扈曉雯，湯 暘，芮德繁

（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014）

1 閩江流域航運(yùn)概況

閩江為福建省發(fā)展內(nèi)河航運(yùn)的主要河流，目前流域內(nèi)有沿富屯溪及沙溪的鷹廈鐵路、沿建溪的橫南鐵路和沿閩江干流的外福鐵路為骨干的運(yùn)輸網(wǎng)，同時(shí)流域內(nèi)公路交通發(fā)達(dá)。近年來(lái)，在交通部和福建省政府的重視與支持下，水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)得到了明顯加強(qiáng)，沙溪上先后興建了多座船閘，永安市至南平市145.8 km航道已達(dá)V級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。富屯溪上也先后興建了多座船閘，順昌市至南平市60 km航道已達(dá)V級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，邵武市至順昌市98 km航道已達(dá)VII級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。建溪上的建甌市至南平市67 km航道也已達(dá)V級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。閩江干流自1996年建成水口樞紐，并對(duì)水口樞紐下游礙航險(xiǎn)灘進(jìn)行整治后，水口水電站樞紐至福州市84 km航道除部分河段外，已基本達(dá)到IV級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，福州市至梅花出海口航道達(dá)I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2萬(wàn)t巨輪可以乘潮進(jìn)出福州港。

根據(jù)《福建省內(nèi)河航運(yùn)規(guī)劃》成果，閩江流域內(nèi)河航道：2010年貨運(yùn)量1 745萬(wàn)t，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量13.8億t·km；2020年貨運(yùn)量2 210萬(wàn)t，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量19.5億t·km。閩江干流：2010年貨運(yùn)量950萬(wàn)t，其中下行530萬(wàn)t、上行420萬(wàn)t；2020年閩江干流貨運(yùn)量1 200萬(wàn)t，其中下行670萬(wàn)t、上行530萬(wàn)t。水口水電站：2010年過(guò)壩貨運(yùn)量795萬(wàn)t；2020年過(guò)壩貨運(yùn)量 1 125萬(wàn)t。

目前，水口水電站下游河床下切，水位下降，水口水電站的過(guò)船建筑物門(mén)檻水深不足，導(dǎo)致船舶過(guò)壩不暢，每年實(shí)際過(guò)閘貨運(yùn)量?jī)H110萬(wàn)t左右，約為過(guò)閘設(shè)計(jì)通過(guò)能力400萬(wàn)t的25%，如2008年水口過(guò)閘貨運(yùn)量約為110萬(wàn)t，差距較大。按水口水電站現(xiàn)有的船閘通航能力分析，至規(guī)劃水平年2010年、2020年，將分別有近690萬(wàn)t、1 020萬(wàn)t的貨物由水運(yùn)改為其它運(yùn)輸方式承擔(dān)。目前，閩江水運(yùn)主要集中在水口水電站壩下至閩江口河段，里程約84 km。

根據(jù)水口水電站通航建筑物原設(shè)計(jì)成果，上游最高通航水位為65 m，上游最低通航水位55 m；下游最高通航水位21.8 m（重現(xiàn)期2年洪水），下游最低通航水位7.64 m（下泄流量308 m3/s）。

2 水口水電站下游航運(yùn)存在的主要問(wèn)題

隨著閩江干流和主要支流水電站梯級(jí)的陸續(xù)開(kāi)發(fā)，一定程度上渠化了原有天然河道，大部分暗礁和險(xiǎn)灘被淹沒(méi)，河道通航條件得到較大改善。上世紀(jì)80年代后陸續(xù)開(kāi)發(fā)建設(shè)的水電站已均按規(guī)定預(yù)留了船閘位置，并且上閘首等水下部分均已一次性建成。對(duì)通航來(lái)說(shuō)，這些水電閘壩的形成整體上利大于弊，為未來(lái)航運(yùn)發(fā)展創(chuàng)造了一定的有利條件。

水口水電站的建設(shè)大大改善了南平至水口水電站的航運(yùn)條件，為未來(lái)擴(kuò)大閩江運(yùn)輸能力、開(kāi)辟內(nèi)河集裝箱航線創(chuàng)造了有利條件，但是目前發(fā)展閩江航運(yùn)的最大瓶頸在水口水電站以及下游河道下切。主要原因是隨著水口水電站的建成投運(yùn)，壩址上游大部分泥沙被攔在庫(kù)內(nèi)，導(dǎo)致大壩下游泥沙減少，加上常年無(wú)序采砂，下游河道水力條件發(fā)生了很大變化，河床沖刷程度嚴(yán)重，直接導(dǎo)致水口水電站樞紐壩址下游河床下切、水位下降，枯水期水口通航建筑物門(mén)檻水深不足，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生斷航。根據(jù)水口樞紐通航建筑物設(shè)計(jì)，當(dāng)水口電站下泄308 m3/s時(shí)，下游最低通航水位為7.64 m，相應(yīng)的四閘首門(mén)檻水深為3 m。自水口電站建成后，相同流量的下游水位一直處于下降中，至水口電站全部機(jī)組建成投產(chǎn)時(shí)，基荷流量時(shí)，四閘首門(mén)檻水深僅為1.53 m，較設(shè)計(jì)值低了1.47 m。此后，由于河床仍處于下切中，至2004年12月，當(dāng)泄放308 m3/s時(shí)，下游水位僅為4.42 m，較設(shè)計(jì)通航水位降低了3.22 m，船閘四閘首檻頂出露水面。為滿足通航要求，水口電站下泄航運(yùn)流量不斷加大，從2000年800 m3/s到2006年提高到2 350 m3/s，為原設(shè)計(jì)所需最小通航流量的7倍多。目前為滿足船舶正常進(jìn)出船閘和河道設(shè)計(jì)通航水深要求，需要電站往下游加大泄放流量，這就要求水口水電站加大強(qiáng)迫出力，而加大強(qiáng)迫出力對(duì)水口水電站的發(fā)電效益將產(chǎn)生較大的不利影響。

3 工程建設(shè)必要性論證

3.1 改善閩江下游航道條件以恢復(fù)通過(guò)能力

若下游航道進(jìn)一步惡化，將可能導(dǎo)致福州至南平的全面斷航，相關(guān)航運(yùn)企業(yè)的生存發(fā)展將面臨挑戰(zhàn)，不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

本工程建設(shè)可解決水口水電站樞紐壩址下游河床下切、水位下降問(wèn)題，消除閩江航運(yùn)發(fā)展的最大障礙。工程建成后使下游水位恢復(fù)到原設(shè)計(jì)水位7.64 m，可一定程度上減輕水口水電站調(diào)峰運(yùn)行不穩(wěn)定流的影響，同時(shí)也減輕對(duì)下游河床的沖刷影響，可大大改善閩江下游河道的通航條件，為擴(kuò)大閩江運(yùn)輸能力、開(kāi)辟內(nèi)河集裝箱航線創(chuàng)造有利條件。

3.2 保證水口水電站機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行

水口水電站正常蓄水位為65 m，死水位為55 m，電站裝機(jī)7臺(tái)，裝機(jī)容量1 400 MW，電站滿發(fā)流量為3 934 m3/s，電站設(shè)計(jì)水頭45.3 m。水口水電站選用軸流式機(jī)型，使用水頭范圍為30～55 m，當(dāng)消落水位為57 m時(shí)，水口水電站運(yùn)行水頭在30～58 m。目前由于水口電站大壩下游河床不斷下切，機(jī)組滿發(fā)流量對(duì)應(yīng)的水口尾水處的水位為9.47 m，較原設(shè)計(jì)的下游水位12.98 m低3.51 m。由于水口水電站下游河床下切、電站發(fā)電尾水位下降、淹沒(méi)水深不足，水輪機(jī)吸出高度比設(shè)計(jì)臨界值小，在此類運(yùn)行工況下，機(jī)組振動(dòng)、擺動(dòng)、氣蝕大幅度增加，對(duì)水輪發(fā)電設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p傷。

本工程建成投產(chǎn)后，將適度抬升水口水電站下游水位。在水口水電站下泄308 m3/s的航運(yùn)流量時(shí)，水口水電站下游水位將抬高至原設(shè)計(jì)的7.64 m，滿足通航要求，同時(shí)水口水電站機(jī)組滿發(fā)流量3 934 m3/s對(duì)應(yīng)水口壩下水位抬高至11.66 m，較現(xiàn)狀相同流量對(duì)應(yīng)的水位抬高約2.19 m，使得水口水電站機(jī)組淹沒(méi)水深不足、水輪機(jī)吸出高度比設(shè)計(jì)臨界值小的問(wèn)題得以解決。

3.3 改善水口水電站運(yùn)行條件并提高電能質(zhì)量

由于水口水電站壩下水位持續(xù)下降，水口公司為維持通航，每年都在增加保證通航的泄量，嚴(yán)重制約水口水電站在福建電網(wǎng)中調(diào)峰、備用等能力的發(fā)揮。

水口水電站原設(shè)計(jì)航運(yùn)基流為308 m3/s，為維持通航，水口水電站下泄的航運(yùn)基流不斷增加，2000年為800 m3/s，2004年為1 500 m3/s，2005年為2 000 m3/s，2006年提高至2 350 m3/s，為原設(shè)計(jì)所需最小通航流量的7倍多。由于航運(yùn)基流增加，水口水電站的正常運(yùn)行受到較大的制約，電站基荷發(fā)電量增加，峰荷電量減少，調(diào)峰及備用能力基本不能發(fā)揮，電站容量效益達(dá)不到原設(shè)計(jì)的要求，也對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

本工程建設(shè)后，可使水口水電站承擔(dān)正常的調(diào)峰和備用任務(wù)，發(fā)揮電站容量效益，為電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)的電力和電量，提升電站整體效益水平，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.4 解決閩江中下游航運(yùn)問(wèn)題的較佳治理方案

在水口水電站樞紐壩下水位治理工程方案研究階段，提出兩類方案進(jìn)行比較，第一類方案是研究對(duì)原通航建筑物進(jìn)行改造，即在原三級(jí)船閘和升船機(jī)下游分別增建一級(jí)船閘，通過(guò)增建船閘，與現(xiàn)有的下游引航道銜接，以恢復(fù)枯水期正常通航條件。第二類方案是在水口壩下一定范圍的河段內(nèi)新建綜合樞紐工程，以恢復(fù)該河段在通航基荷流量條件下水口樞紐過(guò)壩最低通航水位7.64 m，并恢復(fù)電站的正常尾水位。

經(jīng)對(duì)地形地質(zhì)條件、水口水電站（包括嵩灘埔電站）的防洪與發(fā)電的影響、水工建筑物、施工組織設(shè)計(jì)、建設(shè)征地移民安置、投資估算、施工期通航條件等進(jìn)行綜合分析研究，推薦采用在水口電站下游一定范圍內(nèi)河段上新建樞紐方案，抬高水位解決通航問(wèn)題。

水口壩下水位治理具有綜合治理能力強(qiáng)、工程措施全面的特點(diǎn)。工程建設(shè)后，可確保水口水電站通航建筑物有足夠的門(mén)檻水深，利于上下行船舶正常進(jìn)出水口水電站通航建筑物，是解決閩江中、下游航運(yùn)問(wèn)題較佳的治理方案。

3.5 有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展

水口壩下水位治理建成投產(chǎn)后，改善了閩江的航運(yùn)條件，使水口電站現(xiàn)有航運(yùn)能力得到較大的提高，從而保證了福建閩江內(nèi)河航運(yùn)的2010年、2020年等遠(yuǎn)期規(guī)劃目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。因此，本工程建設(shè)可促進(jìn)閩江航運(yùn)事業(yè)的良性健康發(fā)展，帶動(dòng)沿江經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，解決部分人口就業(yè)問(wèn)題，支撐和諧社會(huì)的構(gòu)建，為全面建設(shè)小康社會(huì)、為海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

3.6 經(jīng)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)分析，工程經(jīng)濟(jì)上可行

本工程具有通航效益和增加水口電站容量效益。從財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)角度分析，以水口電站增量電價(jià)體現(xiàn)，財(cái)務(wù)上可行，且該方式具有較好的可操作性。

4 結(jié) 語(yǔ)

為充分利用閩江航運(yùn)條件，進(jìn)一步擴(kuò)大閩江運(yùn)輸能力，解決水口水電站樞紐壩址下游河床下切、水位下降問(wèn)題，改善水口水電站運(yùn)行條件，發(fā)揮水口水電站的調(diào)峰、備用能力，經(jīng)對(duì)水口壩下項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證，在水口水電站下游興建樞紐工程是十分必要的。