東岸水電站正常蓄水位的選擇

郭瑾

（江西省撫州市水電勘測設(shè)計院 江西 撫州 344000）

1 概述

東岸水電站位于江西省樂安縣牛田鄉(xiāng)東岸村，壩址位于贛江流域烏江水系牛田河支流招攜水上，壩址以上控制流域面積710km2，是距上游8.91km的洞口水電站（壩址以上控制流域面積588 km2）的下游梯級電站。據(jù)上世紀(jì)80年代《烏江流域規(guī)劃報告》中的梯級開發(fā)方案，東岸電站為烏江流域牛田河的第三個梯級電站，其正常蓄水位確定為125.1m。

考慮到原規(guī)劃分析采用的基礎(chǔ)資料不足，現(xiàn)在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，從東岸電站壩址至洞口尾水共布置了17個河道橫斷面進行測量，重新分析東岸水電站回水，進而確定原定規(guī)模是否影響洞口水電站尾水現(xiàn)狀。首先，分析東岸水電站建壩后汛期回水水面線。通過分析計算，當(dāng)東岸水電站正常蓄水位定為125.1m時，汛期回水未至洞口水電站尾水；再對東岸水電站建壩后正常發(fā)電期回水水面線進行分析。東岸水電站正常蓄水位定為125.1m時，正常發(fā)電期回水至洞口水電站尾水有壅高；當(dāng)東岸水電站正常蓄水位下降至124.8m時，正常發(fā)電期回水基本在洞口尾水?dāng)嗝嫣幣c原天然水面線銜接，回水長度未超過洞口水電站，不會影響洞口水電站發(fā)電，因此確定124.8m為東岸水電站正常蓄水位上限。

表1 東岸水電站洪水期回水成果表（正常蓄水位取125.1m）

表2 東岸水電站回水計算成果表（正常蓄水位取125.1m）

表3 東岸水電站回水計算成果表（正常蓄水位取124.8m）

2 汛期回水分析

2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計流量

按《水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》（PL/T5064-1996）規(guī)定，淹沒耕地的洪水頻率選用P=20%（5年一遇），淹沒村莊的洪水頻率為P=5%（20年一遇）。因東岸水電站庫尾即為洞口水電站，屬較重要的水利設(shè)施，為了安全起見，選用標(biāo)準(zhǔn)較高的東岸水電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來計算回水，從而論證其是否會影響到洞口水電站的防洪安全。東岸水電站設(shè)計及校核標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇與300年一遇。

2.2 控制水位

采用壩址縱、橫斷面測量成果，根據(jù)河床組成及床面特性，參照天然河道糙率表，計算壩址水位流量關(guān)系。根據(jù)東岸壩址水位流量關(guān)系，得到各控制流量下的水位作為建壩前天然水面線起始控制水位。由于水庫僅對50年一遇標(biāo)準(zhǔn)以上洪水有調(diào)蓄作用，因此，建壩后20年及5年一遇標(biāo)準(zhǔn)的控制水位為正常蓄水位，50年及300年標(biāo)準(zhǔn)控制水位則為調(diào)洪演算所確定的設(shè)計洪水位及校核洪水位。

2.3 計算方法及成果

河道回水水面線采用試算法逐段試算，考慮到山區(qū)河道洪水期流速較大，動能改正系數(shù)選為1.5，計算得建庫前、后的河道水面曲線成果列入表1（其Cs2～Cs16之間河段斷面水位成果省略），經(jīng)計算5年、20年、50年、300年一遇標(biāo)準(zhǔn)回水基本在Cs16斷面處與原天然水面線銜接，回水長度均為8.76 km，洞口水電站距壩址為8.91km。因此，東岸正常蓄水位為125.1m時，汛期回水不影響洞口水電站的防洪安全。

3 正常發(fā)電期回水分析

從上述成果可以看出，正常蓄水位高為125.1m時，各種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下的回水均不影響洞口水電站發(fā)電，故本節(jié)主要分析小流量時對洞口發(fā)電尾水的影響。

3.1 設(shè)計流量及壩址控制水位

洞口水電站現(xiàn)有兩臺320kW的發(fā)電機組，單機最大引用流量為4.5m3/s，最大引用流量為9.0m3/s，經(jīng)計算洞口水電站年平均流量在5.53m3/s～31.69m3/s之間，因此，共選擇4組能夠代表洞口水電站實際運行工況的小流量進行天然及建壩后水面線計算。選定的最小流量為5m3/s，最大流量為35m3/s，中間選擇15m3/s、25m3/s控制。

采用東岸壩址水位流量關(guān)系查算各流量級的水位，以此作為天然水面線起始水位，建壩后起推水位采用初定的正常蓄水位125.1m。

3.2 回水成果

天然水面線及建壩后水面線的計算，采用河道水面線推求的試算法?？紤]到小流量時流速較小，動能改正系數(shù)取為1.0，河道糙率n=0.04。根據(jù)分析的起推水位，按實測的17個河道橫斷面，推算正常發(fā)電期回水水面線，天然及建壩后設(shè)計水面線成果見表2。從計算成果看，正常高為125.1m時，建壩后水位在洞口尾水?dāng)嗝妫〝嗝鍯s17）處有雍高，高于洞口水電站天然水位，建壩后洞口尾水位已超過洞口水電站現(xiàn)狀尾水位0.05m，所以東岸水電站正常蓄水位125.1m時，對洞口水電站機組的正常運行會產(chǎn)生影響。

3.3 正常蓄水位上限的選擇

根據(jù)上述計算成果，東岸水電站正常蓄水位取125.1m時，建壩后水位在洞口尾水?dāng)嗝嫣幐哂诙纯谒娬咎烊凰?，對洞口水電站機組的正常運行會產(chǎn)生一定的影響。為使東岸水電站能最大程度利用水能，又不影響上游洞口電站尾水，正常蓄水位必須在125.1m的基礎(chǔ)上下調(diào)。故擬定125.0m、124.9m、124.8m三個正常蓄水位作為建壩后起推水位進行試算，計算結(jié)果為：當(dāng)東岸水電站正常蓄水位下降至124.8m時，各流量下東岸建壩后回水基本在洞口尾水?dāng)嗝嫣幣c原天然水面線銜接（成果見表3），即正常流量下東岸回水長度未超過洞口水電站尾水，不會影響洞口尾水現(xiàn)狀，洞口尾水水位流量關(guān)系維持現(xiàn)狀。因此，正常蓄水位選擇124.8m才是適宜的，該水位應(yīng)是東岸電站正常蓄水位的上限。

4 結(jié)語

從分析成果看，下游水電站的回水對上游水電站尾水位的影響，主要取決于下游壩前高水位時入庫流量較小的運行工況。新建水電站通常只需計算在淹沒耕地及淹沒村莊的洪水標(biāo)準(zhǔn)下的回水水面線，以確定淹沒賠償范圍。當(dāng)水電站上游建有梯級電站時，為使下游擬建電站能充分利用水力資源，同時建壩后回水又不影響上游已建電站的防洪安全及正常發(fā)電，可采用本文介紹的方法分別分析洪水期及上游電站正常發(fā)電期的回水，當(dāng)回水基本在上游電站尾水?dāng)嗝嫣幣c原天然水面線銜接時，即說明下游新建電站所確定的規(guī)模對上游已建電站無影響，同時又能使新建電站發(fā)揮最大的效益。陜西水利