龍灘水電站下游河道疏浚治理工程效益分析

楊 艷

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘水電站下游河道疏浚治理工程效益分析

楊 艷

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

通過總結(jié)龍灘水電站下游河道疏浚治理情況,分析了龍灘水電站不同出庫流量時(shí)尾水位的變化趨勢,并從增加發(fā)電量、降低發(fā)電耗水率、改善尾水出口流態(tài)幾個(gè)方面對疏浚治理工程進(jìn)行效益分析。分析結(jié)果顯示,龍灘水電站下游河道疏浚治理經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

效益分析；河道疏浚；下游；尾水位；龍灘水電站

1 下游河道疏浚治理前現(xiàn)狀及施工情況

1.1 疏浚治理前現(xiàn)狀

龍灘水電站一期工程于2001年7月1日開工建設(shè),2008年12月31日所有機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,由于施工期遺留下來的石渣未被徹底清理,占據(jù)了原河道位置,而原天然河道的暗礁也較多,且長年因水流沖刷堆積的石渣沙土亦擠占河床,縮窄了河道寬度,導(dǎo)致龍灘水電站尾水出水不暢,尾水位雍高,機(jī)組發(fā)電水頭降低,影響電站發(fā)電效益。

1.2 疏浚治理工程施工情況

2011年11月至2012年5月,利用夜間負(fù)荷低谷時(shí)段,對尾水出口下游至龍灘大橋段的河道進(jìn)行疏浚治理,將主河道開挖清理至高程220 m。疏浚治理是在不影響兩岸岸坡穩(wěn)定、不影響堆渣區(qū)坡腳穩(wěn)定、三期河道治理已將主河道清理至225 m高程的基礎(chǔ)上將主河道繼續(xù)向下開挖至220 m高程,同時(shí)對河道主要阻水部位及河道中從河岸一直延伸到河中央的多處礁石進(jìn)行開挖清理,其疏浚區(qū)域包括：①廠房尾水出口下游(A區(qū))；②Ⅵ標(biāo)營地下游兩岸(B區(qū))；③左岸鋼管廠堆渣區(qū)坡腳(C區(qū))；④龍灘大橋上游兩岸阻水段(D區(qū))；⑤右岸導(dǎo)流洞出口下游到原來右岸B區(qū)擋頭處(新增A區(qū))；⑥右岸水廠下方103號航塔與104號航塔間區(qū)域(右岸新增C區(qū))。施工總布置詳見圖1。項(xiàng)目共計(jì)開挖土石方達(dá)488 372.34 m3。

2 尾水水位對比分析

龍灘水電站下游河道疏浚工作結(jié)束后,以500 m3/s為一個(gè)流量等級對全廠發(fā)電流量自500～4 000m3/s(7臺機(jī)組滿發(fā)流量3 850 m3/s,)的實(shí)測尾水位作前后對比分析。由于龍灘尾水位～流量關(guān)系曲線受下游巖灘水庫回水影響,因此分析時(shí)采用巖灘水庫水位相同、相同出庫流量等級對應(yīng)的實(shí)測尾水位數(shù)據(jù)進(jìn)行施工前后數(shù)據(jù)對比,并依此畫尾水位流量關(guān)系曲線?？紤]到施工前后巖灘水庫水位運(yùn)行在219.5～222 m區(qū)間,因此取巖灘水位在219.5～222.0 m期間的龍灘尾水位～流量關(guān)系曲線作圖(見圖2)。

圖1 下游河道疏浚治理平面總布置示意

從圖2可看出,在巖灘水位不同情況下,河道疏浚治理前后龍灘尾水位有明顯下降,說明河道疏浚后效果很明顯,但不同的出庫流量,尾水位下降幅度稍有不同。為更準(zhǔn)確計(jì)算尾水位降幅,對各曲線作回歸分析,擬合曲線方程計(jì)算不同出庫流量對應(yīng)的尾水位降低值,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

圖2 不同巖灘水位時(shí)龍灘出庫流量與尾水位關(guān)系曲線

龍灘出庫流量/m3·s-1巖灘庫水位/m219522002205221022152220尾水位平均降低值/m5000330180260200490180271000042044043048057027044150004706105406706103305420000480680580760650460602500044066055078074056062300003605604507005804305135000230360280440400250334000006007005008012001007

從表1看,當(dāng)巖灘水位一致時(shí),下游河道疏浚之后相同出庫流量對應(yīng)的尾水位比疏浚之前有不同程度的降低。當(dāng)出庫流量在500 m3/s時(shí),尾水位降低了0.2 m左右；而當(dāng)出庫流量在1 500～2 500 m3/s時(shí),尾水位降幅達(dá)到最大,最大降幅約在0.5～0.8 m之間不等,但當(dāng)出庫流量繼續(xù)增加達(dá)到4 000 m3/s時(shí),尾水位下降幅度減小。

龍灘水電站在南方電網(wǎng)系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用的作用,日間負(fù)荷變化較大,夜間負(fù)荷低谷時(shí)段出力小,基本保持單機(jī)出力運(yùn)行,白天負(fù)荷高峰時(shí)段出力則較大,尾水位變幅也較大。考慮到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及曲線擬合方程出現(xiàn)的計(jì)算偏差,同時(shí)為了方便計(jì)算,取龍灘水電站大部分時(shí)段運(yùn)行區(qū)的發(fā)電流量對應(yīng)尾水位變幅計(jì)算平均值,電站發(fā)電以來,出庫流量大部維持在500～3 500 m3/s之間；因此計(jì)算該流量區(qū)間對應(yīng)尾水位平均下降了0.47 m。即下游河道疏浚后,龍灘水電站機(jī)組平均發(fā)電水頭抬高了0.47 m。

3 效益分析

3.1 增發(fā)電量

龍灘水電站為年調(diào)節(jié)水庫,上游水位變幅最大達(dá)45 m(330～375 m高程),各月運(yùn)行水頭變化較大,年平均增發(fā)電量計(jì)算較為復(fù)雜；為簡化計(jì)算,取多年平均綜合出力系數(shù)K值代入電量計(jì)算公式

W=K×Q×ΔH×T

(1)

式中,W為年平均增發(fā)電量,kW·h；K為多年平均綜合出力系數(shù),K=9.81×η(效率系數(shù))；Q為多年平均發(fā)電流量,m3/s；ΔH為平均發(fā)電水頭增加值,m；T為年發(fā)電時(shí)間,取8 760 h。

龍灘水電站自機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電以來,多年平均綜合出力系數(shù)K為 8.77,多年平均發(fā)電流量為1 190 m3/s,水頭增加值ΔH按0.47 m計(jì)算,年平均增發(fā)電量計(jì)算理論值為4 287萬kW·h(這里僅考慮理論計(jì)算值,不考慮水頭損失、功率損失等損耗),按龍灘水電站當(dāng)前上網(wǎng)電價(jià)0.307元/kW·h計(jì)算,年增發(fā)電量收益為0.307×4 287=1 316萬元,增發(fā)電量收益明顯。

3.2 發(fā)電耗水率的影響

發(fā)電耗水率是衡量水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況的一個(gè)重要指標(biāo),它是指生產(chǎn)單位電量所消耗的發(fā)電水量,其計(jì)算公式

(2)

式中,Q為發(fā)電流量,m3/s；T為計(jì)算時(shí)長；K為綜合出力系數(shù),其與機(jī)組的效率等綜合因素有關(guān),K=9.81×η(綜合效率系數(shù))；H為機(jī)組毛水頭。

從以上耗水率的計(jì)算公式可知,耗水率的大小由發(fā)電水頭和發(fā)電效率兩個(gè)因素決定。龍灘水電站機(jī)組最大水頭179 m,最小水頭97 m,額定水頭140 m,額定流量554.52 m3/s,自投運(yùn)以來基本運(yùn)行在最優(yōu)工況區(qū)(高效率運(yùn)行區(qū)),假定發(fā)電效率η不變,根據(jù)式(2)計(jì)算在額定水頭下,有效水頭抬高0.47 m時(shí),耗水率下降約0.34%。根據(jù)電量計(jì)算公式(1)可知,在額定出力情況下,由公式Q額定/Q=(H額定+ΔH)/H額定計(jì)算出當(dāng)發(fā)電水頭提高了0.47 m時(shí)對應(yīng)機(jī)組發(fā)電流量為552.66 m3/s,即在額定出力情況下,發(fā)電流量降低了1.86 m3/s。

3.3 改善尾水出口流態(tài),為河道行洪提供有利條件

疏浚工程通過清理下游河道施工石渣、疏挖下游河道險(xiǎn)灘及礁石,降低了河底高程,拓寬了河道寬度,改善了尾水出口流態(tài),使尾水出口水流平穩(wěn)順暢,減少對左右岸邊坡的沖蝕,還為河道行洪提供有利條件,行洪能力得到相應(yīng)提高,確保了防洪安全,同時(shí)也改善了下游河道的航運(yùn)條件,降低船只發(fā)生觸礁的可能。

4 結(jié) 語

綜上所述,龍灘下游河道疏浚項(xiàng)目施工帶來的經(jīng)濟(jì)及社會效益是非常明顯的。該項(xiàng)目總投資約1 347 萬元,按以上分析結(jié)果看,年增發(fā)電量為1 316 萬元,則1年后即可收回投資成本,投資回報(bào)率高。龍灘水庫建成后,紅水河泥沙量大幅減少,下游河道泥沙堆積速度減緩,通過這次疏?？纱_保未來幾年內(nèi)無需再對下游河道進(jìn)行清理,無后期追加成本。由此可見,該項(xiàng)目帶來的經(jīng)濟(jì)效益是很可觀的。

[1]楊永福. 公伯峽水電站尾水河道疏浚后經(jīng)濟(jì)效益分析[J]. 水電站機(jī)電技術(shù), 2008, 31(3)： 112- 114．

[2]衛(wèi)獻(xiàn)群, 張寧, 劉平湖. 萬家寨水利樞紐下游河道堆渣對尾水位及發(fā)電效益影響分析[J]. 水利經(jīng)濟(jì), 2010, 28(2): 65- 66．

[3]王衛(wèi)國, 陳念水, 周恒. 水電站尾水河道疏浚開挖的研究[J]. 西北水電, 2012, (1)： 26- 28．

[4]姚威. 三板溪水電站尾水河床疏挖效益研究[J]. 云南水力發(fā)電, 2015, 31(3): 124- 129．

[5]郭慶超, 曹文洪, 陸琴, 等. 小灣水電站壩下游河道清淤措施研究[C]∥第七屆全國泥沙基本理論研究學(xué)術(shù)討論會論文集. 北京： 中國水利學(xué)會泥沙專業(yè)委員會, 2008: 539- 544．

(責(zé)任編輯 陳 萍)

Benefit Analysis of Downstream River Dredging Project of Longtan Hydropower Station

YANG Yan

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

By summarizing the dredging situation of downstream channel of Longtan Hydropower Station, the changes of tailwater level in different outflows of Longtan Hydropower Station are analyzed, and the benefits of dredging project are also analyzed from the aspects of increasing power generation, reducing water consumption rate of electricity generation, and improving the flow pattern of tail water outlet. It can be seen from analysis results that the economic benefit of downstream channel dredging is very significant．

benefit analysis; river dredging; downstream; tailwater level; Longtan Hydropower Station

2017- 02- 16

楊艷(1983—)女(侗族),貴州錦屏人,工程師,主要從事水庫調(diào)度運(yùn)行工作．

TV851(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0079- 03