謝 琰， 付 玉， 王永青

(四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司，四川樂山 614900)

1 概述

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區(qū)葫蘆鎮(zhèn)，為大渡河干流下游梯級(jí)開發(fā)中的第一級(jí)，距上游已建的銅街子水電站11．5km。電站采用一級(jí)混合式(河床式廠房加長(zhǎng)尾水渠)開發(fā)。電站以發(fā)電為主，兼顧灌溉，總裝機(jī)容量為480MW(4×120MW)，屬國(guó)家大(二)型規(guī)模電站。電站正常蓄水位高程432m，總庫容4867萬m3，正常蓄水位以下庫容4554萬m3，額定水頭24．5m，設(shè)計(jì)引用流量 2203．2m3/s。

沙灣水電站目前無水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，電站入庫流量目前僅依靠國(guó)電大渡河公司在公網(wǎng)建立的一個(gè)專用網(wǎng)頁提供水情數(shù)據(jù)，主要有毛頭碼、沙坪、巖潤(rùn)、紅旗四個(gè)水文站的流量和雨量小時(shí)數(shù)據(jù)，以及銅街子水電站小時(shí)出入庫流量、銅街子水電站小時(shí)上下游水位等水情數(shù)據(jù)。通過網(wǎng)頁上毛頭碼、沙坪、巖潤(rùn)、紅旗四個(gè)水文站的流量和雨量數(shù)據(jù)可以分析流域水文情勢(shì)，基本上可以滿足電站短期和中期水文預(yù)報(bào)工作。但要做好沙灣水電站日常水庫調(diào)度工作，在銅街子水電站運(yùn)行調(diào)節(jié)作用影響下，通過現(xiàn)有的水情資料難度較大。沙灣水電站距上游銅街子水電站僅11．5km，庫尾緊接銅街子水電站尾水出口，銅街子水電站出流即已入庫，而網(wǎng)頁上的水情數(shù)據(jù)是經(jīng)過銅街子水電站水調(diào)人員在完成相應(yīng)的計(jì)算后15min左右才將水情信息上傳至專用網(wǎng)站上，收到水情數(shù)據(jù)時(shí)間相對(duì)滯后，而且只能得到整點(diǎn)數(shù)據(jù)，因此不能反應(yīng)實(shí)時(shí)信息，而且通過公共網(wǎng)絡(luò)本身的可靠性就不高。在日常運(yùn)行中，銅街子水電站為經(jīng)常承擔(dān)四川電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的電站，小時(shí)內(nèi)流量變幅大、變化頻繁，因此，監(jiān)測(cè)銅街子水電站實(shí)時(shí)下泄流量對(duì)于沙灣水電站水庫運(yùn)行意義深遠(yuǎn)。銅街子水電站多年實(shí)際運(yùn)行情況表明，銅街子水電站尾水?dāng)嗝娣€(wěn)定可靠，能很好地反映流量特征。若以銅街子水電站尾水?dāng)嗝孀鳛榭刂茢嗝?，建立水位流量關(guān)系，繪制水位流量關(guān)系曲線，引入銅街子水電站尾水水位并將其接入沙灣水電站水情信息系統(tǒng)，就可以通過已有的水務(wù)計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算而得出入庫流量，從而實(shí)現(xiàn)沙灣水電站入庫流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。而且通過這種方法對(duì)入庫流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的可靠性、安全性高，能夠很好地滿足沙灣水電站日常水庫調(diào)度和防汛調(diào)度等工作的需要。

2 銅街子水電站尾水?dāng)嗝嫠涣髁筷P(guān)系曲線的建立

2．1 資料收集

筆者對(duì)沙灣水電站運(yùn)行五年來所收集到的銅街子水電站提供的每日小時(shí)尾水水位及其對(duì)應(yīng)的下泄流量點(diǎn)群進(jìn)行了分析整理，用2010年的分析資料繪制了銅街子水電站尾水?dāng)嗝嫠涣髁筷P(guān)系曲線，用2011年的整理資料進(jìn)行校核?，F(xiàn)對(duì)2010年的整理資料進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，將銅街子水電站尾水水位按從小到大的順序排列，找出與之相對(duì)應(yīng)的流量值，選取0．1m為節(jié)點(diǎn)節(jié)距，篩選后得出的尾水水位-流量統(tǒng)計(jì)成果見表1。

2．2 水位流量關(guān)系曲線的繪制

表1 銅街子水電站尾水水位-流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

按照表1中銅街子水電站水位-流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表中的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制的水位流量關(guān)系曲線見圖1。由于不是專門用于布設(shè)水位測(cè)站，其流速、斷面面積等無法測(cè)定，曲線的修正很難完成，故將曲線簡(jiǎn)化為單一的曲線，以初始曲線作為成果曲線，然后用2012年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料對(duì)曲線進(jìn)行校核。

圖1 銅街子水電站尾水水位-流量關(guān)系曲線圖

2．3 利用曲線推求流量

根據(jù)所繪制的水位-流量關(guān)系曲線中的銅街子水電站尾水水位-流量關(guān)系曲線推求不同水位下的流量成果，選取0．1m為節(jié)點(diǎn)間距曲線流率成果見表2。根據(jù)表2可查算不同尾水水位下的流量值。

表2 銅街子水電站尾水流量關(guān)系曲線流率表(節(jié)點(diǎn)間距為0．1m)

2．4 水位-流量關(guān)系曲線的校驗(yàn)

通過利用2009年整理資料作為樣本資料，從中每個(gè)月在高程432～438m以節(jié)點(diǎn)間距0．1m分別抽取5個(gè)值(遇到尾水水位在節(jié)點(diǎn)值提取數(shù)據(jù)點(diǎn)不夠時(shí)，選取節(jié)點(diǎn)值±0．01m的數(shù)據(jù)點(diǎn)代替選取節(jié)點(diǎn)值)進(jìn)行與得出的關(guān)系曲線成果進(jìn)行分析校驗(yàn)。在銅街子水電站機(jī)組泄流下尾水水位在高程435．5m以下水位關(guān)系曲線擬合較好，曲線誤差很小，能夠滿足沙灣水電站水庫調(diào)度工作對(duì)資料的要求;在銅街子水電站機(jī)組和閘門同時(shí)泄流的情況下，尾水水位在高程435．5～436．5m時(shí)波動(dòng)較大。這是由于銅街子水電站尾水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)在機(jī)組尾水出水口處，當(dāng)閘門參與泄流時(shí)，由于閘門與機(jī)組尾水出水口之間有一段導(dǎo)流墻，閘門泄流量約在800m3/s以下時(shí)，尾水增幅不是很明顯，所以此時(shí)的流量差距頻繁時(shí)曲線誤差較大;當(dāng)尾水水位在高程436．5m以上時(shí)銅站泄洪閘門與機(jī)組同時(shí)泄流，這時(shí)閘門的泄流量較大，尾水流量關(guān)系較好;當(dāng)水位在高程438m以上時(shí)，由于流量較大，測(cè)點(diǎn)值較少，曲線誤差較大。

2．5 監(jiān)測(cè)方法的運(yùn)用

通過在銅街子水電站裝設(shè)水位傳感器、通信終端、太陽能浮充蓄電池電源系統(tǒng)、避雷設(shè)備，建立銅街子水電站尾水水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，利用水位數(shù)據(jù)采集終端(RTU)和GPRS通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)水情信息的自動(dòng)采集和遠(yuǎn)程傳輸，通過水位流量轉(zhuǎn)換軟件，參照水位流量關(guān)系曲線，將沙灣水電站實(shí)時(shí)入庫流量測(cè)算出來并反映到中心顯示終端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沙灣水電站入庫流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在枯水期和平水期，流域天然流量小于銅街子水電站滿發(fā)流量，銅街子水電站對(duì)天然流量的日調(diào)節(jié)作用很明顯，此時(shí)，銅街子水電站下泄流量基本上全部來自于機(jī)組下泄流量，而此時(shí)的關(guān)系曲線擬合較好，能夠滿足沙灣水電站水庫調(diào)度日常工作的需要。在汛期，當(dāng)流量大于銅街子水電站的機(jī)組滿發(fā)流量時(shí)，銅街子水電站對(duì)流域天然流量的日調(diào)節(jié)作用不是很明顯，基本上按照天然流量下泄。當(dāng)流量小于3000m3/s時(shí)，曲線有一定的偏差，但是，借助于上游沙坪水文站和毛頭碼水文站的數(shù)據(jù)和水位-流量關(guān)系曲線的趨勢(shì)預(yù)測(cè)，仍能滿足沙灣水電站防汛調(diào)度的需要。當(dāng)流量大于3000 m3/s時(shí)，曲線誤差較小，此時(shí)，曲線又能很好地反映流量關(guān)系。

3 結(jié)語

通過以銅街子水電站尾水?dāng)嗝孀鳛榭刂茢嗝妫~街子水電站尾水?dāng)嗝嫠?流量關(guān)系曲線，引入銅街子水電站尾水水位，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)沙灣水電站入庫流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，經(jīng)過兩年時(shí)間的實(shí)際運(yùn)用情況看，水位-流量關(guān)系曲線吻合性較好。通過這種方法對(duì)入庫流量實(shí)施監(jiān)測(cè)可靠性、安全性較高，很好地解決了沙灣水電站水庫調(diào)度和防汛調(diào)度工作中的難題。