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梯级水电站径流调节对下游在建电站工程导截流的影响(曹光明1,2洪镝1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/5/4 15:59:15   

  所属频道:  水力发电    关键词:  调节 电站 水电

摘要:以公伯峡工程导截流情况为例,从施工导流设计洪水流量,截流时机和截流流量选择等3个方面,阐述了梯级水电站径流调节对下游在建电站工程导截流的影响。关键词:梯级水电站;径流调节;工程导截流;影响中图分类号:TV551.2文献标识码:B黄河上游已建梯级水电站有龙羊峡(1280MW)、李家峡(1600MW)、刘家峡(1350MW)、盐锅峡(452MW)、八盘峡(220MW)、大峡(329.5MW)、青铜峡(302MW)水电站,其中龙羊峡位于梯级水电站之首(处在梯级最上游),具有多年调节水库,天然径流经过该水库调节后,不仅增加了下游已建电站的发电、防洪等效益,而且对下游在建电站工程的导截流创造了极为有利的条件。下面结合公伯峡工程阐明黄河上游梯级电站径流调节对下游在建电站工程导截流的影响。1工程简介公伯峡水电站位于青海省化隆县与循化县交界处的黄河干流上,坝址上距已建成的龙羊峡、李家峡水电站的河道距离分别为185km和76km,工程主要任务是发电,兼顾灌溉及供水,电站装机容量1500MW,年发电量51.4亿kW·h。枢纽工程由混凝土面板堆石坝(最大坝高139m)、引水发电系统及泄水系统3大部分组成。施工导流采用隧洞导流,导流洞工程于2000年7月1日开工,2001年12月30日全线贯通,整个工程于2001年8月8日正式开工,计划2004年首台机组投产发电。2梯级水电站径流调节对下游在建电站工程导截流的影响2.1减小施工导流设计洪水流量,从而减小导流设施尺寸通常在狭窄河段建水电工程其导流形式基本上都采用隧洞导流。隧洞尺寸又主要与导流标准和河流水文特性有关。由于已建水电站,尤其是具有多年调节水库的水电站径流调节,将大大改变该电站下游河流水文特性,其特点是增加枯水期河流流量,减小汛期流量,并且还可根据需要,人为控制各时段河道流量,为下游在建工程安全渡汛(减少导流隧洞过流量)创造有利条件。例如,黄河上游龙羊峡与公伯峡水电站同为隧洞导流,导流标准均为20年一遇,龙羊峡导流设计洪水流量为4100m3/s,而公伯峡因考虑已建成的龙羊峡水库调节,其导流设计洪水流量仅为3100m3/s,特别是2002年,经过对龙羊峡水库2001年汛后蓄水位的分析和调洪演算,将公伯峡2002年20年一遇导流设计洪水流量减小为1500m3/s。如果没有龙羊峡水库调节,公伯峡20年一遇导流设计洪水流量将达4280m3/s。龙羊峡水电站导流洞尺寸为15m×18m(断面形式为圆拱直墙),而公伯峡水电站导流隧洞尺寸为12m×15m(断面型式为城门洞型)。由上可见,通过上游已建电站(尤其是具有调节性能好的多年调节水库)的径流调节,可大大降低下游电站施工导流设计洪水流量,从而减小导流设施(对于公伯峡为导流隧洞)尺寸。随着导流隧洞尺寸的减小,将给施工带来一系列的好处。第一,减小隧洞施工的风险,而且隧洞尺寸的减小与降低施工风险往往是呈非线性变化的。第二,节省工程投资,由于基坑进水对正在施工中的面坝堆石坝和混凝土坝的影响不同(对面板堆石坝影响更大),如果公伯峡工程不考虑上游已建成电站的径流调节,其导流洞尺寸将不亚于龙羊峡工程。然而,实际情况是公伯峡上游已建成有多年调节水库,使公伯峡工程导流洞尺寸得以减小为12m×15m,由此大大减少了导流洞施工工程量,进而达到节省工程投资的目的。第三,可缩短导流隧洞施工工期,为缩短整个工程工期奠定了基础。2.2灵活选定截流时机,为实现工程总进度赢得时间河道截流作为大型水利水电工程建设中关键环节之一,它的设计与施工合理与否,将直接影响整个工程全局。对于截流时段的选择。主要取决于水文气象条件,施工工期及控制性进度,后续工程的施工安排,截流施工能力和截流后的渡汛措施等因素。据统计,我国大多数工程都将截流时段尽可能地选在汛后,以便截流后有较长的施工工期来保证工程的安全渡汛,也有部分工程截流时段选在汛前,非万不得已,一般不选择汛前期截流,因为此时洪水即将到来,截流后的安全渡汛是面临的最大难题。针对公伯峡水电站来讲,施工关键线路为:导流洞施工——主河床截流——枢纽及厂房土建施工——机电安装——发电。原设计于2001年10月份截流,后因导流洞地质原因,先后造成7次较大塌方,尤其是2001年“4·3”冒顶塌方,致使导流洞工期拖延,迫使工程截流只能安排在2002年3月份进行。如果上游没有已建电站水库的径流调节,公伯峡工程截流后将很快面临汛期(黄河上游汛期为6~10月)洪水的考验,给施工带来不利影响。然而,由于上游龙羊峡水库的调节,不仅将大幅度减小洪水洪峰流量(如2002年将公伯峡20年一遇洪水洪峰流量由4280m3/s减小为1500m3/s),而且还将推迟洪峰流量到来的时间。值得一提的是,对于多年调节水库,还可充分利用汛期汛限水位以下空闲库容(汛限水位与实际库水位之间的库容)参与洪水调节,以增大水库的削峰率。由于2002年汛前龙羊峡水库水位较低,即使汛期出现百年一遇的洪水,龙羊峡水库不会发生弃水且最高洪水位不会超过汛限水位,导流工程主要是抵御李家峡电站正常发电放水加上李家峡至公伯峡区间20年一遇洪水。总之,由于上游已建电站的径流调节,使得下游在建工程截流时段的选择更为灵活,进而为实现工程总进度赢得时间。另外,由于上游已建电站的径流调节大大降低了公伯峡工程2002年渡汛洪水流量,使得公伯峡原设计用大坝临时断面挡水渡汛改为用围堰挡水渡汛,这样,大坝可以全断面填筑上升,从而加快了工程的施工进度。2.3较为准确地选择截流流量标准,减小截流难度和工程量根据我国SDJ338—89《水利水电工程施工组织设计规范》规定“截流标准可采用截流时段重现期5~10年的月或旬平均流量,也可用其他方法分析确定”。实际工作中,我国多数水电站是采用截流当月或旬5~10年一遇平均流量,少数电站则采用10~20年一遇最大日平均流量甚至瞬时流量作为设计流量标准。实践表明,用这种方法确定的流量标准往往大于实际发生的流量,据统计我国24个工程的设计与实际截流流量的比值为2.06。这样,按此流量标准来进行截流设计和施工准备,势必造成一定的浪费。但是,如果有已建电站的径流调节,经过对电网运行情况综合考虑后,可以较为准确地确定截流期间流量大小,为截流设计和施工准备提供较为准确的依据,减少因流量不确定性所造成的浪费。如公伯峡工程截流期间上游干流来水流量,经过有关各方的努力和协调确定为:截流前72~24h李家峡水电站瞬时最大下泄流量不超过500m3/s,截流前24h最大下泄流量不超过360m3/s,截流开始后,李家峡水电站全部停机25h(“零截流”),之后按一台机最小负荷运行至截流结束。由此提高了截流设计和施工准备的准确性。由于上游已建电站的调节,可人为减少截流期间河道流量,为戗堤的进占,龙口合龙,以及戗堤合龙后的闭气等工作带来方便,一来减小龙口合龙难度,缩短龙口合龙时间,二来减少戗堤和抛投物用料(如混凝土四面体、大块石及铅丝笼的用量将大大减少)。经估算,公伯峡水电站截流流量若为700m3/s时,仅戗堤所用石渣、块石料、铅丝笼及混凝土四面体约4万m3(含水流冲走部分);但是,当有龙羊峡、李家峡水电站调节后,公伯峡工程截流龙口合龙时,混凝土四面体,大块石和铅丝笼用量也将大大减少,戗堤用料仅需约2.7万m3。综上所述,通过上游已建梯级电站(尤其是具有调节性能好的多年调节水库)的径流调节,对于减小下游在建工程导截流难度和工作量,最终达到降低工程造价、缩短工期的目的,其效果是显而易见的。参考文献:[1]中国水力发电工程编审委员会.中国水力发电工程(施工卷)[M].北京:中国电力出版社,2000.[2]西北勘测设计研究院.黄河公伯峡水电站工程初步设计报告(第一篇)[R].1993.5.[3]黄河上游水电开发有限责任公司.黄河公伯峡水电站截流设计及2002年渡汛报告审查会会议纪要[Z].2001.12.作者单位:1.黄河上游水电开发有限责任公司;2.天津大学

来源:《西北水力发电》2002-3
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