周调节贯流式水电站主汛期汛限水位动态控制.pdf

第37卷第12期2011年12月水力发电周调节贯流式水电站主汛期汛限水位动态控制钟永，毛博钦，曾华清(湖南五凌电力有限公司洪江水电厂，湖南怀化418200)摘要：洪江电厂建成时采用国内单机容量最大、水头最高的灯泡贯流式机组，适应水头变化范围8．4-27．3m，水库设计为周调节。通过分析洪江周调节方式的贯流式水电站汛限水位动态控制的必要性和可行性，研究汛限水位动态控制过程，拟定了汛限水位动态控制的具体实施方案，对提高水能利用率，确保防洪度汛安全具有重要意义。关键词：汛限水位；动态控制；周调节；贯流式机组；洪江水电站DynamicControlonFloodLevelinFloodSeasonforWeekly-regulatedHydropowerPlantwithTubularTurbineZhongYong，MaoBoqin，ZengHuaqing(wuLingPowerCompanyHunanHongjiangHydropowerPlant，Huaihua418200，Hunan，China)Abstract：TheHongjiangHydropowerPlant，whichinstallsbulbunitswithlargestunitcapacityandhighestheadinchina，isdesignedasweekly-regulatedmode，anditsoperatingheadrangeisfrom8．4mto27．3m．Basedonthefeasibilityanalysisofthedynamicfloodlevelcontrolinfloodseason．thedynamiccontrolprocessofwaterlevelinfloodseasonforthePlantisstudied．andtheimplementationplanisalsoputforward．Thedynamiccontrolcannotonlyimprovewaterutilization，butalsoensurethesafetyoffloodcontro1．KeyWords：floodcontrollevel；dynamiccontrol；weeklyregulation；tubularturbinegeneratorset；HongjiangHydropowerPlant1中图分类号：TV697．11(264)文献标识码：A文章编号：0559—9342(2011)12—0069—03洪江水电站位于沅水干流的中上游河段，投产时门全部开启，自由泄流，水库水位壅高，洪峰过后，采用单机容量为45MW的灯泡贯流式机组，总装机容水库水位汛期尽快回降至起调水位。洪江水库汛期量270MW，额定水头20m。设计最高水头27．3Ill。预留正常蓄水位至汛限水位之间的水库移民安全保水库总库容3．2亿in。，死库容1．2亿in，兴利库容证库容，用于解决水库移民中的回水淹没问题，以0．75亿in，，具有周调节能力。降低洪江水电站建设过程中的水库移民费用。水利枢纽工程包括水库大坝、泄洪闸、船闸和2汛期调度运行方式现状坝后式水电站。大坝坝顶高程196．50In，设计洪水位190．03In，校核洪水位194．18113，正常蓄水位洪江水库将汛期划分为前汛期、主汛期和后汛190m，汛限水位187in，发电最低水位184．5in。期，其调度运行方式简述如下：大坝按100年一遇洪水设计．1000年一遇洪水校(1)前汛期(4月1日～4月30日)。在前汛期，核。大坝中间部分设有9孔溢洪道，用19mX16．5最高运行水位可控制在190In。in弧形钢闸门控制。年设计发电量l0．17亿kW·h，(2)主汛期(5月1日～7月31日)。在主汛期，梯级电站联合运行时年发电量11．14亿kW·h。最高运行水位按汛限水位187m控制，最低运行水位为184．5In。当库水位尚未达到汛限水位187In1水库洪水调度设计方案时．水库以蓄水为主。当库水位超过汛限水位187m洪江水库汛期为4月1Et～9月30日，设计拟定：时。水库开始防洪运用，随着水库来水量和库水位主汛期水库水位达到汛期限制水位187．00m或其余月份水库水位达到190．00In时，即开启闸门泄洪。收稿日期：2011-07—27若入库流量小于相应水位的泄洪能力时，来多少泄作者简介：钟永(1979一)，男，湖南桃江人，工程师，从事水多少：若入库流量大于相应水位的泄流能力时，闸电厂发电运行管理工作．W~aerPowerVo1．37No．12团 的变化，控制闸门开度，限制水库下泄流量。各梯水预报作业方案。级泄量均不得大于入库洪峰流量。为安全起见。20表1洪江水电站水情测报精度年一遇及以上洪水泄洪时均不计入电站发电流量。(3)后汛期f8月1日～9月30日1。8月1日进入后汛期，8月1～31日期间汛限水位可逐步抬高至188Ill运行，从9月1日起，最高水位可控制在190m运行。后汛期水库控泄流量要求与主汛期相同．并且各梯级泄量不得大于入库洪峰流量。(3)洪江水库为湖南省一级管理单位，具备健3主汛期汛限水位动态控制的必要性和可全的管理机构，技术力量强，具有较高的管理水平。行性(4)洪江水库主汛期汛限水位实行动态控制，不改变现有水库的防洪标准．不降低上下游防洪标3．1主汛期汛限水位动态控制的必要性准，不增加任何工程措施，也不增加库区的移民淹(1)受汛限水位的限制，洪江水库的发电效益赔费用。受到很大影响(5)洪江水库在超过汛限水位运行具备及时腾(2)由于灯泡贯流式机组效率受水头影响大，库条件：一是，气象部门的短期气象预报的精度日洪江水库的汛限水位相对较低，水资源浪费较大。益提高，流域降雨过程预报的预见期为3～5d，为(3)水库主汛期实行汛限水位动态控制可以减洪江水电站及时发电腾库提供了决策依据：二是，少汛期弃水，增加主汛期蓄水量和水库调节水量．洪水期间水库水位在190～187m之间的库容仅0．57增加发电量，使洪水资源得到优化利用，从而在一亿m，通过6台机组满发流量1400m3／s及闸门预定程度上改善电力供应紧张状况。因此，有必要挖泄流量1240m3／s在6h内将库水位降低至汛限水掘现有工程的潜力，对洪江水库主汛期水位进行动位187m。态控制研究，增加水库汛期调蓄水量，充分发挥洪江水库调节库容的作用．增加水库的发电效益。4主汛期汛限水位动态控制研究(4)主汛期高水位有利于上游抗旱用水。洪江4．1研究方法7J<电站上游库区有洪江市、洪江区、双溪镇、托口根据洪江水库的实际情况．采用洪水预报调度镇、江市镇等多个城镇，在用电高峰、高温季节，法，依据实时洪水预报进行汛期调度运用。整个过特别是6～8月份，上游用水量大。为满足生产和生程可分为腾库预泄、滞洪和退水三个阶段。其中，活用水需求，提高库水位尤其是主汛期内的库水位腾库预泄阶段是关键，依据预报的洪水流量、下有利于上游抗旱用水。游防洪要求和库水位情况．确定当前时段预泄流3．2主汛期汛限水位动态控制的可行性量，在大流量入库前将库水位降至原汛限水位187(1)随着社会经济的发展，湖南省对电力的需m，腾出调洪库容迎接洪峰，保证洪水调度全过程求量越来越大，电力供需矛盾尤为突出。所以，针的安全对沅水径流丰枯交替变化的特性．迫切需要洪江电厂提供更多的电力供应。4．2汛限水位动态控制范围(2)洪江水库具备完善且运行稳定的水雨情遥通过水库调洪计算和回水淹没影响分析，选定测、洪水预报系统，有稳定且预报精度较高的洪水水库主汛期汛限水位动态控制值为187m，主汛期预报方案。洪江水电站水情测报系统建于2002年，汛限水位动态控制范围为185～190m。测报范围覆盖坝址以上流域以及坝址以下的整个巫4．3洪水预报调度原则水支流，测报面积接近30000km。系统由1个中进入主汛期，如果库水位低于主汛期控制水位，心站，3个中继站．43个遥测站组成(包括31个雨水库以蓄水为主，直至蓄至187m，同时满足发电量遥测站、1个水位遥测站，11个水位雨量遥测要求。在预报洪水入库前开始加大机组下泄流量，站)，系统的畅通率大于96％。三水源新安江模型如全部机组不能及时降低库水位腾库，则提前开始洪水预报方案于2002年投入运行，经受了2003年～预泄流量。2007年洪水的检验，达到乙等以上方案规范要求．洪水预报调度分三个阶段：预报洪峰、洪量和实测过程见表1。该模型自动化(1)水库腾库预泄阶段。根据洪水预报情况，程度较高、有效预见期较长，是目前主要采用的洪在洪水入库前开始进入腾库预泄阶段。对于中、小圆erPo∽rVo1．37M)．12 Z，f：JmJV可lJ贝]／J＼吧叫]土丌剐7P叹，J＼ltb、任巾洪水，当库水位降到某一水位(不低于185rn)时，行时，重复利用库容，每次洪水可使水库增加0．5预报洪水开始呈下降趋势，并且预报以后不会再有亿m。调节水量，水流电量增加300万kW·h；高大的降雨和洪水出现，水库开始减小下泄流量，并水位运行降低水耗增加发电量1500万kW·h。依回蓄后期部分洪水，预泄阶段结束。据多年运行数据统计分析，主汛期汛限水位在(2)滞洪阶段。当水库预泄到某一时段，预报187～190m之间动态运行．每年可增加发电量3000洪水继续上升，此时为满足防洪要求，在不影响大万kW·h。坝本身防洪安全的前提下，结合区间洪水过程，开始5结语控制下泄流量，起滞洪削峰作用，预泄阶段结束。(3)退水阶段。当气象预报明确今后一段时间(1)随着水文测报技术和手段的不断进步、水无大的降雨和洪水发生时，预报洪水流量逐渐呈下库调度管理水平的不断提高以及自动化设备的充分降趋势，水库进入退水阶段，此时应根据洪水预报利用，合理调控主汛期汛限水位成为可能。“洪水和气象预报结果，结合下游防洪要求，继续限制下资源化”将逐步取代以往的“洪水控制”理论。泄流量，同时考虑后期蓄水和发电要求。(2)对主汛期汛限水位的合理调控，充分挖掘4．4主汛期汛限水位动态控制实施方案了现有工程的潜力，不改变现有的防洪标准，不降(1)如库水位以低于主汛期控制水位1871／1进低下游防洪标准，不增加任何工程措施，也不增加入汛期，则水库以蓄水为主，同时满足发电要求。库区的移民淹赔费用，能取得巨大的经济效益，体(2)当预报洪水即将入库时，在洪水入库前提现了科学技术是生产力这一观点。前加大发电腾库，若发电腾库不足以降低库水位至(3)依据洪水预报与防洪要求，实行有序预泄187m时提前开始预泄。和常规调度相结合的运行方式，对主汛期汛限水位(3)当预报的洪水流量小于2000m3／s时，按实行动态管理，应充分利用沅水流域梯级电站洪水预报流量预泄．利用电站机组放水，结合发电运用，预报系统，加强流域内调控措施。逐步降低库水位。参考文献：(4)当预报流量为2000～7600m／s时。按小于预报流量下泄。[1]吴作平．沅水流域梯级电站优化运行方式与效益分析[J]．水电伎艟能源科学，2007，25(2)：33—35(5)当预报入库流量为7600m3／s以上时，[2]陈英．水库优化调度及经济运行[J]．灯泡贯流式机组技术，1997相应下游防洪对象分级预泄。(1)：8-10．(6)洪水消退、库水位回落期间，为减轻下游『3]唐志辉，周艏，裘庆芗．库容调度在提高低水头水电厂经济效洪水灾害，水库仍要控制泄量。当气象预报明确今益中的应用研究[J]．黑龙江水专学报，2002，29(4)：14—17．后一段时间无大的降雨、洪水情况发生时，水库可[4]马光文，王黎．水电竞价上网优化运行[M]．成都：四川科学技逐渐回蓄部分洪水，使库水位蓄至主汛期最高控制术出版社，2003．水位190in。[51张传勇．水电站经济运行[M]．北京：水利电力出版社，1984．4．5主汛期汛限水位动态控制效益『6]张传勇．水电能优化管理[M]．武汉：华中理工出版社，1987．当主汛期汛限水位在187～190m之间动态运(责任编辑陈萍)石坷e矗#石、=#0；＼吩0；、、#矗；；、、蛤、f!、!；、蝣、!N=j石；(上接第46页)在进口洞脸边坡范围，各增加2排深(3)开挖方案。上半洞施工时，前30ITI采用预层锚索(1500kN，L=30m)；在进口洞脸边坡设竖直留岩柱法，后20In采用左右半洞开挖法施工。顶拱锚筋桩，锚筋桩孔兼固结灌浆孔，孔钻至顶拱开挖面，支护为常规喷锚及钢支撑，边墙加设锚筋束。内插锚筋束(2~25mm，L=3．5～20．0m)并连接到洞身_5结语的钢支撑上，问排距为1．2m~3m，梅花形布置。对进绝大部分导流洞进出口洞身段的开挖施工方案口洞段顶拱和边坡形成对穿锚筋束吊挂。在进口洞脸基本上属于文中所述几种类型，对于正在施工或准及洞内顶拱范围布置两排大管棚，管棚规格为4,108备施工的导流洞，可根据其自身结构特点和工程地mm~6mm，L=20m，间距50cm，排距10In，上倾角质条件，选用适合而又经济的开挖支护方案，确保10~在开挖时先进行超前小导管(小管棚)施工，小工程的施工安全。导管布置在顶拱部位，导管规格为4,5ominx4mnq，L=6ITI，间距50om，排距3Ill，上倾角10。。(责任编辑常青)WaterPowerVo1．37No．12圃