龙滩水电站下游河道疏浚治理工程效益分析

杨 艳

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

龙滩水电站下游河道疏浚治理工程效益分析

杨 艳

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

通过总结龙滩水电站下游河道疏浚治理情况,分析了龙滩水电站不同出库流量时尾水位的变化趋势,并从增加发电量、降低发电耗水率、改善尾水出口流态几个方面对疏浚治理工程进行效益分析。分析结果显示,龙滩水电站下游河道疏浚治理经济效益非常显著。

效益分析；河道疏浚；下游；尾水位；龙滩水电站

1 下游河道疏浚治理前现状及施工情况

1.1 疏浚治理前现状

龙滩水电站一期工程于2001年7月1日开工建设,2008年12月31日所有机组投产发电,由于施工期遗留下来的石渣未被彻底清理,占据了原河道位置,而原天然河道的暗礁也较多,且长年因水流冲刷堆积的石渣沙土亦挤占河床,缩窄了河道宽度,导致龙滩水电站尾水出水不畅,尾水位雍高,机组发电水头降低,影响电站发电效益。

1.2 疏浚治理工程施工情况

2011年11月至2012年5月,利用夜间负荷低谷时段,对尾水出口下游至龙滩大桥段的河道进行疏浚治理,将主河道开挖清理至高程220 m。疏浚治理是在不影响两岸岸坡稳定、不影响堆渣区坡脚稳定、三期河道治理已将主河道清理至225 m高程的基础上将主河道继续向下开挖至220 m高程,同时对河道主要阻水部位及河道中从河岸一直延伸到河中央的多处礁石进行开挖清理,其疏浚区域包括：①厂房尾水出口下游(A区)；②Ⅵ标营地下游两岸(B区)；③左岸钢管厂堆渣区坡脚(C区)；④龙滩大桥上游两岸阻水段(D区)；⑤右岸导流洞出口下游到原来右岸B区挡头处(新增A区)；⑥右岸水厂下方103号航塔与104号航塔间区域(右岸新增C区)。施工总布置详见图1。项目共计开挖土石方达488 372.34 m3。

2 尾水水位对比分析

龙滩水电站下游河道疏浚工作结束后,以500 m3/s为一个流量等级对全厂发电流量自500～4 000m3/s(7台机组满发流量3 850 m3/s,)的实测尾水位作前后对比分析。由于龙滩尾水位～流量关系曲线受下游岩滩水库回水影响,因此分析时采用岩滩水库水位相同、相同出库流量等级对应的实测尾水位数据进行施工前后数据对比,并依此画尾水位流量关系曲线。考虑到施工前后岩滩水库水位运行在219.5～222 m区间,因此取岩滩水位在219.5～222.0 m期间的龙滩尾水位～流量关系曲线作图(见图2)。

图1 下游河道疏浚治理平面总布置示意

从图2可看出,在岩滩水位不同情况下,河道疏浚治理前后龙滩尾水位有明显下降,说明河道疏浚后效果很明显,但不同的出库流量,尾水位下降幅度稍有不同。为更准确计算尾水位降幅,对各曲线作回归分析,拟合曲线方程计算不同出库流量对应的尾水位降低值,统计结果见表1。

图2 不同岩滩水位时龙滩出库流量与尾水位关系曲线

龙滩出库流量/m3·s-1岩滩库水位/m219522002205221022152220尾水位平均降低值/m5000330180260200490180271000042044043048057027044150004706105406706103305420000480680580760650460602500044066055078074056062300003605604507005804305135000230360280440400250334000006007005008012001007

从表1看,当岩滩水位一致时,下游河道疏浚之后相同出库流量对应的尾水位比疏浚之前有不同程度的降低。当出库流量在500 m3/s时,尾水位降低了0.2 m左右；而当出库流量在1 500～2 500 m3/s时,尾水位降幅达到最大,最大降幅约在0.5～0.8 m之间不等,但当出库流量继续增加达到4 000 m3/s时,尾水位下降幅度减小。

龙滩水电站在南方电网系统中承担调峰、调频、事故备用的作用,日间负荷变化较大,夜间负荷低谷时段出力小,基本保持单机出力运行,白天负荷高峰时段出力则较大,尾水位变幅也较大。考虑到数据统计及曲线拟合方程出现的计算偏差,同时为了方便计算,取龙滩水电站大部分时段运行区的发电流量对应尾水位变幅计算平均值,电站发电以来,出库流量大部维持在500～3 500 m3/s之间；因此计算该流量区间对应尾水位平均下降了0.47 m。即下游河道疏浚后,龙滩水电站机组平均发电水头抬高了0.47 m。

3 效益分析

3.1 增发电量

龙滩水电站为年调节水库,上游水位变幅最大达45 m(330～375 m高程),各月运行水头变化较大,年平均增发电量计算较为复杂；为简化计算,取多年平均综合出力系数K值代入电量计算公式

W=K×Q×ΔH×T

(1)

式中,W为年平均增发电量,kW·h；K为多年平均综合出力系数,K=9.81×η(效率系数)；Q为多年平均发电流量,m3/s；ΔH为平均发电水头增加值,m；T为年发电时间,取8 760 h。

龙滩水电站自机组投产发电以来,多年平均综合出力系数K为 8.77,多年平均发电流量为1 190 m3/s,水头增加值ΔH按0.47 m计算,年平均增发电量计算理论值为4 287万kW·h(这里仅考虑理论计算值,不考虑水头损失、功率损失等损耗),按龙滩水电站当前上网电价0.307元/kW·h计算,年增发电量收益为0.307×4 287=1 316万元,增发电量收益明显。

3.2 发电耗水率的影响

发电耗水率是衡量水电站经济运行情况的一个重要指标,它是指生产单位电量所消耗的发电水量,其计算公式

(2)

式中,Q为发电流量,m3/s；T为计算时长；K为综合出力系数,其与机组的效率等综合因素有关,K=9.81×η(综合效率系数)；H为机组毛水头。

从以上耗水率的计算公式可知,耗水率的大小由发电水头和发电效率两个因素决定。龙滩水电站机组最大水头179 m,最小水头97 m,额定水头140 m,额定流量554.52 m3/s,自投运以来基本运行在最优工况区(高效率运行区),假定发电效率η不变,根据式(2)计算在额定水头下,有效水头抬高0.47 m时,耗水率下降约0.34%。根据电量计算公式(1)可知,在额定出力情况下,由公式Q额定/Q=(H额定+ΔH)/H额定计算出当发电水头提高了0.47 m时对应机组发电流量为552.66 m3/s,即在额定出力情况下,发电流量降低了1.86 m3/s。

3.3 改善尾水出口流态,为河道行洪提供有利条件

疏浚工程通过清理下游河道施工石渣、疏挖下游河道险滩及礁石,降低了河底高程,拓宽了河道宽度,改善了尾水出口流态,使尾水出口水流平稳顺畅,减少对左右岸边坡的冲蚀,还为河道行洪提供有利条件,行洪能力得到相应提高,确保了防洪安全,同时也改善了下游河道的航运条件,降低船只发生触礁的可能。

4 结 语

综上所述,龙滩下游河道疏浚项目施工带来的经济及社会效益是非常明显的。该项目总投资约1 347 万元,按以上分析结果看,年增发电量为1 316 万元,则1年后即可收回投资成本,投资回报率高。龙滩水库建成后,红水河泥沙量大幅减少,下游河道泥沙堆积速度减缓,通过这次疏浚可确保未来几年内无需再对下游河道进行清理,无后期追加成本。由此可见,该项目带来的经济效益是很可观的。

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(责任编辑 陈 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

杨艳(1983—)女(侗族),贵州锦屏人,工程师,主要从事水库调度运行工作．

TV851(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0079- 03