河湾电站年发电量计算初探

王 妍

(辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010)

1 概 述

河湾电站位于爱河主要支流草河上游地处辽宁省东南部，属沿海河流，相对河流封冻较晚，草河水资源比较丰富，河道冰凌期不会造成严重的冰塞、冰坝等情况。

草河是爱河的主要支流，电站位于上游处1号橡胶坝左岸，是利用防洪堤坝和橡胶坝工程合理开发水资源的综合项目。

草河防洪工程初步设计阶段工程地质勘察，依照《堤防工程地质勘察规程》SL/T188—96和国家标准《水利水电工程地质勘察规范》GB50287—99等现行规程、规章，对工程区的地理、地质条件进行了详细的勘察工作。

主要完成了河湾1∶1万综合地质填图，堤线井探28孔，搜集到辽宁工程勘察院的《凤城县小城子段供水水文地质勘察报告》一份，辽宁辽东工程勘察院《凤城县南大桥桥基岩土工程勘察报告》一份，基本查明拟建工程区的区域构造环境、工程地质条件，取得相关的地质单元分布情况和物理学指标。

2 区域地质概况

2.1 地形地貌

工程区地貌为低丘陵区和山间河谷，堤线以外以草河河漫滩及冲洪积阶地为主，河流两侧至山前过渡到山前坡洪积群和丘陵边缘。地势呈向河谷较缓倾的“V”字型，河谷地表高281.2-315.00m上游左岸山顶高程达508.5m

2.2 区域地质构造

工程区的大地构造位置据辽宁省区域地质志划分，属于我国北方一级构造单元中朝准地台之燕山台褶带东部的辽西台陷，朝阳—建昌断凹的大城子盆地西部。

工程区上游外边缘处有一条近北东—南西走向的区域性断裂，为早期构造活动的产物，对工程区稳定性无影响。

本次勘察拟建区域内未见有其它次级构造通过。

2.3 水文地质条件

工程区以第四系孔隙潜水层为主，可分为冲洪积坡洪积两个地下水主要赋存单元。

冲洪积层：沿河谷广泛分布，上部以黏土、粉土为主，厚度小，透水、含水性弱；下部由砂、砾石构成，分布稳定，厚度较大，透水、强，为本区主要含水层，渗透系数可达150-300m/d，地下水埋深0.2-3.30m，局部略深。

坡洪积层：呈条带状分布于山前地带，顶部以粉土、含砾粉土为主，下部以粉土夹砂石透镜体和碎石土为主，厚度变化较大，透水性、赋水性较差，地下水连通性较差，地下水埋深一般在4.00-7.00m，最大可达14m。

第四系下伏基岩与丘陵山区基岩构成基岩裂隙水含水层，赋水性、透水性差异较大，地下水位不一致。

本区地下水补给以大气降水和地表河流入渗为主，少量地下径流补给。第四系冲洪积含水层、径流条件好，坡洪积含水层次之，基岩裂隙含水层径流条件较差。

本区地下水排泄以人工开采为主，其次为地表蒸发，少量地下径流排泄。

2.4 场地类别及地震烈度

根据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011—2001判定拟建工程区属Ⅱ类建筑场地，场地土的类型属中硬—中软场地土。

根据中华人民共和国国家标准《中国地震参数区划图》GB18306—2001拟建工程区处于地震动峰值加速度0.05g区，反映谱特征周期0.40区，地震基本烈度Ⅵ度区。

3 工程任务和规模

3.1 河流规划和工程任务

河湾电站位于草河一级支流——草河口上游0+850处，是利用城市防洪堤坝和人工湖橡胶坝工程合理开发水资源的综合项目。

3.2 工程所在地电力网络状况

工程所在地电力网络发达，66kV高压供电线路距电站1.2km，10kV输电线路平行防洪堤两岸布置，距电站最近距离0.2km，可以完全满足电站施工和输电要求。

电站所在地25km2范围内有两处变电场、所，分别向左、右两岸10kV线路供电，因此，在遭遇调峰的情况下，电站可以随时向两条输电线路切换输电。

3.3 电站的供电范围，设计负荷水平率、设计保证率

由于本电站直接向国家10kV电网输电，用电负荷由电网调度平衡，故不考虑设计负荷及供电范围。

3.4 防洪特征水位选择

根据规范规定，本工程应分别确定两岸防洪标准，左岸为县城主城区，人口不足20万人，属一般城镇，防洪标准为50-20a，项目建议书阶段为50a，初设批复为20a，相应的设计洪峰流量为3426 m3/s，右岸防洪标准为10a一遇，相应的设计洪峰流量为2135 m3/s。电站设计处洪水位286.6m。其参数见表1。

表1 电站高程参数

根据上表确定发电机层地面高程287.40m。

3.5 径流调节计算

因草河的天然径流量年际与年内变化较大，故本站在设计中采用逐月平均流量做为出力计算的依据。

月平均径流量采用水文观测站1957-1992年实测资料，依据各年平均流量观测值，依据经验频率公式计算结果如下：

(1)

3.6 装机容量及年发电量计算

因水位的限制，正常引水流量按Q=7.5m3/s进行装机容量的计算(相当于P=80%)，月发电量频率仍采用P=75%计算。

3.6.1 电站出力水头计算

已知上游水位为287.00m，下游水位284.0m，下游水深0.5m，其出力水头为：

287.00-284.00=3.00m

3.6.2 出力计算

采用《北方农村水利实用技术手册》公式计算：

N理=1000QH(kg·m/s)=9.81QH

(2)

式中：N理为理论出力，kW；Q为流量，m3/s；H为电站上下游水位差，m。

已知电站正常引水流量为7.5 m3/s，H=3.0m

则N理=9.81×7.5×3.0=220.73kW

因实际上水电站在运行中有水头损失和能量消耗(大约占理论出理的20%—40%)，故水电站实际出力计算式为：

N净=AQHi(kW)

(3)

式中：A为传动方式系数，取决于传动方式，该电站采用直接传动方式，A=7.0=N净=AQHi=7.0×3.0×7.5=157.5kW

选用浙江临海水轮机厂生产的ZD709—LH100水轮机和与之配套的SF100—20P发电机一套,中国福建尤溪长波机械有限公司生产的ZD760-LM-80水轮机和与之配套的SF55-6/493发电机一套。

按设计频率分别推算出1—12月各月的平均流量。

按N净=AQH计算出各月的发电量，其个月发电量之和为全年累计发电量。

计算结果见表2。

表2 电站各月流量频率计算机发电量计算表

4 结 语

河湾电站站址区域内地质条件简单，地貌为丘陵区山间河谷。橡胶坝两侧堤线外以草河漫滩及冲洪积阶地为主。河流两侧过渡到两岸山前坡洪积扇和丘陵边缘，地势呈向河谷较缓的“V”字型。地层岩性主要出露为第四系冲洪积物，少量坡洪积物，局部有少量第四系地层出露。堤基地质探井揭遇地层有杂填土、耕植土、第四系黏土、粉土、圆砾，地质条件简单，无不良工程地质现象，满足建筑要求。

通过对本工程的地质条件及发电量计算的全面分析,认为此电站工程在技术、经济上是合理的，在环境方面无污染、既节能又使水资源得到合理的开发利用，因此，具有良好的经济效益和社会效益。是必要、可行的。

[1]张伟.莱阳市陶格庄水电站提高发电效益的技术措施[J].山东水利，2010(06)：11，15.

[2]李祥飞,白子岩.串联水库灌溉期增加发电效益的研究[J].吉林水利，2006(07)：39-40.

[3]张远东,魏加华,周建军.长江上游调水对干流电站发电效益的影响[J].清华大学学报：自然科学版，2008(06)：955-958.

[4]王栋.南水北调东线工程对沿线小水电的影响及对策[J].水利发展研究，2007(02)：33-34，37.

[5]郑小杭.黄坑电站增加发电效益的若干措施[J].浙江水利科技，2001(05)：43-44.