（云南润晶水利电力工程技术股份有限公司   650011）

摘要：本文论述了会泽县毛家村水电站水资源综合利用后取得的效果，开展水电站水资源综合利用工程，效益好，充分利用水资源，具有推广价值。

关键词：水电站水资源综合利用

1.概况

1.1.项目区概况

会泽县位于云南省东北部、金沙江东岸、曲靖市西北部，地处东经103°03′～ 103°55′、北纬25°48′～27°04′之间。东邻宣威市、贵州省威宁县，南与沾益县、寻甸县毗邻，西接东川区、巧家县，北与鲁甸县接壤。县境东西最大横距84km，南北最大纵距138km，国土面积5854km²，山区占95.7%。县城金钟镇，海拔2120m，距曲靖市区187km，距省会昆明205km。

会泽县属云南省有名的“旱区”之一，加之近三年来云南省降雨偏少，旱情愈加严重，导致该县农作物遭受了严重旱灾，部分地区人畜饮水十分困难。

拟建毛家村水电站水资源综合利用工程一期主要为输水管（渠）系工程，取水口位于已建毛家村水库（总库容5.2亿m³，大（二）型）库区取水，先通过969.541m隧洞输水后接管道及输水隧洞，至会泽县城，首先分水至金钟、会泽两水厂供会泽县县城城镇居民用水，之后沿已修建的金钟大沟输水至韩家砂坝会泽县高级中学附近分水，通过倒虹吸横穿会泽盆地，输水至盆地北东侧的耗子山附近，倒虹吸长6027.7m；其余沿已建的金钟大沟输水至闸上。取水口取水流量为2.35m³/s。

1.2.毛家村水库概况

毛家村水库位于会泽县以礼河上游，水库大坝高80.5m，坝顶高程2230.5m，坝轴线长467m，底宽491m，顶宽8m，水库径流面积868km²，是世界第二，亚洲第一土坝。水库正常蓄水位2227m，死水位2180m，总库容5.2亿m³，其中调洪库容0.92亿m³，死库容0.2亿m³，兴利库容4.44亿m³（1997年实测），是调节以礼河四个梯级水电站发电用水的龙头水库，以礼河梯级电站装机容量32.4万kW。水库除发电外，兼顾了金钟坝区生产生活及农田灌溉供水，同时还利用东方红大沟为小江流域的大村子、焦家坪、小坪子等地农田灌溉，年设计供水量3000万m³。

1.3.工程建设的必要性

会泽县为云南省人口较多的县，近年来会泽县经济发展迅速，但水资源开发利用却相对滞后，原因是会泽县经济落后，加之辖区内山区面积占国土面积的95.7%，区内地形、地质条件复杂，少有修建中型水利工程的条件，水资源开发利用困难。会泽县现状开发利用的水资源仅占水资源总量的4.92% ，远低于全省18%及曲靖市11.5%的水平，供水不能满足经济社会发展要求，经济增长、社会进步与水资源供需矛盾将更加突出。

毛家村水电站水资源综合利用一期工程受水区有会泽县县城、工业园区和金钟坝子2.67万亩农田。工程建设符合地方产业政策和发展规划，有利发挥当地资源优势，促进经济发展和农民增收，缓解本区人饮、城市工业缺水问题。

据金钟坝区2030年水土平衡成果，2030年金钟坝区将缺水2591万m³，其中城镇生活缺水980万m³,农村生活缺水172万m³，工业缺水336万m³，农业缺水1103万m³。农业缺水主要为金钟大沟灌区。通过对坝区周边水源进行调查，位于坝区南面的毛家村水库可作为未来金钟坝区的主要供水水源，毛家村水库总库容 5.2亿m³，兴利库容4.44亿m³,多年平均流量15.9m³/s，具有水量大、水质优，相对位置高的优势。通过毛家村水库引水，能够从根本上解决金钟坝区内城镇、工业和农灌用水紧缺的矛盾，兴建毛家村水电站水资源综合利用一期工程是十分必要的，也是可行的。

2.工程布置及建筑物

1.

2.

2.1.工程等别和建筑物级别

毛家村水电站水资源综合利用一期工程引水流量为2.35m³/s，按照《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）的规定，工程为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。取水建筑物（毛家村输水隧洞）由于受毛家村水库影响较大，按水库标准选取，为2级建筑物；其他建筑物及临时建筑物为5级。

2.2.防洪标准

根据《防洪标准》（GB50201—94）和《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—99）有关规定，并考虑到本工程的重要性，按10年一遇洪水设计。

2.3.地震烈度

根据1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），地震动峰值加速度为0.2g，地震动反应谱特征周期为0.4s，本工程区地震基本烈度为Ⅷ度。本工程地震设防烈度定为Ⅷ度。

2.4.水文气象

根据会泽气象站的资料统计，全县多年平均气温13.6℃，最热月平均最高气温20℃（7月），最冷月平均气温5.6℃（1月），极端最高气温31.4℃（1958年6月1日），极端最低气温－17.0℃（1977年2月10日）。年日照2100.2小时，年平均太阳辐射总量为133.438千卡/cm2，日照率47.0%；多年平均无霜期215天；多年平均最大风速17.9m/s；多年平均蒸发量1918mm（20cm蒸发皿）；多年平均降水820mm。

2.5.工程布置方案

2.5.1.取水方案

毛家村水库右岸山体新建长969.514m的输水隧洞，从水库取水，输水供下游农田灌溉、居民生活用水及工业用水。

2.5.2.取水高程

毛家村水库正常蓄水位2227.0m，死水位2180.0m，取水口高程拟定在水库正常蓄水位和死水位之间。若取水口高程过低，则取水建筑物施工时须将水库水位降至该高程以下，影响水库蓄水，造成水资源浪费。若取水口高程较高，则供水保证率小。根据1972年～2011年水库运行最低库水位记录，历年水库运行水位最低为2185.98m（2010年），历年水库运行最低水位时间为5～7月份。由云南省水利厅、省经济委员会、云南电网公司联合以云水发〔2006〕16号文明确毛家村水库发电控制水位2188以上。故确定该引水工程最低取水高程为2188.00m，高于死水位8m。根据拟建输水隧洞直径及必要的淹没水深，输水隧洞进口底板高程定为2184.50m。

2.5.3.输水线路

输水线路从毛家村水库右岸山体新建969.514m的输水隧洞，然后经新建长4555.756m管道输水至小乌龙隧洞，并改造小乌龙隧洞，小乌龙隧洞后新建长5394m输水管道，输水至金钟水厂及会泽水厂。自会泽水厂后采用明渠输水，根据设计流量对原渠道断面进行复核后改建，改建渠道长7312.0m，在通过会泽坝区农田区采用长6072.7m的倒虹吸分水至耗子山，供沿线的农田灌溉及工业用水。

输水线路总长24509.97m，包括：新输水隧洞一座，长969.514m；改建输水隧洞(小乌龙隧洞)一座，长206m；新建输水管线，9949.756m；改建输水渠道，长7312.0m，新建倒虹吸，长6072.7m。

2.6.主要建筑物设计

2.6.1.输水隧洞

（1）进口明渠段（D0-013.50～0+000.00）：进口明渠段长13.5m，进口底板高程2184.5m，进口底宽由5.0m渐变至1.8m，边墙高由0.5m渐变至2.7m。 底板及边墙均采用M7.5浆砌石衬砌，衬砌厚度40cm。

（2）有压洞身段Ⅰ（D0+000.00～0+108.00）：段长108.0m，纵坡比0.005，断面型式为圆形，断面尺寸为最小施工断面，即直径1.8m。输水隧洞进口设拦污栅，D0+001.50～0+004.50m为渐变段，由1.8×1.8m矩形渐变为直径1.8m的圆形断面。D0+102.00～D0+108.00m为渐变段，由直径1.8m的圆形断面渐变为1.5×1.5m的矩形断面接闸室。隧洞采用40cm厚的C25钢筋混土衬砌。

（3）竖井闸室段（D0+108.00～0+115.60）：段长7.6m，闸室底板高程2183.99m，竖井顶部高程2230.50m（与坝顶高程同），竖井闸室高47.98m，竖井宽3.9m、长4.0m，采用C25钢筋混凝土衬砌。在竖井布置一道事故检修闸门，闸门孔口尺寸为1.5×1.5m，在竖井后边墙设直径为0.4m的通气孔。并在闸门位置设置充水阀，充水阀直径20cm。

（4）有压洞身段Ⅱ（D0+115.60～D0+956.364）：段长834.7649m，纵坡比0.005，断面型式为圆形，断面尺寸为最小施工断面，即直径1.8m，在D0+115.600～D0+120.600m由1.5×1.5m的矩形断面渐变为直径1.8m的圆形断面，在出口处接输水管道。隧洞采用40cm厚C25钢筋混土进行衬砌。

2.6.2.小乌龙隧洞

已建的小乌龙输水隧洞位于金钟大沟前段，总长206m，为无压输水隧洞，断面型式为城门洞型。本阶段拟对小乌龙输水隧洞进行改造，将输水隧洞改建为有压隧洞，即拆除原隧洞浆砌石改用钢筋混凝土衬砌，断面型式由城门洞型改成圆形，内径为1.8m。

小乌龙隧洞全长206m，纵坡比0.001，进口高程2178.519m，出口高程2178.313m，改建为有压洞后断面型式为圆形，直径1.8m，采用40cm厚C25钢筋混土进行衬砌。

进出口分别设渐变段，进口渐变段直径由1.5m渐变为1.8m；出口渐变段直径由1.8m渐变为1.4m后接输水管道。

2.6.3.输水管道

输水管道起点接毛家村输水隧洞出口，然后沿毛家村水库上坝公路输水至小乌龙电站取水坝后沿小乌龙电站引水渠道渠首输水至渠道末端，在原小乌龙提水泵站输水至金钟大沟直至马武村，沿线分水至金钟水厂、会泽水厂，在马武村附近分水至以北的耗子山。该方案输水线路总长24509.97m，根据本项目的实际情况综合考虑，管道全线采用明管及埋管结合的方式进行铺设。分段叙述如下：

（1）1#管（G0+000.000～ G1+345.756），总长1345.756m，管径1.5m，输水管道起点接毛家村输水隧洞出口，然后顺山体至毛家村水库上坝公路，最后至小乌龙电站取水坝。该段管道采用明铺架空式布置。

（2）2#管（G1+345.756～G4+142.756），总长2797m，管径1.5m，该段管道走向沿小乌龙电站引水渠至渠道末端。此段管道采用渠底埋管方式铺设，埋管为球墨铸铁管，管径1.5m。

（3）4#管（G4+142.756～G4+555.756），总长413m，直径1.5m，该段管道从小乌龙电站引水渠末端至小乌龙隧洞进口，管道沿金钟大沟方向布设，该段管道采用明铺架空式布置，管径1.5m。

（4）5#管（G4+761.756～G10+155.756），总长5394m，管径1.4m，该段管道沿小乌龙输水隧洞出口后沿已建金钟大沟铺设至会泽水厂，将该段管道采用明铺架空式布置，管径1.4m。

（5）其他

1）放空闸阀

本工程输水管线路较长，在管线低凹处设置5个放空阀，可在管道检修的时候排空管道中的余水，查找故障及检修。

放空管采用DN400钢管，与供水主管连接，轴线与主管轴线夹角90度，排空管上设置DN400闸阀进行控制。

2）排气阀

长距离输水管应在适宜位置设置排气阀，以便排除带入管道内的空气，保证管道内的水体及管道平稳运行，对水流畅通有积极的促进作用。本工程的排气阀设在输水管道的凸起点和长距离无突起点的管段设置8个排气阀，规格为DN25排气阀。

3）分水阀

输水管道线至金钟水厂和会泽水厂，在此处设置DN500减压、分水阀分水至金钟水厂和会泽水厂。

4）节制阀

由于管线较长，沿线分水口较多，为防止管道在后部分检修或特殊情况下不影响整个管道的供水，在管道沿线设置节制阀。在节制阀后部分管道检修是前部分仍可经常供水。由于毛家村水库水位变化比较大，水库在高水位运行时，管道出口水压较大，同时为控制灌溉水量，因此会泽水厂后段（G10+155.756）设置一道DN1400减压、节制阀。

5）镇墩

管道平面及立面转弯处必须设置镇墩，以保证管道的整体稳定性，平直段每100m应设置1个镇墩。镇墩包裹厚度0.6m。镇墩均为C15钢筋混凝土结构，尽量将镇墩基础置于基岩。

6）支墩

为了支撑钢管，降低钢管的弯曲应力，并为钢管焊接提供施工条件，在两镇墩之间间隔设置支墩，支墩间距8m，支墩采用滑动支座。

7）伸缩节

为有效消除温度变化导致管道轴向伸缩产生的应力，输水明钢管应分段设置伸缩节，降低管道轴向应力导致的变形。镇墩后1m设置伸缩节。球墨铸铁埋管段，受温度影响变形较小，不需设置伸缩节。

8）进人孔

为方便管道的检修，在管道上设置检修进人孔。

9）加劲环

为保证钢管道的抗外压稳定，输水管道外壁设置加劲环，间距2.0m，加劲环厚16mm，高160mm。

10）止推环

为阻止钢管轴向移动，在镇墩处钢管外壁设置止推环，止推环高150mm，厚20mm。

11）阻水环

为了防止隧洞与管道结合处渗水，延长渗径，在新建隧洞出口及小乌龙隧洞进、出口位置各设置两道阻水环，阻水环高150mm，厚12mm。

12）涵管

在明钢管过冲沟处设置涵管，涵管为水泥管，直径1.0m。

2.6.4.输水渠道

原金钟大沟浆砌石衬砌，砂浆抹面，本次复核过水断面不能满足设计要求，本着充分利用已建水利工程、节省投资的原则，本阶段拟对金钟大沟进行改建，根据水力计算的成果，拟加高渠道，在渠道两侧边墙浇筑30cm高的C15混凝土，因渠道线路较长，为了保证水质，在渠道顶部做C20钢筋混凝土盖板，盖板厚10cm，对改建渠道段采用M10砂浆抹面。改建后渠道的断面如下：Q 0+000.00m～Q4+743.21m段断面采用1.2m×1.5m（宽×高）、Q4+743.21m～Q7+312.00m段断面采用1.0m×1.3m（宽×高）。

3.经济评价

工程所有国民经济评价指标都符合《规范》要求的评价准则，在经济上是合理的，效益是显著的，对国民经济的贡献是很大的，敏感性分析无论是单因素浮动还是多因素同时浮动时，国民经济评价指标也都达到《规范》要求的评价准则，工程具有一定的抗风险能力，在经济上不但是合理的，也是较为可靠的。

本工程的新建由于削减了下游电站的供水量，一定程度上对下游电站的发电量会产生影响，根据工程建设对取水电站的影响，计算得以礼河一至四级水电站损失发电量为3000万KWh，均为枯期电量。但是根据项目新建后给当地工农业带来的效益相比，水电站水资源综合利用工程的效益是很显著的。

按供水成本核定的“新水新价”计算财务收益，工程具有一定的盈利能力，可做到保本微利维持再生产。

此外，工程的兴建还有许多不易定量的社会效益，对该地区的经济发展起着十分重要的作用，建议尽早兴建。

4.工程建设对电站的影响

毛家村水库为大（2）型水库，多年平均径流量5.01亿m³，毛家村水电站水资源综合利用一期工程供水量为2591万m³，仅占水库多年平均径流量的5.2%。毛家村水电站装机16MW，发电主要集中枯期11月～5月。经调查，毛家村水电站2007～2011年年均发电量4813万kW.h，均为枯期电量。毛家村引水工程建成引水后，年均发电量将减少323万kW.h，占2007～2011年年均发电量的6.7%，工程取水毛家村水库电站影响较小。同时工业生产、城市综合用水按75%回归，可回归水量987万m³，农业灌溉按25%回归，可回归水量276万m³，则年可回归水量1262万m³，占下游水槽子电站（以礼河二级站）多年平均径流量54330万m³的2.3%，水槽子电站装机17.5MW，发电主要集中枯期11月～5月，2007～2011年年均发电量6288万kW.h，均为枯期电量，毛家村引水工程建成引水后，考虑城市、工业及农业用水回归后，年均发电量将减少186万kW.h，仅占2007～2011年年均发电量的3%。以礼河三级站装机144MW，发电主要集中枯期11月～5月，2007～2011年年均发电量47155万kW.h，均为枯期电量，毛家村引水工程建成引水后，年均发电量将减少1318万kW.h，仅占2007～2011年年均发电量的2.8%。以礼河四级站装机144MW，发电主要集中枯期11月～5月，2007～2011年年均发电量41755万kW.h，均为枯期电量，毛家村引水工程建成引水后，年均发电量将减少1173万kW.h，仅占2007～2011年年均发电量的2.5%。

总体上看，以礼河四个梯级电站2007～2011年年均总发电量105412万kW.h，毛家村引水工程建成引水后，整个梯级电站年均发电量将减少3000万kW.h，占2007～2011年年均发电量的2.8%。工程取水对以礼河水资源影响较小，所取用水量对下游电站影响较小。

5.大坝安全评价

2.7.工程布置对毛家村大坝的影响

根据《水库工程管理设计规范》SL106-96，毛家村水电站大坝 的保护范围为坝轴线上游350.0m。毛家村水电站水资源综合利用一期工程取水口距离大坝坝轴线650.0m，大于大坝的保护范围。且取水口距离以礼河一级电站引水隧洞取水口280.0m，隧洞轴线距大坝帷幕灌浆轴线大于600.0m，隧洞进口施工断面仅为1.8×1.8m，施工开挖过程中采用小炮爆破，其爆破震动不会对毛家村大坝安全造成影响。根据工程经验，工程运行期及施工期均不会影响大坝的安全运行。

2.8.对毛家村水库大坝的防洪安全影响

毛家村水电站水资源综合利用一期工程取水口枯期施工时根据毛家村水库规定的最低运行水位降至2188.0m，工程施工完全不改变水库原有的调度运行方式，增加防洪安全。因此，对水库防洪安全及下游梯级电站的运行均不产生任何影响。

2.9.对毛家村水库库岸稳定的影响

水库周边地形总体相对较陡，地形坡度一般为30°～40°的陡坡，岸坡大多基岩出露，岩体走向与河谷轴向交角较大，为横向谷。右岸山体总体处于稳定状态，根据近50年的运行，岸坡再造基本完成，未见大规模的坍塌和滑坡。故水库库岸总体处于稳定状态。输水隧洞进口位于水库右岸，进口横向开挖宽度5.0m，开挖边坡为1:1，开挖高度10.0m，输水隧洞开挖边坡采用挂网喷锚支护。因此毛家村水电站水资源综合利用一期工程输水隧洞的建设不会对毛家村水库近坝库岸稳定造成影响。