吳全榮

(廣西國能水電開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530000)

旺村水電站水光互補光伏項目(簡稱旺村光伏項目)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)嗝妫斐呻娬旧舷掠嗡患傲魉侔l(fā)生變化，如果沒有充分分析論證項目實施對河道的影響，并采取針對性的措施，河道的運行就會存在安全風(fēng)險[1]，甚至?xí)l(fā)災(zāi)害[2]。因此，應(yīng)就洪水對建設(shè)項目可能產(chǎn)生的影響和建設(shè)項目對防洪可能產(chǎn)生的影響作出評價并提出防御措施[3]，減輕項目建設(shè)對河道及周邊設(shè)施的不良影響，這也是河道管理的重要內(nèi)容[4]。不同河道水文計算及防洪評價應(yīng)根據(jù)河道演變特征、河床、河勢等因素綜合考慮，當(dāng)有水文資料時洪水計算宜采用水文比擬法；無水文資料時可參考相鄰或相似水文資料，利用不同方法對比分析[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、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)庫容為0.994億m3；正常發(fā)電死水位17.00m，相應(yīng)庫容為0.84億m3，調(diào)節(jié)庫容0.154億m3；最低運行死水位13.50m，設(shè)計高水位28.31m，校核水位31.26m，校核水位總庫容4.68億m3；工程等別為Ⅱ等，規(guī)模為大(2)型，水電站裝機容量3×20MW。主要建筑物由左岸重力壩、溢流壩、發(fā)電廠房、船閘、門庫和右岸接頭土石壩組成。

旺村光伏項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)總裝機容量10MWp，項目采用分塊發(fā)電集中并網(wǎng)方案，將系統(tǒng)分成5個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)。

旺村光伏項目布置于旺村水電站左右兩岸一級臺階，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，為27.80m。

項目建設(shè)范圍屬于河道管理范圍，需開展防洪影響評價。

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個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1個社區(qū)、6個行政村，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)對旺村壩址到京南壩址之間河段進行了防護，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，防護標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇洪水。

3 洪水影響評價范圍與涉河項目建設(shè)原則

3.1 洪水影響評價范圍

旺村光伏項目為臨河建筑物，不影響洪泛區(qū)、滯蓄洪區(qū)，洪水影響評價范圍以洪水可能影響的建設(shè)項目區(qū)域確定，主要為項目涉及河岸的河段、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)劃報告》(2013—2030)和《旺村水電站水光互補光伏發(fā)電項目初步設(shè)計報告》，旺村光伏項目防洪標(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。

項目評價范圍內(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。旺村光伏項目位于大壩兩側(cè)及上下游岸坡上，其中左岸項目高于27.80m的30年一遇的洪水位不需要評價；只對右岸上游、下游壅水和沖刷進行分析。

3.2 涉河項目建設(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償所占的河道斷面。

4 防洪影響計算

4.1 上游壅水計算

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

表1 旺村光伏項目占用水庫庫容統(tǒng)計

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)計算原則，采用旺村光伏項目實施后的庫容曲線計算，各設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的最高壩前水位調(diào)節(jié)計算成果與現(xiàn)狀情況基本一樣。因此，旺村光伏項目的建設(shè)對旺村水電站上游的壅水影響可以忽略。

4.2 下游壅水計算

根據(jù)《廣西梧州市城市防洪規(guī)劃報告》(2013—2030)，桂江干流長洲段(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，旺村光伏項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 項目建設(shè)前后河道最不利過洪斷面對比圖

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，過洪斷面的減少對下游水位影響小于西江頂托的影響。旺村光伏項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，故光伏項目的建設(shè)對壩址下游20年一遇洪水的水位影響較小。

4.3 光伏陣列沖刷計算

當(dāng)發(fā)生30年一遇洪水時，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，光伏組件樁長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斷面作為典型斷面對天然河道沖刷深度進行計算(見圖2)。

圖2 沖刷計算典型斷面示意圖

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(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，光伏陳列不會因設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水沖刷而產(chǎn)生破壞(見表2)。

表2 典型斷面沖刷計算成果

4.4 河道演變分析

河道演變主要受地形、地勢、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)后對工程河段河勢將會造成一定的影響，部分河岸形態(tài)將會發(fā)生改變，但河道本身能夠在較短的時間內(nèi)自動調(diào)整達到?jīng)_淤平衡。因此，旺村光伏項目實施后工程河段水力要素的改變對河段的河勢影響很小，河勢仍是穩(wěn)定的。

5 防洪影響分析評價

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

旺村光伏項目符合國家能源發(fā)展方向的要求，項目采用管樁基礎(chǔ)抬升光伏陣列，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水以下僅有樁柱位于水中，對行洪的影響非常小，河道壅水影響可以忽略不計，不影響周邊水利設(shè)施的正常使用，不會對本河段現(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

旺村水電站總庫容4.68億m3，大壩及上游設(shè)計洪水標(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)濟發(fā)展水平，旺村水電站大壩、下游河道及旺村光伏項目的洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是合適的，符合相關(guān)規(guī)范要求。

5.3 對行洪及河勢影響分析

5.3.1 對河道行洪的影響分析

旺村光伏項目上游占用水庫庫容的比例均在3.1%以下，各設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的最高壩前水位調(diào)節(jié)計算成果與現(xiàn)狀情況基本一樣，影響可以忽略不計。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，項目建成后最不利過洪斷面面積減少3.5%，對下游水位影響較小。因此，項目的建設(shè)雖占用少量的行洪斷面，但對河道行洪影響較小。

5.3.2 對河勢穩(wěn)定的影響分析

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

5.4 對現(xiàn)有水利工程與設(shè)施的影響分析

旺村光伏項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，不會對岸線及堤防穩(wěn)定產(chǎn)生影響。施工期對兩岸堤防及現(xiàn)有水利工程無影響。

5.5 對防汛搶險的影響分析

旺村光伏項目施工期為枯水期，項目不占用防汛堆料場，不影響防汛道路的通行，工程運營期和施工期對桂江防汛搶險均無影響。

5.6 對第三方合法水事權(quán)益的影響分析

旺村光伏項目范圍內(nèi)無取水口、碼頭、港口，項目的建設(shè)對航道和水電站影響很小。因此，本項目不會對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)項目影響防治措施

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

6.2 洪水對建設(shè)項目影響防治措施

旺村光伏項目防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，防洪設(shè)計水位27.80m。項目用地范圍內(nèi)在高程27.80m以下總面積31997.49m2，占項目總用地面積的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，旺村光伏電站實施，不違背《廣西梧州市城市防洪規(guī)劃報告》(2013—2030)中有關(guān)規(guī)定，對河道河勢、堤防安全、防汛險無影響，河段的河勢是穩(wěn)定的，不需要制定防治措施。項目建設(shè)期要制定合理的施工方案和防洪措施，嚴禁施工材料亂堆亂放，嚴禁建筑棄渣棄于河道中；防止大面積擾動土層，盡可能減輕對岸坡的影響；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。