浅析江山市碗窑水库运行水位的提高

徐小玲,郑庆华,邱招林

(1.江山市碗窑水库管理局,浙江 江山 324100;2.江山市农业开发办公室,浙江 江山 324100)

1 工程概况

碗窑水库,坝址位于在江山港支流达河溪下游碗窑村附近,距江山市区12 km。碗窑水库是以灌溉为主,结合供水、发电、防洪等综合利用的大 (2)型水利工程,是浙江金衢盆地农业生产总体规划的重大开发项目。水库最大坝高79 m,控制流域面积212.5 km2,多年平均流量7.434 m3/s,总库容2.23亿m3,正常蓄水位194.24m(85国家高程基准,下同),相应正常库容为2.08亿m3。防洪库容0.15亿m3。工程建成后,能保证下游2.14万hm2农田的灌溉用水量,同时向江山市区日供水10万t;坝后水电站(下称碗窑电站)装机容量1.26万kW(2×6 300 kW),多年平均发电量3 074万kW◦h,工程按100 a一遇洪水设计,1 000 a一遇洪水校核。

碗窑电站于1997年5月并网发电,至今已运行了12 a,截止2008年底,电站累计发电量达41 240万kW◦h,多年平均发电量为3 437万 kW◦h,较设计年发电量 3 074万kW◦h多11.8%,其中,1998年全年发电量达5 186万kW◦h,居历年最高。

总体来说,电站的发电效益是显著的。这一方面是因为电站运行初期库区降雨量偏多,加上长台溪引水工程建成后,每年可增加水库来水近4 000万m3,水库可供发电的水量大;另一方面,则是因为水库调度水平逐渐提高,单位电量用水有所降低。经分析认为水库的控制运用及电站的发电效益并没有达到最佳状态,水库的调节作用没有完全发挥。这就产生了水库运用水位的控制、能否通过抬高水库运用水位来增加发电效益、可增加多少效益、水库运用水位抬高后有无风险等问题,都是值得去分析、探讨。

2 抬高水库运行水位的可行性

综合各方面分析,水库抬高水位运行是可行的,主要理由有:

(1)大坝运行正常。根据水库大坝10多年的监测资料,大坝运行状态总体正常,到目前为止未发现明显安全隐患,通过复核,水库防洪标准、大坝强度和稳定均满足现行GB 50201—94《防洪标准》和SL 319—2005《混凝土重力坝设计规范》的要求,为水库抬高运行水位提供了有力的保证。

(2)水库调节作用未能得到充分发挥。碗窑水库总库容有2.23亿m3,与多年平均径流总量基本持平,其本身所拥有的调节能力是巨大的。但根据水库运行资料,自1997—2008年,水库的平均运行水位为182.06 m,平均最高水位为189.37m,平均最低水位为171.20 m(见表1)。从表1中可以看出,在水库运行的12 a中,仅2002年的最高水位接近设计正常水位194.24 m,年内最高水位在190.00m以下的有8 a,最低的2001年与设计正常水位相差近10m。也就是说,这8 a中,水库尚有3 900万～8 000万m3库容的调节作用没有发挥,水库本身具备抬高运行水位的能力。

表1 水库各年运行情况统计表m

(3)良好的外部条件。随着 《中华人民共和国再生能源法》的颁布实施,电力部门在汛期应优先安排水电站发电,可望缓解以往有水无发电指标的矛盾,为水库抬高水位运行创造了外部条件。

3 抬高水库运行水位的效益分析

从发电实测流量资料中可以看出,库水位越高,其单位千瓦时电量的耗水量越小(见表2),亦即:库水位越高,单方水的效益越高。自1997—2008年,平均年发电量3437万kW◦h,按平均起发水位179.19m计,需水24380万m3,若将起发水头抬高至192m,同样以3437万kW◦h电仅需水19650万m3,可节省水量4730万m3,相当于可多发800万kW◦h的电,其效益是显著的。

表2 水库水位与发电用水量关系表

根据文献[1].和水文分析的结果来看,水库抬高运行水位,增加效益最明显的是中水年,由于枯水年来水过少,丰水年来水过多,效益增加相对稍差,但总的来说,抬高水库运行水位的效益还是显著的,就中水年而言,在发电量相同的情况下,抬高水位运行与实际运行相比,可节约发电用水6192万m3,单位电量的耗水减少1.65m3。对于枯水年,抬高水位运行与实际运行相比,在发电量相同的情况下,可节约发电用水1491万m3,单位电量的耗水减少1.19m3。对于丰水年,抬高水位运行与实际运行相比,在相同用水的情况下,可增加发电量500万kW◦h,单位电量的耗水减少0.71m3(见表3)。由此可见,水库的调度运行是有很大潜力可挖的。

表3 各典型年抬高水位运行效益比较表

4 抬高水库运行水位的风险分析

根据文献[2].,综合碗窑水库运行情况分析,水库的运行风险,是指抬高水位后,水库可用于调节的库容减小了,由此产生的2种后果:一是水库不能拦蓄后期来水,开闸泄水,但下泄流量未超过下游河道的允许泄量,该风险仅造成水库的经济损失。二是水库开闸泄水,下泄流量超过了下游河道的安全泄量,该风险不仅造成水库的经济损失,同时也给下游沿岸造成损害。

对第1种风险,不能单纯以弃水就是损失来看待,而应作具体分析:如因抬高水位所带来的效益高于弃水造成的损失,那是值得的;如弃水损失大于抬高水位的效益,那就得不偿失了,但这种情况可以通过水文预报及合理确定水库控制水位,把出现风险的可能性降到最低。

对第2种风险是不允许出现的。由于现代气象预报技术的日趋先进,其预报的准确性越来越高,可通过对气象预报的分析,及时开闸预泄,降低水库水位,避免对下游造成危害。

由此可见,抬高水位运行的风险是有的,风险本来就是与效益并存的,但可以通过提高预报精度,合理确定水库控制水位,对后期降雨进行科学分析等一系列措施,减少风险损失,也就是以最小的风险换取水能的最大效益。

5 结 语

通过对碗窑水库十多年运行资料、调度实况以及其中3个典型年抬高水位运行效益的比较分析,碗窑水库具备抬高水位运行的能力,可进一步提高电站的发电效益,由此增加的效益最明显的是中水年,其次是枯水年,最后是丰水年。而提高水位运行的风险,可通过提高预报精度,合理确定水库控制水位来规避。

[1].颜竹丘.水能利用 [M]..北京:水利电力出版社,1986.

[2].张勇传.优化理论在水库调度中的应用 [M]..长沙:湖南科学技术出版社,1985.