旺村水電站水光互補(bǔ)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)分析

吳全榮

(廣西國(guó)能水電開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530000)

旺村水電站水光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目(簡(jiǎn)稱旺村光伏項(xiàng)目)位于旺村水電站上下游河道管理區(qū)，光伏組件及有關(guān)設(shè)施、設(shè)備，束窄了河道過水?dāng)嗝?，造成電站上下游水位及流速發(fā)生變化，如果沒有充分分析論證項(xiàng)目實(shí)施對(duì)河道的影響，并采取針對(duì)性的措施，河道的運(yùn)行就會(huì)存在安全風(fēng)險(xiǎn)[1]，甚至?xí)l(fā)災(zāi)害[2]。因此，應(yīng)就洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目可能產(chǎn)生的影響和建設(shè)項(xiàng)目對(duì)防洪可能產(chǎn)生的影響作出評(píng)價(jià)并提出防御措施[3]，減輕項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河道及周邊設(shè)施的不良影響，這也是河道管理的重要內(nèi)容[4]。不同河道水文計(jì)算及防洪評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)河道演變特征、河床、河勢(shì)等因素綜合考慮，當(dāng)有水文資料時(shí)洪水計(jì)算宜采用水文比擬法；無水文資料時(shí)可參考相鄰或相似水文資料，利用不同方法對(duì)比分析[5]。

1 工程概況

旺村水電站是一座以發(fā)電為主，結(jié)合航運(yùn)、兼顧其他綜合水利樞紐工程，壩址以上控制集雨面積18261km2，正常蓄水位18.00m，相應(yīng)庫(kù)容為0.994億m3；正常發(fā)電死水位17.00m，相應(yīng)庫(kù)容為0.84億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.154億m3；最低運(yùn)行死水位13.50m，設(shè)計(jì)高水位28.31m，校核水位31.26m，校核水位總庫(kù)容4.68億m3；工程等別為Ⅱ等，規(guī)模為大(2)型，水電站裝機(jī)容量3×20MW。主要建筑物由左岸重力壩、溢流壩、發(fā)電廠房、船閘、門庫(kù)和右岸接頭土石壩組成。

旺村光伏項(xiàng)目利用旺村水電站周邊閑置土地建設(shè)光伏電站，總占地面積155畝，裝機(jī)容量10MWp，安裝標(biāo)稱功率為540Wp的雙面雙玻半片高效組件18520塊，直流側(cè)總裝機(jī)容量10MWp，項(xiàng)目采用分塊發(fā)電集中并網(wǎng)方案，將系統(tǒng)分成5個(gè)2.0MWp的光伏發(fā)電方陣，主要包含雙面雙玻半片高效光伏組件、組串式逆變器、箱式升壓變壓器、支架等設(shè)備安裝工程及配套設(shè)施，光伏組件采用15°最佳傾角以組件邊框結(jié)合螺栓的方式安裝于固定支架。系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器將光伏組件發(fā)出來的直流電轉(zhuǎn)換成電壓為800V的交流電，箱式變壓器將800V就地升壓成10kV，由10kV集電線路匯集至旺村水電站110kV升壓站，通過變壓器升壓成110kV，與旺村水電站整合送至電網(wǎng)。

旺村光伏項(xiàng)目布置于旺村水電站左右兩岸一級(jí)臺(tái)階，其中右岸上游用地35畝，地面高程21.00～31.50m；右岸下游用地75畝，地面高程22.50～30.70m；左岸用地45畝，地面高程28.20～66.80m，防洪水位按30年一遇洪水設(shè)計(jì)，為27.80m。

項(xiàng)目建設(shè)范圍屬于河道管理范圍，需開展防洪影響評(píng)價(jià)。

2 河道基本情況

2.1 河道的自然條件

桂江是珠江流域西江水系第三大支流，由北向南縱貫桂東，發(fā)源于廣西興安縣貓兒山東側(cè)老山界，主峰海拔2141m，為華南第一高峰。全流域面積18729km2，其中廣西境內(nèi)18119km2，湖南省境內(nèi)610km2，主流河長(zhǎng)438km，河道平均坡降0.5‰。流域內(nèi)海拔在300m以上的山區(qū)面積占流域面積的52%，巖溶地區(qū)面積約占流域面積的48%。旺村水電站壩址以上控制集雨面積18261km2，占桂江流域面積的97.5%。

桂江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)區(qū)氣候溫和，雨量充沛，多年平均降雨量1371.5mm，蒸發(fā)量1363.5mm，氣溫21.1℃、極端最高氣溫39.7℃、極端最低氣溫-3℃，多年平均相對(duì)濕度79%，多年平均風(fēng)速1.4m/s。

2.2 河道治理現(xiàn)狀

旺村光伏項(xiàng)目位于梧州市旺村水電站大壩兩側(cè)，上游至京南水利樞紐壩址之間的河段內(nèi)分布有2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1個(gè)社區(qū)、6個(gè)行政村，沿岸多為土質(zhì)岸坡，河岸穩(wěn)定性差。旺村水電站蓄水前已經(jīng)對(duì)旺村壩址到京南壩址之間河段進(jìn)行了防護(hù)，河岸基本穩(wěn)定。旺村水電站上游830m有安鄰工業(yè)取水口，距離本項(xiàng)目180m，年取水量337.3萬m3；下游桂江平浪段已建防洪堤2.54km，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水；平簪溝口建有防洪排澇閘1座；緊鄰平浪段的桂江德安段左岸已建防洪土堤3.56km，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇洪水。

3 洪水影響評(píng)價(jià)范圍與涉河項(xiàng)目建設(shè)原則

3.1 洪水影響評(píng)價(jià)范圍

旺村光伏項(xiàng)目為臨河建筑物，不影響洪泛區(qū)、滯蓄洪區(qū)，洪水影響評(píng)價(jià)范圍以洪水可能影響的建設(shè)項(xiàng)目區(qū)域確定，主要為項(xiàng)目涉及河岸的河段、占用河道管理用地的范圍，即大壩上游650m、下游1030m。旺村水電站大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)、《廣西梧州市城市防洪規(guī)劃報(bào)告》(2013—2030)和《旺村水電站水光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，旺村光伏項(xiàng)目防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，旺村水利樞紐下游防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

項(xiàng)目評(píng)價(jià)范圍內(nèi)無取水口、碼頭、港口等相關(guān)設(shè)施，涉及航道和電站均屬旺村水電站。旺村光伏項(xiàng)目位于大壩兩側(cè)及上下游岸坡上，其中左岸項(xiàng)目高于27.80m的30年一遇的洪水位不需要評(píng)價(jià)；只對(duì)右岸上游、下游壅水和沖刷進(jìn)行分析。

3.2 涉河項(xiàng)目建設(shè)原則

應(yīng)符合廣西壯族自治區(qū)、梧州市河道整治及其他相關(guān)規(guī)劃，符合國(guó)家、行業(yè)及地方相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定，不得危害堤岸、巡河路等河道建筑物、水質(zhì)改善工程設(shè)施安全和正常使用。

不應(yīng)影響河勢(shì)穩(wěn)定、河道水環(huán)境質(zhì)量、景觀效果；不應(yīng)影響防洪排澇、水質(zhì)改善、生態(tài)景觀等綜合整治工程的實(shí)施以及第三方合法水事權(quán)益；不應(yīng)在河道行洪斷面內(nèi)設(shè)置建(構(gòu))筑物，確因結(jié)構(gòu)需要設(shè)置的，不得降低堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)和河道行洪能力；不應(yīng)造成水位壅高，有條件的河段應(yīng)采取拓寬行洪斷面的方式補(bǔ)償所占的河道斷面。

4 防洪影響計(jì)算

4.1 上游壅水計(jì)算

旺村光伏項(xiàng)目建成后建筑物占用了部分庫(kù)容，導(dǎo)致水電站庫(kù)容減小，水電站500年一遇校核洪水位為31.26m，旺村光伏項(xiàng)目占用庫(kù)容均在水位21.0m以上。因此，需要對(duì)光伏項(xiàng)目占用的21.0～32.5m水位庫(kù)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)1/10000地形圖復(fù)核旺村水電站水庫(kù)庫(kù)容，旺村光伏項(xiàng)目占用旺村水電站水庫(kù)總庫(kù)容的0.031%(見表1)。

表1 旺村光伏項(xiàng)目占用水庫(kù)庫(kù)容統(tǒng)計(jì)

按照相同的洪水過程、壩址水位流量關(guān)系和洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原則，采用旺村光伏項(xiàng)目實(shí)施后的庫(kù)容曲線計(jì)算，各設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最高壩前水位調(diào)節(jié)計(jì)算成果與現(xiàn)狀情況基本一樣。因此，旺村光伏項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)旺村水電站上游的壅水影響可以忽略。

4.2 下游壅水計(jì)算

根據(jù)《廣西梧州市城市防洪規(guī)劃報(bào)告》(2013—2030)，桂江干流長(zhǎng)洲段(旺村水電站下游)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。在下游河道遭遇20年一遇洪水時(shí)，旺村光伏項(xiàng)目下游用地范圍最不利斷面在26.92m高程以下的過水面積約10027.94m2，光伏項(xiàng)目建成后26.92m高程以下最不利斷面過水面積變?yōu)榧s9678.91m2，減少約349.03m2，減少比例約為3.5%(見圖1)。

圖1 項(xiàng)目建設(shè)前后河道最不利過洪斷面對(duì)比圖

根據(jù)旺村水電站壩址下游水位流量關(guān)系分析，下游水位受西江洪水頂托的影響較大，相同流量情況下隨著頂托水位升高而升高，過洪斷面的減少對(duì)下游水位影響小于西江頂托的影響。旺村光伏項(xiàng)目建成后最不利過洪斷面面積減少約3.5%，加上過洪斷面不是影響壩址下游水位的決定性因素，故光伏項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)壩址下游20年一遇洪水的水位影響較小。

4.3 光伏陣列沖刷計(jì)算

當(dāng)發(fā)生30年一遇洪水時(shí)，部分光伏陣列預(yù)制管樁基礎(chǔ)存在被沖刷破壞的風(fēng)險(xiǎn)，光伏組件樁長(zhǎng)5～11m，入土深度2.5～4m。分別在水電站壩址上下游各選取一個(gè)斷面作為典型斷面對(duì)天然河道沖刷深度進(jìn)行計(jì)算(見圖2)。

圖2 沖刷計(jì)算典型斷面示意圖

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)，斷面1和斷面2的沖刷深度分別為1.08m和1.16m，小于管樁的最小埋深2.5m，滿足河槽的沖刷要求，光伏陳列不會(huì)因設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水沖刷而產(chǎn)生破壞(見表2)。

表2 典型斷面沖刷計(jì)算成果

4.4 河道演變分析

河道演變主要受地形、地勢(shì)、河床地質(zhì)構(gòu)造、兩岸植被、當(dāng)?shù)貧庀蠛蛷搅鳁l件及人為的影響。桂江下游主河道天然河床基本趨于穩(wěn)定，河道未發(fā)生大的演變。光伏項(xiàng)目基本沿原河岸線布置，走向與原天然河流流向一致，建設(shè)后對(duì)工程河段河勢(shì)將會(huì)造成一定的影響，部分河岸形態(tài)將會(huì)發(fā)生改變，但河道本身能夠在較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)調(diào)整達(dá)到?jīng)_淤平衡。因此，旺村光伏項(xiàng)目實(shí)施后工程河段水力要素的改變對(duì)河段的河勢(shì)影響很小，河勢(shì)仍是穩(wěn)定的。

5 防洪影響分析評(píng)價(jià)

5.1 建設(shè)項(xiàng)目與相關(guān)規(guī)劃的關(guān)系分析

旺村光伏項(xiàng)目符合國(guó)家能源發(fā)展方向的要求，項(xiàng)目采用管樁基礎(chǔ)抬升光伏陣列，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水以下僅有樁柱位于水中，對(duì)行洪的影響非常小，河道壅水影響可以忽略不計(jì)，不影響周邊水利設(shè)施的正常使用，不會(huì)對(duì)本河段現(xiàn)有水利規(guī)劃帶來不利影響，符合《廣西梧州市城市防洪規(guī)劃報(bào)告》(2013—2030)相關(guān)要求。

5.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)符合性分析

旺村水電站總庫(kù)容4.68億m3，大壩及上游設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，大壩下游桂江河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，旺村光伏項(xiàng)目防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252—2017)及區(qū)內(nèi)的人口規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，旺村水電站大壩、下游河道及旺村光伏項(xiàng)目的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是合適的，符合相關(guān)規(guī)范要求。

5.3 對(duì)行洪及河勢(shì)影響分析

5.3.1 對(duì)河道行洪的影響分析

旺村光伏項(xiàng)目上游占用水庫(kù)庫(kù)容的比例均在3.1%以下，各設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最高壩前水位調(diào)節(jié)計(jì)算成果與現(xiàn)狀情況基本一樣，影響可以忽略不計(jì)。旺村水電站下游水位主要受西江水位頂托的影響，相同流量下下游水位隨著頂托水位升高而升高，項(xiàng)目建成后最不利過洪斷面面積減少3.5%，對(duì)下游水位影響較小。因此，項(xiàng)目的建設(shè)雖占用少量的行洪斷面，但對(duì)河道行洪影響較小。

5.3.2 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析

旺村光伏項(xiàng)目沿原河岸線進(jìn)行布置，河流走向與原天然河流流向一致，項(xiàng)目建設(shè)后對(duì)工程河段河勢(shì)將會(huì)造成一定的影響，部分河岸形態(tài)將會(huì)發(fā)生改變，部分河岸需進(jìn)行開挖及回填，但河道本身能夠在較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)調(diào)整達(dá)到?jīng)_淤平衡。因此，旺村光伏項(xiàng)目建成后工程河段水力要素的改變對(duì)本河段的河勢(shì)影響甚微，本河段的河勢(shì)仍是穩(wěn)定的。

5.4 對(duì)現(xiàn)有水利工程與設(shè)施的影響分析

旺村光伏項(xiàng)目位于旺村水電站管理區(qū)內(nèi)的兩岸堤岸上，岸線穩(wěn)定，工程建成后近堤水位、流速變化很小，不會(huì)對(duì)岸線及堤防穩(wěn)定產(chǎn)生影響。施工期對(duì)兩岸堤防及現(xiàn)有水利工程無影響。

5.5 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析

旺村光伏項(xiàng)目施工期為枯水期，項(xiàng)目不占用防汛堆料場(chǎng)，不影響防汛道路的通行，工程運(yùn)營(yíng)期和施工期對(duì)桂江防汛搶險(xiǎn)均無影響。

5.6 對(duì)第三方合法水事權(quán)益的影響分析

旺村光伏項(xiàng)目范圍內(nèi)無取水口、碼頭、港口，項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)航道和水電站影響很小。因此，本項(xiàng)目不會(huì)對(duì)河段第三人合法水事權(quán)益造成不利影響。

6 防治措施

6.1 建設(shè)項(xiàng)目影響防治措施

根據(jù)洪水影響分析評(píng)價(jià)，本工程符合相關(guān)規(guī)劃要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)選取合適，對(duì)行洪影響可忽略不計(jì)，對(duì)河道河勢(shì)無影響，對(duì)堤防安全及防汛搶險(xiǎn)無影響，不影響第三人合法水事權(quán)益。工程的建設(shè)和運(yùn)行對(duì)河道防洪基本沒有影響，不需要專門制定防治措施。

6.2 洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目影響防治措施

旺村光伏項(xiàng)目防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，防洪設(shè)計(jì)水位27.80m。項(xiàng)目用地范圍內(nèi)在高程27.80m以下總面積31997.49m2，占項(xiàng)目總用地面積的30%，淹沒水深約0～6.8m。因此，光伏組件下沿及各電氣設(shè)備安裝高程不應(yīng)低于27.80m。

7 結(jié) 語

綜合以上分析，旺村光伏電站實(shí)施，不違背《廣西梧州市城市防洪規(guī)劃報(bào)告》(2013—2030)中有關(guān)規(guī)定，對(duì)河道河勢(shì)、堤防安全、防汛險(xiǎn)無影響，河段的河勢(shì)是穩(wěn)定的，不需要制定防治措施。項(xiàng)目建設(shè)期要制定合理的施工方案和防洪措施，嚴(yán)禁施工材料亂堆亂放，嚴(yán)禁建筑棄渣棄于河道中；防止大面積擾動(dòng)土層，盡可能減輕對(duì)岸坡的影響；合理布設(shè)排水措施，防止可能產(chǎn)生的滲透破壞，確保防洪安全。