1、初溪水利枢纽工程可行性研究报告初溪水利枢纽工程可行性研究报告1 综合说明1.1概述初溪水利、枢纽工程位于增江下游，其坝址在增城市三江镇初溪村以下1km处的增江新开河段内，坝址距增城市中心8km，下游至增江出口约14km。增江是东江的一级支流，发源于广东省新丰县的七星岭，流经从化、龙门、增城，在坝址下游约14km处流入东江。增江流域集雨面积为31560km，干流河道长为203km，河道平均坡降为0.74,沿河有派潭河、二龙河等主要支流汇入。工程坝址以上集水面积2978km,占整个流域集水面积的94.2%，河长189km，增城市河段平均坡降为0.17。坝址上游已建有大中小型水库111宗，计有：大型
2、天堂山水库宗，中型白沙河、梅州、七星墩、百花林宗，小（一）型水库28宗，小（二）型水库78宗，总库容5.03亿m，兴利库容3.36亿m，控制集雨面积926.52km，占初溪坝址以上集雨面积的31.11%1.2工程建设的必要性初溪水利枢纽工程是经审定的增江流域规划方案中的增城梯级，是分期实施开发增江水资源的一个重要项目，是促进增城市城区开发和开发区经济发展的基础工程，也是省级农村能源综合建设试点所选定的项目。增城市是一个以盛产荔枝而闻名中外的历史名城，改革开放以来，社会经济发展很快，城区建设日新月异，人民生活水平逐年提高，群众对居住环境的要求越来越高，而作为贯穿于市中心的增江，却受到河槽下切的影
3、响而水位下降，使大片河滩荒地裸露，水环境容量大大减少，严重影响增城市区的生态环境和投资环境，为了加快城区建设开发步伐，以达到扩大内需，拉动增城市经济发展的目的，非常迫切也很有必要兴建初溪水利枢纽工程，壅高增江水位，形成人工湖泊，美化市区环境。1.3综合利用要求本梯级工程的开发目标是以城建、发电为主，结合城市供水、航运、灌溉、交通等综合利用的水利枢纽工程。2 水文2.1流域概况初溪水利、枢纽工程位于增江下游，其坝址在增城市三江镇初溪村以下1km处的增江新开河段内，坝址距增城市中心8km，下游至增江出口约14km。坝址右岸，距离增滩公路1km，往南距在建的增城新火车站7km；坝址左岸，北可沿增博围
4、堤顶经广汕公路到荔城，南可经塘口村通荔三公路。坝址处交通、通信、供电等条件均较优越。增江是东江的一级支流，发源于广东省新丰县的七星岭，流经从化、龙门、增城，在坝址下游约14km处流入东江。增江流域集雨面积为31560km，干流河道长为203km，河道平均坡降为0.74,沿河有派潭河、二龙河等主要支流汇入。增江干流自东北向西南流，河宽约100300m，没有明显的上、中、下游之分，水流比降变化也不大，河水常年清澈，只在洪水期较浑浊，悬移质含沙量不大，约0.10kg/m。沿河两岸为广东省农业较发达地区，工业比重不大，人口较多且集中，有可成片开发的滩地。工程坝址以上集水面积2978km,占整个流域集水
5、面积的94.2%，河长189km，增城市河段平均坡降为0.17。坝址上游已建有大中小型水库111宗，计有：大型天堂山水库宗，中型白沙河、梅州、七星墩、百花林宗，小（一）型水库28宗，小（二）型水库78宗，总库容5.03亿m，兴利库容3.36亿m，控制集雨面积926.52km，占初溪坝址以上集雨面积的31.11%(不计149宗小山塘)。2.2气象增江流域属亚热带气候，受东南亚季风影响很大，且处于低纬度地区，太阳辐射，日照时数多，平均气温高；气候炎热多雨，夏季绵长。工程所在地的气象站为荔城站（增城站）。荔城站于1958年12月设站至今，观测的主要项目有气温、蒸发、降雨、湿度、风向风力等。工程所在地
6、的主要气象特性为：气温：多年平均气温为21.6,平均最高气温为28.5，平均最低气温为12.1。极端最高温为38.2,极端最低温度为-4.5。夏季49月均气温为27。降雨：本流域属丘陵地区，年平均降雨量为1820mm，但年内分配不均，46月多季风雨，占全年降雨量的46.7，79月多台风雨，占全年雨量的36.27,其余103月降雨量只占全年的17.03。据中游南昆站实测，最大24h降雨量为480mm。蒸发：多年平均水面蒸发量在11402800mm之间，据增城站实测蒸发量资料统计，多年平均蒸发量为1232mm。湿度：流域内水汽充沛，湿度较大，平均相对湿度达84，极端最大相对湿度99。风向风力：夏季
7、多吹东南风和偏南风，冬季多吹北风和偏北风。多年平均风速2.5m/s，实测最大风速15m/s。2.3水文基本资料增江流域主要的水文、水位测站有：新家埔、麒麟咀、香溪、龙门和渡头站，以上五站均为国家级水文站，由省水文局管理。麒麟咀水文站离初溪坝址较近，位于坝址上游17km，于1954年4月设站至今已有45年的实测水文资料，并经过历年整编，精度可靠，可作为本工程设计的主要根据。在初溪坝址下游1.7km处设置有工程专用水位站一大江水位站，该站观测时间较短，仅有1992.11993.12的水位资料，但资料质量较好，精度较可靠，且离坝址较近，可用于工程设计。初溪水利枢纽工程上、下游主要水文测站情况如下表2
8、-1。表2-1 坝址上、下游水文站情况一览表站名站别集水面积（km）资料系列测验项目新家埔水位站31131951.6至今水位麒麟咀水文站28661954.4至今水位、流量、降水量、蒸发量香溪水位站14611960.1至今水位、降水量龙门水位站7771956.5至今水位、降水量渡头水文站4721958.7至今水位、流量、降水量大江专用水位站1992.11993.12水位2.4径流2.4.1径流系列及代表性分析麒麟咀站1955年4月起有较完整的径流资料，故该站的径流系列采用1955年4月1997年3月共42年。天堂山水库位于初溪坝址和麒麟咀站的上游，控制面积461km，总库容2.41亿m，于199
9、2年8月开始下闸蓄水，同年10月并网发电,该水库的运用对麒麟咀站的径流会产生一些影响，可研阶段曾根据天堂山水库的水文资料，对年、月径流进行了还原计算，并进行了统计分析，成果如表2-2。表2-2 麒麟咀站实测和还原年径流统计成果对比表 单位：ms统计系列n年平均枯水期平均汛期平均实测还原实测还原实测还原1993.41997.34127.3127.756.450.7198.1204.7可研阶段认为，天堂山水库1992年月下闸蓄水以来，对增江的枯水流量起到了一定的调节作用，建库以后麒麟咀站的实测枯水期平均流量比天然情况（还原后）增加5.7 m/s，相对增加11.2，但由于天堂山水库为年调节水库，因此
10、对年径流总量影响不大，1993年月1997年3月四年的实测和还原后的年平均径流量分别为127.3 m/s和127.7 m/s两者基本一致，因此在年径流频率计算时可采用实测系列进行分析计算。年径流实测系列见附表2-2。从年径流实测系列可见，本次设计采用的径流系列流量小于100 m/s的枯水年份有13年，其中包含特枯年份1963.41964.3（Q=40.6 m/s）,流量大于150 m/s的丰水年份有9年，约占径流系列的21.4，且径流系列已达42年，丰、平、枯各种典型的代表年俱全，具有较好的代表性。2.4.2径流计算初溪坝址位于麒麟咀水文站下游约17km，集雨面积2978km,比麒麟咀站的集雨
11、面积仅大3.76，且区间无大的支流加入，因此本工程的年径流分析计算主要对设计依据站（麒麟咀站）而进行，坝址的年、月径流由麒麟咀站用面积比直接搬家而得。年径流系列采用麒麟咀站1955年1997年3月的实测径流系列。统计参数采用矩法公式计算，频率曲线采用P-型。经复核后，麒麟咀参数站年径流频率计算成果如表2-3。 麒麟咀站年径流设计成果表2-3 单位m/s系列n均值CvCs/CvQp()10509097实测系列42120.80.302169117.277.362.3根据上表2-2的年径流频率计算结果，丰、平、枯三种典型的代表年以年水量接近P=10、P=50、P=90的设计值为原则，考虑到天堂山水库
12、运行的实际情况，代表年尽量在天堂山水库投入运行后的年份中选取，经比较分析后，选用1993年4月1994年3月（Q167.6 m/s），1995年4月1996年3月（Q 107m/s），1958年4月1959年3月（Q80.3 m/s）为丰、平、枯的代表年；其中1993年4月1994年3月和1995年4月1996年3月为天堂山水库投入运行后的年份，较能代表实际情况；P=90的枯水代表年在天堂山水库投入运行后的年份中找不到年水量较为接近的代表年，故在天堂山水库投入运行以前的年份中选取，枯水期流量与实际情况相比稍为偏小，可对电能计算成果略留余地。2.4.3坝址径流设计据前述，初溪坝址的径流由麒麟咀站
13、用面积搬家指数k=2978/2866=1.039求得，坝址的年径流设计成果如表2-4。 表2-4 初溪坝址年径流设计成果 单位：m/s系列n均值CvCs/CvQp()10509099实测系列42120.80.302.5167.49116.6979.7358.472.5 洪水2.5.1 暴雨特性增江流域特性地形属增江流域地形属丘陵盆地及中、低山地形，且临近南海，五、六月份受热带海洋气团的影响，使流域内常处于潮湿不稳定的状态，易于形成强度大、历时较长的降雨，46月为前汛期，主要是锋面雨；79月为后汛期，多为台风雨，实测最大24h降雨量376mm。2.5.2洪水特性增江流域洪水主要由暴雨形成，洪水特
14、点是水情复杂，遭遇多种，流量变率大，增江上游河床陡峻，又常为暴雨中心，暴雨下降后迅速汇集，中游河槽淤浅，容量少，形成洪水暴涨暴落；由锋面雨造成的洪水峰型较肥硕，涨水缓慢。由台风雨造成的洪水峰型尖瘦，变率大。年最大洪水一般发生在49月，一次洪水过程一般为35天。据麒麟咀站19551997年实测洪水的资料统计，年最大洪峰流量发生在五、六月份的次数有31次，占7.1。实测最大洪水发生在1959年月，麒麟咀实测洪峰流量4180m/s，重现期相当于50年一遇。麒麟咀站实测洪峰流量系列见附表2-5。附表2-5 麒麟咀站洪峰流量系列 单位：m/s年份洪峰流量年份洪峰流量1955181019761790195
15、611401977114019572340197864119589951979196019594180198021601960190019811930196112101982135019621770198317301963608198422001964156019851170196511001986164019663520198725301967128019881100196836201989125019691900199066319701260199137119711430199216101972132019931780197318601994110019743210199514601975
16、21801996800199715702.5.3设计洪水麒麟咀站的设计洪水可研阶段采用实测洪峰流量系列，考虑到上游天堂山水库已于1993年投入运行，为了使系列较为一致，本阶段采用系列1955-1997年进行对比分析，计算结果见（表2-6）表明。表2-6 麒麟咀、初溪坝址设计洪峰流量成果表站名nQCvCs/Cv0.20.330.51251020麒麟咀421677.60.484.05821.35401.95099.94546.34009.53288.12734.52180.9坝址17430.4846148.35612.65298.84723.64165.93416.32841.12266.02.5
17、.4施工洪水根据施工安排，施工导流标准为5年一遇（P=），施工分期为103月和94月，根据麒麟咀站实测洪水资料进行分期洪水频率计算，计算得洪峰流量（P=）分别为391 m/s和1030 m/s，用面积比的0.5次方搬至坝址得到本工程的施工洪水洪峰流量Q=398m/s（103月）和Q=1050m/s(94月)。2.6泥砂增江流域上游森林覆盖率较高，地面植被基本良好，水土流失不严重，中、下游人为破坏不大，悬移质含沙量不会高。坝址附近仅麒麟咀站有1954、1955、1956、1966、1967、1968等六年的泥沙资料，据统计，多年平均含沙量0.101kg/m，多年平均输沙量43.3万t/年，约3.
18、33万m/年。2.7 设计断面水位流量关系曲线本枢纽工程没有实测的水位流量资料，主要依据新测河道断面资料和麒麟咀、新家埔站的实测水文资料用水力学方法进行修正，高水部分参考增城市防汛手册所确定的防汛水位定线。坝址缺乏实测资料，大江水位站的实测点少，资料代表不足，对HQ的定线和精度要求仍有一定困难，因此，建议在可能的条件下对坝址实施水位、流量测量，以验证和提高坝址水位流量关系曲线的精度。 3 地址概况1.地质概况初溪水利枢纽工程地处小丘陵平原地区，钻探成果表明整个新开河段的土质比较清楚，坝址附近的土质大部分为第四纪花岗岩风化土。其自上而下分别为素填土、粉质粘土。中粗砂砾石层，基岩，坝址内未发现软土
19、夹层等不利地质现象，但砂砾层具强渗透性，属不良地质条件。岩层较完整，未发现较大规模的断层及破碎带。坝址场地内分布着两种类型地下水即第四纪及全风化中的空隙税合计严重的裂隙潜水。根据广东省地震烈度区划图本场区地震属6度区。天然建材，工程所需的砂料分别从坝址上、下游河道内开采，储量满足要求。土料从坝址右岸附近开采，石料分别从作案324国道附近的采石场以及坝址右岸下游增滩公路附近的石料场开采或购买，可以满足本工程所需。根据地质报告，地基允许承载力为190KN/M2。2.地形资料(略)3.地震本工程所在地区的地震基本烈度为6度，采用设计烈度亦6度，根据水工建筑物抗震设计规范SL203-P7本工程各项建筑
20、不进行抗震计算，仅适当采取结构及工程措施。4 工程任务和规模4.1工程建设的必要性初溪水利枢纽工程是经审定的增江流域规划方案中的增城梯级，是分期实施开发增江水资源的一个重要项目，是促进增城市城区开发和开发区经济发展的基础工程，也是省级农村能源综合建设试点所选定的项目。增城市是一个以盛产荔枝而闻名中外的历史名城，改革开放以来，社会经济发展很快，城区建设日新月异，人民生活水平逐年提高，群众对居住环境的要求越来越高，而作为贯穿于市中心的增江，却受到河槽下切的影响而水位下降，使大片河滩荒地裸露，水环境容量大大减少，严重影响增城市区的生态环境和投资环境，为了加快城区建设开发步伐，以达到扩大内需，拉动增城
21、市经济发展的目的，非常迫切也很有必要兴建初溪水利枢纽工程，壅高增江水位，形成人工湖泊，美化市区环境。4.2综合利用要求本梯级工程的开发目标是以城建、发电为主，结合城市供水、航运、灌溉、交通等综合利用的水利枢纽工程。4.2.1城市景观与生态环境初溪水利枢纽工程是增城市建设的一个重要组成部分，位于增城市区中心下游约8km，由于拦河闸坝的建成，使初溪至小楼的增江河段水位升高36m，形成长22km，平均宽200mm的人工湖泊，使干枯的城区河段保持一池清水，青山楼宇与绿水相辉映，景色怡人，这就大大美化增城的城区景观与生态环境，使一江两岸的土地升值，形成以增江河为中心的房地产地产开发热潮，促使城区的建设速
22、度和社会经济的发展。4.2.2发电通过拦河建坝，使原来1.0m左右的水位提高至6.5m在坝的上下游形成水头了落差，可进行水力资源开发。根据水能计算结果，装机容量6000kw，保证率P=90%时出力925kw，多年平均年发电量2888万kw.h 。4.2.3供水增江河段由于近年来河床挖砂而使水位下降，原砂糖水闸渐渐不能进水，县江因为失去进水而逐年淤积，致使增博围内的三江镇、沙庄街及石滩镇部分村庄的农田及居民缺水。通过兴建引水工程，可解决解决围内5.8万亩耕地和4万多人的用水问题。 4.2.4航运由于拦河闸坝壅高水位，使增江的初溪至小楼22km航道得到彻底的改善，提高通航能力。坝址以上由原来丰水期
23、只能通航50t船只，提高到全年能通航300t船只，跃升为V级航道。4.2.5交通拦河坝上结合架设公路桥，使增江两岸的郑田与塘口沟通，并使增滩路与荔三路的中段增加了横向通道，改善了这一地区交通条件。4.3正常蓄水位确定4.3.1梯级衔接要求据广东省增江流域规划复查报告（广州市水电局，1987年7月），正果一级闸前水位建议为14.0m，增城一级（初溪）闸前水位建议为7.0m，正果水电站工程为使上游龙门县白庙电站尾水不受回水影响，实施闸前水位为13.0m，最低尾水位为7.25m。考虑到初溪枢纽回水的影响，初溪闸前水位宜控制在7.0m以下，可研阶段从发电兴利、灌溉供水及美化城区环境等综合考虑，曾拟6.
24、0m，6.5m，7.0m三个闸前水位方案比较，以满足梯级衔接要求。4.3.2正常蓄水位的选择据可行性阶段的资料分析，正常蓄水位从6.5m增至7.0m时，淹没面积将大大增加，超过1200亩，淹没投资相应也大大增加，同时将增大对各围排水的影响，特别是影响到荔城镇的城市排水管网系统。牵涉面广，增加了处理的难度，因而从定性上排除了正常蓄水位7.0m的方案，仅从6.0m与6.5m两个方案进行比较。正常蓄水位技经指标比较见表4-1。表4-1 正常蓄水位技经指标比较表项目方案备注6.0m6.5m年平均发电量（万kwh）27272888均按6000kw装机计算，投资为方案比较阶段数，枢纽工程仅指拦河闸坝年发电
25、量增值（万kwh）161淹没面积（亩）79498052淹没面积增值（亩）103枢纽工程投资（万元）25842716工程总投资（万元）49625224投资增值（万元）262增值单位电度投资（元/kwh）1.627从上表可以看出，当闸前水位增加到6.5m，虽然淹没面积增加到103亩，枢纽工程增加工程投资132万元工程总投资增加262万元，增值单位电度投资为1.627元/kw.h，小于工程电站部分单位电度投资1.809元/kw.h，远小于广东省在建小水电单位电度投资，从经济上看是合理的。另外，若按上网电价0.4525元/KW.H.计算，年增加发电效益达到72.85万元，静态投资回收期只有3.6年，经
26、济指标相当优越。因此，综合水库淹没，主体工程投资及各种及各种经济指标后选用正常蓄水位6.5m是合理的。增城市城区街道及建筑ud地面高程一般为10m11.5m之间，荔城站多年平均最高洪水位为9.20m汛期警戒水位7.2m，初溪水利枢纽正常蓄水位为6.50m，推算至荔城站的回水约为6.5m回水位与增城市区的最低点面高程相差约3.5m 左右，远低于城区街道及建筑物的最低地面高程10.00m。据调查，目前城区排水支渠渠底高程（出口处）多数超过6.50m。河屋、夏街、雁塔三个电排站的起排水位7.00m，当初溪水利枢纽回水位为6.5m，时，对城区排水的自排能力基本上没有影响。综上所述，初溪水利枢纽工程正常
27、蓄水位为6.0m和6.5m其技术上都是可行的，但6.50m方案经济指标较好，故选定6.50m为本工程的正常蓄水位是合理的。4.4机组容量及运行机型的选择4.4.1电站的特点及运行方式方式的确定初溪水电站是增江下游的末端梯级，是一低水头径流式电站，靠闸坝壅高水位形成水头发电，电站的水头变化范围为4.5m-6.5m，电站最突出的特点是水头低，流量大。初溪电站的运行方式，对装机容量规模有一定的影响，若调峰运行规模可能大些，但调峰运行会损失一部分水头，相应发电量亦会减少，从而影响发电效益。从电站的实际情况来看，电站的工作位置，宜在基荷或必要时在腰荷运行，不参于电网调峰，尽量避免由于调峰运行所造成的电量
28、减少。本工程以城建、发电为主，兼顾船运，结合交通的综合利用工程。水库不具长时间调节性能，但上游天堂山水库、正果等梯级，按理可对下游梯级做有水力联系的补偿调节，但目前无法做到，所以仅根据机组运行特性和来水条件，确定电站的运行方式。（1）当上游来水流量小于250m/s，利用拦河闸闸门开度控制，泄放超过机组可以利用以外的流量，使电站保证正常蓄水位6.5m运行。（2）当上游来水流量大于250m/s，拦河闸闸门全开泄洪，停止发电，直到来水流量减少至250m/s以下，再用闸门控制来保证正常蓄水位发电。（3）电站日调节运行时，水库水位宜控制在5.72m以上，以免电站水头减少而损失电量，调节后要及时回蓄准备下
29、次或第二天调节。（4）根据坝址日平均流量统计，保证率P=90时，流量为22 m/s，P=0，流量为34m/s，而本电站单机流量为49.3m/s，故当枯水流量较少时，每天可集中一台机发电1016h。（5）本枢纽不设专用的入库水文站，闸坝泄洪和电站发电调度所需的流量资料采用麒麟咀水文站的资料。洪水调度过程如表-2。初溪枢纽洪水流量调度过程表 表4-2天然流量（m/s）库水位（m）发电流量（m/s）闸控泄量（m/s）Q147.96.5Q0147.9250恢复天然水位0QQ250回蓄至6.5147.9Q147.94.4.2电力电量发展要求据增城地区“九五”电力发展规划及2010年远景展望（增城市电力局），预测2005年、2010年最大负荷分别为55.33万kw和88.67万kw，电量要求分别为28.78亿kw.h和51.43亿kw.h，而全市现有自发电装机容量6.4万kw，年自发电量9540万kw.h，“九五”期间预计水火电装机容量为18.99万kw。因此无论近期、远期电力电量缺口都很大，需要省大电网调配
