持高水头运行，降低单位出力的用水量，以实现节水的目的。(1)在电站的运行中采用必要的防渗措施，最大限度的减小渗漏损失;(2)在电站运行期间，严格执行《取水许可管理办法》(水利部令第34号)，电站取水总量不超过水行政管理部门批准的取水量，并按年度取水计划用水;(3)在电站运行过程中制定合理的运行调度方案，在出力不降低的情况下，减少发电用水;(4)提高生活用水节水意识，采用节水型用水器具，加强管理，尽可能避免水资源的浪费。
5.2保护措施
水资源量、质的保护措施落实到建设项目可具体为节水减污。水资源保护措施主要以维护和改善区域水环境质量为目的的水环境保护措施。
5.2.1水质保护措施
金窝水电站的运行发电，在现有水污染负荷下，坝址上游及减水河段水质不会恶化。但减水河段水量减少，水环境容量大幅下降。为保护河流水质，需严格依照地表水功能区划的相关管理规定，加强水污染源的管理，污水需进行处理后达标排放，严格维护工程河段水质现状。
电站日常生活污水采取相应水质处理措施，处理后零排放，电站机组检修产生的废油全部回收处理。
5.2.2最小下泄流量措施及管理措施
(1)工程措施:在电站取水口底格栏栅坝后沉砾池末端冲砂闸设置限位块，闸门开启度1.01m，闸门宽1.5m，闸前最小水深2.5m时下泄最小生态流量，确保河道不发生脱水河段，完成最小下泄流量的泄放工作。
(2)监控措施:电站已安装下泄流量的在线监控设施，生态下泄流量及措施能有效得到监管。结合水电站实际情况，在电站大坝下游安装摄像头和在线流量监测仪器，以监测最小下泄流量的泄放情况，并将监测情况实时传输到石棉县水务局生态流量监控平台，以便水行政主管部门监督和监管。
(3)管理措施:最小下泄流量远程在线监测系统由石棉县主管部门建立统一网络，金窝水电站数据传输通过数据传输接口接入石棉县水利局生态流量监控平台，主管部门可在线监测最小下泄流量设施的运行情况。——论文作者：康青勇
