水电站大坝最小下泄流量的分析

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水电站大坝最小下泄流量的分析

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2913


1前言

  在小水电开发建设过程中,过去考虑较多的是对区域经济的发展和发电效益,而对保护生态水环境考虑的较少,如不考虑电站大坝最小下泄流量而引起下游河段水环境恶化等问题,已越来越引起社会各界的关注。特别是引水式电站,由于其大坝与厂房之间往往会形成一定的脱水段,脱水段的形成必然会给下游生态环境造成一定的影响。如何确定大坝下泄最小流量,才能满足下游生态环境需水量的要求呢,国内外有许多学者提出了各种生态环境需水量计算方法,如湿周法、河道内流量增加法、“R2CROSS法”、最枯月平均流量法等等,但是在我国目前还没有一个统一的计算标准。本文结合《福建省将乐县邓坊一级电站》实例,用代表年法和长系列法,对大坝下泄最小流量的确定进行了分析和初步探讨。

  2工程概况

  邓坊一级电站位于福建省将乐县高塘镇邓坊村境内的邓坊溪河畔,为一引水式电站。坝址以上集雨面积10.5k㎡,流域内多年平均降雨量1724.4mm,坝址断面多年平均径流量959.6万m3,多年平均流量0.304m3/s。工程拟建拦河坝高4.6m,至压力前池间输水系统长2.6km,其中隧洞长1.7km,明渠长0.9km。电站设计水头183.9m,设计发电流量0.46m3/s,装机2×320kw。

  邓坊溪属金溪水系,发源于福建省将乐县万安镇的孔坪自然村,流经邓坊、陈坊、蛇尾、下芦,于尧坑注入金溪干流。流域面积46k㎡,河道天然落差1060m,其中可利用落差680m。流域内林深坡陡,地表植被较好。

  3径流分析

  邓坊溪流域内无实测水文资料,流域降雨量采用邻近周边气候、下垫面条件基本一致的高滩、万安两个雨量站实测资料分析计算。高滩雨量站有1956--1995年实测降雨资料,万安站有1956--1958年、1961--2002年实测降雨资料。建立高滩、万安两站降雨相关关系,分别插补两站缺测年份的降雨量,并以高滩、万安同期年降雨的算术平均值组成邓坊溪流域1956--2002年降雨资料系列。经频率分析适线,求得设计流域年降雨统计参数:

  Xo=1724.4mm,Cv=0.19,Cs=2Cv流域内无实测径流资料,设计年径流采用径流系数推求。为分析比较,采用以下几种方法推求设计年径流系数:

  (1)金溪上游建宁站实测多年平均径流系数,α=0.56;

  (2)富屯溪支流仁寿河的河墩站实测多年平均径流系数,α=0.53;

  (3)福建省最新水文图集法分析,α=0.52;

  (4)根据本流域年陆地蒸发量为770mm,按照水量平衡方程式,分析多年平均径流系数,α=0.555。

  综上分析,确定电站坝址流域多年平均年径流系数采用α=0.53。则邓坊溪一级电站坝址流域多年平均径流深Ro=1724.4×0.53=913.9mm,径流变差系数按下式经验公式计算:

  Cvy=Cvx/(αn+0.06LgF)

  上式中:Cvy--径流变差系数;

  Cvx--年降水变差系数;

  α--多年平均径流系数;

  n--指数,三明市采用1.0-1.2;

  F--设计流域面积(k㎡)。

  从而求得邓坊一级电站坝址年径流参数:

  R=913.9mm,Cv=0.32,Cs=2Cv

  4枯水径流分析

  4.1代表年法

  根据设计流域P=90%枯水年的年径流值,选择建宁水文站年径流特征相近的1971年实测逐日平均流量,作为枯水典型年的年内分配过程,并按同倍比缩放到设计站,即得邓坊一级电站坝址P=90%枯水年逐日平均流量。从而求得坝址枯水年最小月平均流量为0.073m3/s;最小日平均流量为0.055m3/s。

  4.2长系列法

  以建宁水文站实测资料系列,分别以年最小月平均流量、年最小日平均流量选样,经频率分析求得邓坊一级电站坝址多年平均最小月流量为0.071m3/s,P=90%最小月平均流量为0.046m3/s;P=90%最小日平均流量为0.026m3/s。

  4.3代表年法和长系列法成果分析代

  表年法、长系列法分析的枯水径流比较如表1:

  表1 不同方

防渗膜标准名称为聚乙烯土工膜,主要是乳白色半透明至不透明的热塑性树脂材料-聚乙烯树脂制作而成。聚乙烯是高分子聚合物,是无毒、无味、无臭的白色颗粒,熔点约为110℃-130℃,相对密度0.918—0.965;防渗膜具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好,具有较高的刚性和韧性,机械强度好,耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好,随着密度的上升,机械性能和阻隔性能会相应提高,耐热,和抗拉强度也更高;可耐酸、碱、有机溶剂等腐蚀。

法分析的枯水径流成果比较表

  流量计算方法枯水平均流量

  最小月平均流量

  最小日平均流量

  代表年法 0.073 0.055

  长系列法 0.071 0.026

  相差值(%)2.84 7.3

  从上表可以看出,用代表年法计算的最小月平均流量与长系列法计算成果相比,两者相差不大。但两种方法计算的最小日平均流量相差近50%。由此我们可以说明:

  (1)长系列法是通过几十年的实测资料系列求得的流量值,更接近天然状态下的枯水流量,但一般情况下,要取得长系列实测资料很难;

  (2)在没有长系列实测资料的情况下,用代表年法计算的最小月平均流量能满足设计精度要求;

  (3)采用代表年法分析的流量可以满足生态用水量的要求。

  5结论  为了满足大坝下游河道水生态环境最小用水量要求,保持电站大坝下泄的最小流量是非常必要的,尤其是引水式电站工程,其大坝至发电厂房河段,将形成不同程度的脱水段,最小下泄流量值的确定显得尤为重要。在目前对拦河坝必须放的最小流量的设计标准尚未明确前,我们认为用代表年法,采用P=90%枯水年的最小月平均流量可以满足下游生态需水量的要求。


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