王敬磊　王藝晗

水文水資源

沭河流域雨洪資源利用實(shí)例淺談

王敬磊王藝晗

一、引言

沭河發(fā)源于沂水縣沙溝鎮(zhèn)山南麓，向南流經(jīng)沂水、莒縣、莒南、臨沭、河?xùn)|、郯城六縣區(qū)，在臨沭縣大官莊樞紐分新、老沭河；新沭河向東，經(jīng)江蘇省石梁河水庫在臨洪口入黃海；老沭河（原河道）入江蘇省后經(jīng)新沂河向東至燕尾港入黃海。沭河支流眾多，多分布于中上游，流域內(nèi)大中型水庫大都建在上游，攔截面積較小，已建攔河壩蓄水能力又很小，難以攔蓄利用洪水資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，沭河大官莊多年平均下泄水量9.1億m3，占沭河大官莊以上多年平均水資源量的60%。

針對(duì)流域來水在時(shí)間和地區(qū)上的豐枯不均，面對(duì)日趨嚴(yán)重的水資源供需矛盾，流域管理機(jī)構(gòu)與地方水行政主管機(jī)構(gòu)在確保流域安全度汛的前提下，多次進(jìn)行了洪水資源化利用的有益嘗試，包括“引沂濟(jì)淮”工程、挖掘流域大型湖泊的蓄水潛能，盡可能多地“蓄水待用”“科學(xué)調(diào)度使洪水變廢為寶”等，在洪水資源化利用方面取得了顯著成效。

金牛水電站于2007年2月建成投產(chǎn)發(fā)電，主要利用沭河汛期雨洪資源引水發(fā)電，運(yùn)行至今狀態(tài)良好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是沭河流域雨洪資源利用的典例之一。

二、工程概況

1.電站位置及規(guī)模

金牛水電站為引水式小（一）型水電站，位于山東省臨沂市臨沭縣牛腿溝出口處，總裝機(jī)容量為4×500kW，設(shè)計(jì)流量21.6m3/s，由引水渠、前池、壓力鋼管、主廠房、尾水渠及尾水閘等組成，占地面積共計(jì)約2258m2。

電站樞紐工程特性指標(biāo)見表1。

表1　電站樞紐工程特性指標(biāo)表

2.引水發(fā)電條件

電站主要利用大官莊樞紐汛期來水和牛腿溝出口泄水閘閘上來水發(fā)電，工程本身不耗水，對(duì)水量、水質(zhì)無特殊要求。進(jìn)口引水閘設(shè)在大官莊沭河上游左岸，用水由牛腿溝左岸引水渠引至前池，再由壓力鋼管引入發(fā)電廠房，尾水通過尾水閘進(jìn)入新沭河。引水發(fā)電受進(jìn)口引水閘閘前水位和新沭河泄洪水位兩方面因素的影響，根據(jù)來水流量不同，調(diào)整機(jī)組數(shù)量（在考慮牛腿溝流域來水量情況下）。電站引水發(fā)電條件詳見表2。

表2　電站引水發(fā)電條件表

3.雨洪資源可利用量

綜合考慮大官莊樞紐調(diào)度、電站引水發(fā)電條件等因素，工程不同典型年可利用雨洪資源量、電站可運(yùn)行天數(shù)、發(fā)電保證程度、機(jī)組運(yùn)行及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)情況見表3、表4。

電站的建設(shè)主要利用沭河汛期雨洪資源發(fā)電，非汛期來水量較少時(shí)段不發(fā)電。經(jīng)分析可知，在豐水及平水年份，年運(yùn)行天數(shù)約為220天和110天左右，發(fā)電量可達(dá)645萬kW·h及300萬kW·h，水量能夠滿足機(jī)組正常運(yùn)行的需要，水源水量基本可靠；枯水年份來水量較小，僅小部分時(shí)段可滿足機(jī)組發(fā)電用水需求，發(fā)電能力較低。

三、工程運(yùn)行合理性分析

1.利用已有大官莊樞紐蓄水水位優(yōu)勢(shì)

大官莊水利樞紐工程的建成，增強(qiáng)了南四湖、駱馬湖和新沭河的調(diào)蓄洪能力，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的沂沭河洪水東調(diào)就近入海，減輕了魯南蘇北洪水壓力，同時(shí)樞紐工程也具備了興利蓄水功能。

2006年10月，臨沭縣人民政府向沂沭河水利管理局遞交《臨沭縣人民政府關(guān)于建議沭河大官莊水利樞紐工程蓄水的報(bào)告》，建議沂沭河水利管理局批準(zhǔn)大官莊水利樞紐工程按51.50m高程控制蓄水，充分發(fā)揮工程應(yīng)有的效益。2006年11月16日，沂沭河水利管理局下達(dá)《關(guān)于沭河大官莊水利樞紐工程蓄水問題的復(fù)函》，原則上同意大官莊水利樞紐按51.50m高程蓄水，同時(shí)規(guī)定引用大官莊樞紐工程蓄水需交納水費(fèi)。

已有蓄水水位優(yōu)勢(shì)滿足電站發(fā)電運(yùn)行條件：當(dāng)進(jìn)口引水閘閘前水位達(dá)到49.5m時(shí)，可引流量為5.4m3/s，開啟第一臺(tái)機(jī)組；進(jìn)口引水閘閘前水位達(dá)到51.0m時(shí)，可引流量為21.6m3/s，電站滿負(fù)荷運(yùn)行。

2.利用沭河汛期雨洪資源引水發(fā)電

沭河大官莊多年平均下泄水量9.1億m3，占沭河大官莊以上多年平均水資源量的60%。近5年平均下泄水量8.7億m3，占大官莊以上近5年平均水資源量的69.9%。電站主要利用汛期沭河雨洪資源進(jìn)行發(fā)電，非汛期來水量較少時(shí)，停止發(fā)電。滿負(fù)荷運(yùn)行每天可發(fā)電4.8萬kW·h（折合用水40m3/kW·h），多年平均用水量為2.1億m3，多年平均年發(fā)電量537 萬kW·h。金牛水電站的建設(shè)運(yùn)行既能充分利用沭河汛期雨洪資源，又能緩解當(dāng)?shù)啬茉床蛔愕膯栴}，產(chǎn)生了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

3.運(yùn)行服從大官莊水利樞紐管理局調(diào)度

表3　各典型年電站可運(yùn)行天數(shù)及發(fā)電保證程度統(tǒng)計(jì)表

電站工程的進(jìn)口引水閘（即新沭河灌區(qū)引水閘）已建成并交給大官莊水利樞紐管理局統(tǒng)一管理，完全服從大官莊局的統(tǒng)一調(diào)度。目前，電站已與大官莊水利樞紐管理局達(dá)成共識(shí)，每年年末簽訂下一年用水協(xié)議，協(xié)議中臨沂市金牛水電有限公司承諾“服從大官莊水利樞紐防洪調(diào)度、非汛期調(diào)度、防污調(diào)度意見，滿足新沭河、老沭河下游的抗旱用水及生活用水的要求，同時(shí)每年定期向大官莊水利樞紐管理局交納一定的費(fèi)用，引水計(jì)劃完全服從大官莊局的調(diào)度”。

4.最小下泄流量合理性分析

根據(jù)《沭河水量分配方案》規(guī)定，沭河大官莊控制斷面的最小生態(tài)下泄流量1.14m3/s，沭河在大官莊處與分沂入沭水道分泄的沂河洪水匯合后，向南由人民勝利堰閘控制入老沭河，向東由新沭河泄洪閘控制入新沭河。電站建設(shè)于新沭河與牛腿溝相交處，且電站從牛腿溝左岸引水發(fā)電，并未阻斷牛腿溝來水，牛腿溝匯入新沭河的最小下泄流量由牛腿溝進(jìn)口泄水閘控制，歸大官莊水利樞紐管理局統(tǒng)一管理?？紤]到本工程的特殊性，最小下泄流量?jī)H對(duì)引水削落河段——新沭河泄洪閘至牛腿溝出口泄水閘河段進(jìn)行分析。

由于該河段為人工劈開馬陵山形成的引河段，無珍稀水生物種存在，河床為巖石出露，對(duì)生態(tài)要求較低，現(xiàn)狀無敏感生態(tài)問題，下游河道用水主要為生態(tài)用水，無其他工農(nóng)業(yè)、生活取水口，最小下泄流量以生態(tài)用水量來考慮。根據(jù)分析計(jì)算，生態(tài)需水量采用90%保證率最小月平均流量，因此最小下泄流量同生態(tài)需水量均為187.8萬m3。由于電站管理部門已與大官莊水利樞紐管理局簽訂用水協(xié)議，引水發(fā)電完全服從調(diào)度管理，因此最小下泄流量滿足合理性要求。

表4　現(xiàn)狀及規(guī)劃水平年各保證率下可利用水量、機(jī)組運(yùn)行及發(fā)電量表

5.取退水合理性分析

項(xiàng)目引水發(fā)電，減少了新沭河泄洪閘至發(fā)電尾水河道斷面河段來水量，但該河段為人工劈開馬陵山形成的引河段，基本不會(huì)造成大的影響。工程實(shí)施改變新沭河邊界條件，對(duì)新沭河左岸（尾水閘與新沭河相接處）岸坡穩(wěn)定有一定影響，根據(jù)電站尾水?dāng)U散角度及洪水對(duì)連接處的沖刷作用，確定護(hù)砌長(zhǎng)度30m，采用護(hù)砌等工程措施以消除本項(xiàng)目影響。電站已與大官莊水利樞紐管理局簽訂用水協(xié)議，完全服從調(diào)度管理，同時(shí)在保證老沭河、新沭河下游抗旱用水及生活用水的需求的情況下引水發(fā)電，對(duì)上下游用水戶基本無影響。

電站運(yùn)行期發(fā)電退水回歸原河道，對(duì)水量、水質(zhì)影響較??；機(jī)組檢修污水經(jīng)油水分離后，達(dá)標(biāo)排放；生活污水經(jīng)化糞池處理后用于農(nóng)肥；運(yùn)行期退水對(duì)水功能區(qū)及第三者基本無影響。

四、結(jié)語

金牛電站利用大官莊樞紐蓄水水位優(yōu)勢(shì)和已建新沭河灌區(qū)取水口，將沭河汛期雨洪資源引至牛腿溝發(fā)電，運(yùn)行完全服從大官莊水利樞紐管理局的調(diào)度管理，取水對(duì)區(qū)域水資源、水文情勢(shì)、生態(tài)及其他用水戶基本無影響；退水通過油污分離、化糞池等措施處理后，對(duì)水功能區(qū)及第三者基本無影響。電站多年平均年發(fā)電量537萬kW·h，在一定程度上緩解當(dāng)?shù)啬茉床蛔愕膯栴}，產(chǎn)生了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，是沭河流域雨洪資源利用的典型實(shí)例。

沭河流域降水時(shí)空分布不均，降雨量的70%主要集中在汛期，甚至是汛期當(dāng)中的幾場(chǎng)大雨，而且年際豐枯變化很大，容易形成非澇即旱、旱澇交替發(fā)生的局面。在地表水補(bǔ)充嚴(yán)重不足、地下水日益枯竭的情況下，尋找新的水資源已成為當(dāng)務(wù)之急。為此，適時(shí)轉(zhuǎn)變治水觀念，合理利用雨洪這種非常規(guī)資源，有著巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。從單純的防洪減災(zāi)轉(zhuǎn)變?yōu)樵诳紤]防洪減災(zāi)的同時(shí)，充分利用雨洪資源，以適應(yīng)21世紀(jì)水利保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、建立和諧社會(huì)的要求■

（作者單位：安徽淮河水資源科技有限公司233000河海大學(xué)水文水資源學(xué)院210098）