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1、低水头电站水库回水分析研究卜继勘,李玲,罗纯军(湖南省水利水电勘测设计研究院,湖南长沙410007)摘要:指出了低水头电站水库常规回水分析处理方法中存在的问题,提出了应结合低水头电站特点的水库回水分析方法。关键词:低水头电站;水库回水;特点;方法中图分类号:TV74文献标识码:B文章编号:100820112(2003)06200222021问题的提出在河流上修建水工建筑物,改变了天然水流状态,库区水位抬高。为分析建库后对上游库区淹没的影响,在进行河流规划、水库和电站设计时,均需计算库区回水曲线,该成果
2、直接关系到工程建设的规模,因此,水库的运行方式、回水的计算处理方法、糙率取值等直接关系到库区人民财产安全和淹没损失的大小,是一项非常重要需慎重对待的工作。低水头电站地处河流的中下游,地形开阔,人口密集,经济较发达、水头低、断面过水流量大,水头对发电的影响敏感,在水库运行方式和回水处理等诸多方面与蓄能电站有不同之处,在此通过实例,对低水头电站水库回水处理等进行研究分析,提出一些初步的看法。2低水头电站水库回水的特点低水头电站因水头低,一般遇水库淹没补偿标准的设计洪水时已不发电,泄洪闸全部打开,水库建库前
3、后坝前水位的壅高值较小,壅水高度,仅由闸墩和溢流坝引取,一般可控制在0.3m以内,水库回水在坝前就可尖灭,而影响水库淹没指标的主要是非汛期正常蓄水位,较小流量时的常年淹没,这一点与蓄能电站有较大的差别。通过研究分析,低水头电站回水线有如下特点:在某一蓄水位时,小流量的回水尖灭点离坝址远,大流量的回水尖灭点离坝址近,当闸门全开时回水终点尖灭点移到坝前。3低水头电站水库回水分析研究3.1低水头电站水库运行方式水库回水成果与水库的运行方式有直接关系,低水头电站的运行方式一般有3种:①全年发电固定一个正常蓄水
4、位;②水库分期水位控制;③考虑洪水预报后的水库水位控制。低水头电站第①种运行方式要减少库区淹没就得降低正常蓄水位,靠减少发电量来实现。为减少库区淹没,同时又希望尽可能的增加发电量,但第②、③种运行方式便成为减少上游库区淹没损失的重要手段之一,第③种运行方式需要建立一套完善的水情测报系统,把流量分成段若干级,当预报某一流量等级的来水,将坝前水位控制在某一高程,以不扩大上游淹没范围。这种运行操作较第①、②种方式复杂,需要不断积累经验和完善的预报系统才能保证调度的可靠性。为说明问题,下面以第①种运行方式来分
5、析回水计算处理方法。3.2低水头电站常规的水库回水计算处理方法3.2.1常规的水库回水计算处理方法低水头电站常规的水库回水处理方法有两种:一是按调蓄水库的回水计算处理方法,即只考虑某一频率洪水天然水面线与建库后的回水线,该方法基本上不考虑水库运行方式和因流量大而机组停运情况,是20世纪80年代常采用的方法。二是考虑水库运行方式,且分析机组停机流量,即某一频率洪水淹没线,一般按正常蓄水位与停机流量的回水线和某一淹没补偿频率洪水洪峰流量与相应的坝前水位(这时闸门有可能全开)的回水线取外包线。3.2.2存在
6、的问题按常规的水库回水计算处理方法,可能存在以下问题,当发生某一频率洪水洪峰流量及以下时,出现机组停运,这时闸门全开,建库前后坝前水位差较小,如能控制在淹没处理规范规定的0.3m以内,回水在坝前尖灭,这时按常规的回水处理方法计算的回水线会出现:①坝前段回水位偏高,增大淹没补偿范围;②小流量时库尾淹没范围包不住。反之,某一频率洪水的回水不能在坝前尖灭,则也可能会出现上述第②种情况。3.3结合低水头电站特点的回水处理方法为解决常规回水处理计算方法存在的问题,结合低水头电站特点研究水库回水处理方法。低水头电
7、站,当泄洪规模足够大,发生水库淹没补偿设计洪水标准时能使建库前后的坝前水位差控制在要求的0.3m范围内,则水库淹没线应由以下两种情况组成外包线:①正常蓄水位与停机流量线;②正常蓄水位与停机流量以下的各级流量线。当某一淹没补偿频率洪水建库前后坝前水位差在0.3m以上未尖灭时,则水库淹没线除上述2种情况的外包线外,还应包括某一淹没补偿设计洪水标准闸门全开(已不发电)时的水位与洪峰流量线取外包。4实例分析某水电工程兼有发电、航运等综合利用效益,坝址多年平均流量1720m3/s,装机容量140MW,正常蓄水位
8、40.5m,根据机组特性确定的停机流量为6980m3/s,坝址2年一遇洪水洪峰流收稿日期:2003202211;修回日期:2003205228量为11400m3/s,相应的天然水位为40.01m,闸门全开后水位为40.14m,库区上游92.3km处有一已建的闸坝。4.1常规处理方法的回水成果按常规的回水处理方法,计算的回水成果见表1。表1按常规处理方法计算的水库回水成果编号坝址流量/(m3·s-1)建库前后C.S22C.S45里程022.2545.95天
