陳金松

（中國水電顧問集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院，410014，長沙）

傳統(tǒng)認(rèn)為，水庫擴(kuò)建后調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，對徑流的蓄峰補(bǔ)枯作用明顯，從而提高下游梯級的電能數(shù)量和質(zhì)量。然而，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，水庫承擔(dān)的綜合利用要求越來越多，水庫擴(kuò)建后需綜合分析對下游梯級電能的影響：①水庫擴(kuò)建后，一般灌區(qū)規(guī)模將會擴(kuò)大，灌溉流量從庫中直接引走，使下游梯級入庫流量減少，從而使發(fā)電量減少；②水庫擴(kuò)建后，若承擔(dān)下游較重的防洪任務(wù)，汛期必將預(yù)留較大的防洪庫容，從而大大削弱水庫的調(diào)蓄能力；③水庫擴(kuò)建后，本身電站隨之?dāng)U機(jī)增容，機(jī)組引用流量大大增加，從而導(dǎo)致上下游機(jī)組過流能力不匹配，當(dāng)上游梯級調(diào)峰時，下游調(diào)節(jié)性能較弱的梯級將白白棄水，損失電能?？梢姡畮鞌U(kuò)建后，下游梯級電能變化需綜合各方面因素深入分析研究。水庫擴(kuò)建后影響下游梯級電能因素示意圖見圖1。

一、水庫擴(kuò)建后影響下游梯級電能的各因素分析

1.調(diào)蓄作用

水庫擴(kuò)建后，大壩加高，水庫各特征水位隨之抬高，水庫總庫容增大，興利庫容增加，水庫調(diào)節(jié)性能增強(qiáng)，水庫蓄峰補(bǔ)枯作用明顯，使下游梯級水量利用率提高，年發(fā)電量增加，汛、枯出力比減小，電能質(zhì)量得到較大改善。水庫擴(kuò)建后，下游梯級水量利用率提高a%時，表明下游梯級發(fā)電量較擴(kuò)建前增加約a%。

2.灌溉、供水

具有灌溉和供水任務(wù)的水庫擴(kuò)建以后，由于庫容增加，往往會擴(kuò)大灌溉面積和供水規(guī)模，從而加大引用流量。這部分水量將從庫中直接引走，從而造成下游梯級入庫流量減小，減小幅度即為灌溉、供水因素對下游梯級電能的影響程度。當(dāng)水庫擴(kuò)建后新增的灌溉、供水流量占下游梯級壩址徑流的b%時，則表明下游梯級較擴(kuò)建前將減少約b%的電量。

3.電站調(diào)峰

水庫擴(kuò)建后，水庫正常蓄水位抬高，調(diào)節(jié)性能增強(qiáng)，原先的老機(jī)組已不能適應(yīng)新的水頭參數(shù)，電站須更換新的機(jī)組，并提高機(jī)組容量。隨著電網(wǎng)公司全面實(shí)行峰谷分時電價及豐枯季節(jié)電價，具有調(diào)節(jié)性能的電站必將按照調(diào)峰工況運(yùn)行，在裝機(jī)年利用小時數(shù)和水頭參數(shù)一定的情況下，提高機(jī)組的過流能力是增加機(jī)組容量的有效途徑。機(jī)組額定引用流量增加后，對下游梯級的電能影響如下：

（1）下游梯級無調(diào)節(jié)性能

下游梯級電站設(shè)計時，機(jī)組引用流量一般按與上游梯級設(shè)計引用流量加上區(qū)間流量基本相當(dāng)考慮，當(dāng)上游水庫擴(kuò)建后，電站機(jī)組額定引用流量增加，將導(dǎo)致上下游梯級機(jī)組過流能力不匹配。

當(dāng)水庫擴(kuò)建后，機(jī)組過流能力加區(qū)間流量大于下游梯級機(jī)組過流能力時，電站調(diào)峰將會迫使下游梯級增加棄水，特別是在水資源寶貴的枯水期，電站棄水對電能影響較大。

當(dāng)水庫擴(kuò)建后，機(jī)組過流能力加區(qū)間流量小于下游梯級機(jī)組過流能力時，電站調(diào)峰對下游梯級電能基本無影響。

（2）下游梯級有調(diào)節(jié)性能

水庫擴(kuò)建后，上游機(jī)組增加了額定引用流量，在電站調(diào)峰時，下游梯級在與上游同步調(diào)峰的同時，將多余水量先蓄起來，待上游調(diào)峰停止時，下游水庫再逐步消落，水量較上游水庫擴(kuò)建前未增加損失，因此，當(dāng)下游梯級有調(diào)節(jié)性能時，上游梯級擴(kuò)機(jī)調(diào)峰對下游梯級電能基本無影響。

4.防洪

上游水庫對下游梯級的調(diào)蓄作用主要體現(xiàn)在枯水期，對汛期電量影響較小，因此，上游水庫蓄水期末所蓄庫容的大小在考量其對下游梯級的補(bǔ)償作用方面至關(guān)重要。具有綜合利用要求的水庫一般會承擔(dān)下游的防洪任務(wù)，水庫擴(kuò)建后，主汛期將設(shè)置汛限水位，主汛期結(jié)束后水庫可蓄至正常蓄水位。當(dāng)蓄水期末水庫水位高于擴(kuò)建前水庫正常蓄水位時，表明枯水期可調(diào)水量高于擴(kuò)建前可調(diào)水量，從而可增加下游梯級枯水期電量；當(dāng)蓄水期末水庫水位低于擴(kuò)建前水庫正常蓄水位時，表明枯水期可調(diào)水量較擴(kuò)建前小，從而降低了下游梯級枯水期電量。

5.其他

承擔(dān)向下游補(bǔ)水任務(wù)的水庫，如湖南省的東江、涔天河等水庫擴(kuò)建后承擔(dān)向下游補(bǔ)水任務(wù)，水庫實(shí)際運(yùn)行時將優(yōu)先考慮向下游補(bǔ)水，從而無法充分發(fā)揮調(diào)蓄功能，對下游梯級調(diào)蓄作用有限。

水庫其他工程任務(wù)如航運(yùn)、旅游、養(yǎng)殖等因素對下游梯級電能影響較小，暫不分析。

6.綜合分析

針對具體水庫，研究水庫擴(kuò)建后運(yùn)行方式的各方面因素對下游梯級電能影響程度，找出其中的主導(dǎo)因素，考量水庫擴(kuò)建對下游梯級電能的利弊影響。當(dāng)以發(fā)電為主的水庫擴(kuò)建后，水庫調(diào)蓄能力加強(qiáng)，水庫對下游的調(diào)蓄作用占主導(dǎo)因素，下游梯級電能增加；當(dāng)以灌溉、供水為主要任務(wù)的水庫擴(kuò)建后，灌溉、供水引水流量加大，該因素在影響下游電能方面占主導(dǎo)作用時，下游梯級電能減少；當(dāng)上游水庫擴(kuò)建后，裝機(jī)大幅度增加，機(jī)組引用流量增幅較大，導(dǎo)致與下游梯級引水流量嚴(yán)重不匹配時，若下游梯級無較好的應(yīng)對措施，必將造成大量棄水，從而引起下游梯級發(fā)電量減少。

二、下游梯級應(yīng)對措施研究

水庫擴(kuò)建后，增加較多綜合利用要求，各任務(wù)要求的實(shí)施對下游梯級電能都會產(chǎn)生一定的影響，其中有些因素的影響，通過下游梯級的補(bǔ)救措施可以得到減緩。

當(dāng)上游電站擴(kuò)機(jī)增容后，機(jī)組過流量加大，因電站調(diào)峰導(dǎo)致下游梯級棄水而損失電能時，下游梯級可通過兩個措施彌補(bǔ)。第一，下游梯級增加機(jī)組，從而與上游梯級機(jī)組過流量相匹配；第二，下游水庫加高，增加水庫調(diào)節(jié)庫容，提高電站調(diào)節(jié)能力。

當(dāng)下游梯級與上游水庫樞紐為同一業(yè)主時，實(shí)際運(yùn)行中聯(lián)合調(diào)度的可能性較大，從而可以達(dá)到上下游梯級效益最大化。若下游梯級與上游水庫樞紐不屬同一業(yè)主時，兩家可以通過協(xié)商，找出雙方均可接受的調(diào)度運(yùn)行方式進(jìn)行水庫調(diào)度，對上游水庫擴(kuò)建帶來的下游梯級電能增加或減少問題，雙方可商定具體分利和賠償方案。

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[3]洪法祥,姚林祥，等.里畈水庫擴(kuò)建工程的意義與作用[J].浙江水利科技,1997(1).