陜西榆林無定河全線綜合整治水能利用設(shè)計

劉 拓

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西 西安 710001）

0 前言

無定河是黃河的一級支流，是榆林人民的母親河。其發(fā)源于榆林市白于山長春梁北麓，流經(jīng)內(nèi)蒙古鄂爾多斯市、陜西榆林和延安兩市，在清澗縣河口村匯入黃河。全長491.2 km，流域面積30261 km2。榆林境內(nèi)河長442.8 km，流經(jīng)定邊、靖邊、橫山、榆陽、米脂、綏德、清澗7 個縣區(qū)；流域面積20302 km2，涉及子洲、神木、佳縣在內(nèi)的10 個縣（區(qū)、市）。沿途納流域面積1000 km2以上的重要支流共有5 條，分別是海流兔河、蘆河、榆溪河、大理河和淮寧河。

無定河在秦漢以前稱奢延河，南北朝時期稱夏水、朔方水，唐五代以來，因其河道無定、淺深無定、水量無定、清濁無定，故有恍惚（忽）都河和無定河之名。它從梁峁溝澗區(qū)出發(fā)，流過沙漠干旱區(qū)一路向北流經(jīng)陜蒙交界的毛烏素沙地南緣，到內(nèi)蒙古巴圖灣折而向東，穿越黃土丘陵溝壑區(qū)至榆林魚河堡轉(zhuǎn)向東南流，迂回曲折，蜿蜒南下，呈“幾”字形流淌在榆林大地上，仿佛一位慈祥的母親，張開溫暖的雙臂，滋養(yǎng)著全市61%的人口，覆蓋80%以上的糧食產(chǎn)地，GDP 總量占到全市的42%。

無定河流域是榆林市的城鎮(zhèn)人口聚集地、產(chǎn)業(yè)發(fā)展集中帶、交通骨干樞紐區(qū)、生態(tài)平衡基準(zhǔn)面、供水水源承載區(qū)、核心文化景觀區(qū)，占據(jù)著十分重要的戰(zhàn)略地位。隨著全市經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，無定河水安全也呈現(xiàn)出新老問題相互交織的嚴峻形勢，水量急劇減少、水質(zhì)日趨惡化、防洪能力下降、水土流失嚴重、岸線管理不規(guī)范等諸多問題，嚴重影響河流生命、流域生態(tài)、民生福祉和經(jīng)濟發(fā)展，迫切需要綜合整治。

1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

無定河在榆林市境內(nèi)的干流河長為442.8 km，落差589 m，多年平均流量36.5 m3/s。境內(nèi)流域水能理論蘊藏量209.0 MW，其中干流理論蘊藏量163.8 MW，技術(shù)可開發(fā)量裝機容量43.3 MW，經(jīng)濟可開發(fā)量裝機容量43.30 MW，已、正開發(fā)量裝機容量15.75 MW。

無定河干流崔家灣以下基本為峽谷段，河槽基巖裸露，跌水急流間斷可見，河床比降較陡，落差逾170 m，河谷狹窄，谷寬80 m～120 m，兩岸石壁陡峻，具備建設(shè)水電工程的有利條件，為水能開發(fā)的重點河段。

該河段設(shè)有白家川水文站，控制流域面積29662 km2，本次設(shè)計方案采用該水文站資料。根據(jù)水文資料顯示，白家川水文站多年平均徑流量8.62 億m3，平均流量27.33 m3/s。根據(jù)無定河白家川（川口）水文站實測泥沙資料分析，懸移質(zhì)多年平均輸沙量2.12 億t，年平均推移質(zhì)輸沙量為0.42 億t，白家川水文站站址處多年平均輸沙量為2.54 億t。

該河段處于祁呂賀蘭山字型頭灶馬蹄形盾地與新華夏第三沉降帶伊陜盆地陜北向斜復(fù)合部位，基巖為古生代和中生代沉積巖，中生代巖層出露很多，二、三迭系地層為一套膠結(jié)較好的砂巖，區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系沙巖，產(chǎn)狀近似水平。本區(qū)褶皺、斷層少見，第四紀(jì)以來，本區(qū)地殼以震蕩性上升為主，侵蝕下切強烈，溝谷發(fā)育，形成黃土丘陵溝壑地形。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），該區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。

截止目前，榆林市無定河干流自上而下已建成王圪堵水庫壩后電站、響水電站、綏德電站和東風(fēng)電站等4 座，除王圪堵水庫壩后電站為水庫電站外，其它三座為引水式電站，均建成于六、七十年代，目前仍在正常運行。王圪堵水庫壩后電站位于水庫壩后右岸，最大引水發(fā)電流量13.0 m3/s，最小引水流量8.82 m3/s，電站保證出力1575 kW，總裝機3750（3×1250）kW，年均設(shè)計發(fā)電量1940 萬kW·h。東風(fēng)電站裝機容量6000 kW，年均發(fā)電量3200 萬kW·h，是目前榆林市境內(nèi)最大的水力發(fā)電站。無定河干流已成電站主要指標(biāo)見表1。

表1 榆林市無定河干流已成電站主要指標(biāo)表

2 設(shè)計思路

1）是堅持人水和諧，科學(xué)發(fā)展。妥善處理小水電開發(fā)與河流生態(tài)保護的關(guān)系，實現(xiàn)小水電規(guī)劃、建設(shè)、運行與管理各階段全過程的綠色化。

2）是堅持因地制宜，分類推進。充分考慮各地實際，新建小水電站要嚴格從源頭預(yù)防、不欠新賬；已建成小水電站要抓緊治理存在的生態(tài)環(huán)境問題、多還舊賬。

3）是堅持激勵約束并舉，兩手發(fā)力。制定有利于綠色小水電建設(shè)的政策措施，同時加強過程嚴管、損害嚴懲、責(zé)任追究。

4）是堅持政府引導(dǎo)，多方參與。政府制定綠色標(biāo)準(zhǔn)，完善法規(guī)政策，水電站業(yè)主履行實施主體責(zé)任，發(fā)揮社會組織和公眾監(jiān)督作用。

水能資源要堅持適度開發(fā)、綜合利用、統(tǒng)籌兼顧及開發(fā)與保護并重的原則，正確處理水電開發(fā)與生態(tài)保護的關(guān)系，堅持生態(tài)優(yōu)先：

①對所有在依法劃定的自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)及確定的禁止開發(fā)區(qū)域以及瀕臨、珍稀、特有保護動植物的重要生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)的河流，不再規(guī)劃電站。

②對綜合利用水利樞紐工程附屬電站及利用原有水利工程功能改變或挖潛建設(shè)的水電站，優(yōu)先開發(fā)。

③對原有規(guī)劃電站，因移民、淹沒損失大的電站，可調(diào)整河流的開發(fā)方式，促進河流開發(fā)。

④優(yōu)先規(guī)劃梯級龍頭水電站，提高水資源利用效率及流域開發(fā)整體效益。對主要以引水式水電站開發(fā)的河流，充分論證各梯級的關(guān)系，以減少脫流的長度。

⑤優(yōu)先規(guī)劃具有旅游、生態(tài)功能的水電站，實現(xiàn)水電站更多的社會功能，以帶動區(qū)域經(jīng)濟社會的快速發(fā)展。

⑥統(tǒng)籌考慮干支流、上下游水電開發(fā)與生態(tài)保護問題，做好干流開發(fā)和支流開發(fā)規(guī)劃的有機銜接。

3 水能設(shè)計

陜北區(qū)域以生態(tài)環(huán)境治理和保護為重點，結(jié)合陜北光伏、風(fēng)電建設(shè)，因地制宜開發(fā)水電，努力實現(xiàn)水、光、風(fēng)互補；同時開展已建水電站技術(shù)改造，增加有效出力；結(jié)合水資源綜合利用，建設(shè)壩后電站，為目標(biāo)為能源化工基地和城鄉(xiāng)居民用水服務(wù)，提高水能資源利用率。

根據(jù)2016 年完成的《陜西省小水電開發(fā)利用規(guī)劃》（修編），榆林市無定河干流規(guī)劃電站梯級順序依次為：王圪堵水庫壩后（已成）、響水（已成）、綏德（已成）、李家坬、崔家塌、川口、王宿里和東風(fēng)（已成）等8 座電站，總裝機容量42.7 MW，年發(fā)電量18349 萬kW·h。由于規(guī)劃的王宿里電站位于古賢水庫回水區(qū)，目前，將原李家坬～王宿里4 級調(diào)整為李家坬、東方紅和新川口3 級。據(jù)此，本次設(shè)計新建3 座水電站，新增裝機31.05 MW，年新增發(fā)電量11963 萬kW·h，擬建電站主要指標(biāo)見表2。榆林市無定河干流水電梯級縱剖面圖見圖1。

表2 榆林市無定河干流規(guī)劃電站主要指標(biāo)表

圖1 榆林市無定河干流水電梯級縱剖面圖

4 結(jié)論

1）以生態(tài)優(yōu)先為原則，建設(shè)綠色小水電為基本要求，開發(fā)水能資源。

2）以民生水電、平安水電、綠色水電、和諧水電為水能資源開發(fā)利用終極目標(biāo)，初步形成水能資源開發(fā)利用建設(shè)以水生態(tài)文明建設(shè)為主線的新格局，建成與小康社會相適應(yīng)的水安全保障體系，促進榆林市經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

3）通過水能資源合理規(guī)劃、科學(xué)規(guī)劃、有序開發(fā)等措施，將水電工程對生態(tài)環(huán)境的負面影響降至最低程度，使河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于良好狀態(tài)。實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益與生態(tài)效益相統(tǒng)一。