張 王月，楊春輝，孟祥國(guó)

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 概 述

目前尼爾基水庫(kù)日平均出庫(kù)流量計(jì)算主要采用電功率反推法，計(jì)算公式：

式中：E為日發(fā)電量,kW·h；t為發(fā)電時(shí)間，h；K為機(jī)組的綜合出力系數(shù)；H為發(fā)電水頭,m；Q為日平均出庫(kù)流量，m3/s。K受水頭等因素的影響較大，因此當(dāng)水庫(kù)水位較高時(shí)會(huì)造成由于K偏小而計(jì)算的日平均出庫(kù)流量偏大，反之則計(jì)算的出庫(kù)流量偏小。

為計(jì)算出更加精確的尼爾基水庫(kù)出庫(kù)流量,以滿足水庫(kù)調(diào)度的需要，率定尼爾基水庫(kù)尾水位流量關(guān)系，并利用該水位流量關(guān)系進(jìn)行推流，推流結(jié)果與電功率反推進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)計(jì)算更加準(zhǔn)確的出庫(kù)流量。

2 尾水位流量關(guān)系率定及評(píng)定

2.1 率 定

2005年9月11日，尼爾基水利樞紐下閘蓄水后，發(fā)電機(jī)組尾水渠改變很大，原設(shè)計(jì)階段的尾水位流量關(guān)系因河道改變而失去適用性。為了準(zhǔn)確掌握水庫(kù)出流情況，對(duì)尾水位流量關(guān)系進(jìn)行率定。

2.2 評(píng)定及檢驗(yàn)

通過對(duì)112組實(shí)測(cè)水位、實(shí)測(cè)流量、查線流量的曲線檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算其系統(tǒng)誤差平均值為0.13%，隨機(jī)不確定度為7.88%。依據(jù)《水文資料整編規(guī)范》,采用單一曲線法或水力因素法定線時(shí)，國(guó)家一類精度的水文站，水位流量關(guān)系定線指標(biāo)應(yīng)滿足系統(tǒng)誤差的絕對(duì)值小于1%，隨機(jī)不確定度小于8%，該曲線滿足單一曲線的定線精度要求。

利用尾水位～流量關(guān)系曲線計(jì)算部分時(shí)段的日平均出庫(kù)流量，并將其計(jì)算結(jié)果與電功率反推進(jìn)行對(duì)比。計(jì)算出的日平均出庫(kù)流量為基準(zhǔn)，以10%和15%（水文測(cè)驗(yàn)誤差控制范圍相對(duì)誤差10%～15%）的相對(duì)誤差為控制標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算7.0～9.0不同綜合出力系數(shù)達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的合格率，見表1?？紤]到河道變化和非暢流期水位流量關(guān)系曲線的適用性，因此在表1中只對(duì)利用暢流期的水位和流量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》水文情報(bào)預(yù)報(bào)項(xiàng)目精度等級(jí)表,見表2，最適合的綜合出力系數(shù)對(duì)應(yīng)的合格率均能滿足規(guī)范的要求。

分析表1，2009年當(dāng)綜合出力系數(shù)達(dá)到 7.8時(shí),電功率反法和水位流量關(guān)系曲線形成了很好的擬合；2010年,當(dāng)綜合出力系數(shù)達(dá)到8.8時(shí)，電功率反法和水位流量關(guān)系曲線形成了很好的擬合；2011年,當(dāng)綜合出力系數(shù)達(dá)到8.5時(shí),電功率反法和水位流量關(guān)系曲線形成了很好的擬合。因此用尾水位流～量關(guān)系計(jì)算的日平均出庫(kù)流量與電功率反推形成了很好的一致性，目前該曲線可以作為壩下推流使用。

3 尾水位流量關(guān)系的應(yīng)用

3.1 修正機(jī)組的綜合出力系數(shù)

2009年至2010年5月機(jī)組的綜合出力系數(shù)一直采用7.5。利用黑龍江水文水資源勘測(cè)局提供的中期成果報(bào)告中的尼爾基尾水位流量關(guān)系曲線再次對(duì)水庫(kù)出流進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)機(jī)組的綜合出力系數(shù)進(jìn)行分析、校正，從2010年6月1日起，將原有的機(jī)組綜合出力系數(shù)7.5改成8.0。

表1 暢流期日平均出庫(kù)流量合格率統(tǒng)計(jì)表

表2 預(yù)報(bào)項(xiàng)目精度等級(jí)表

3.2 年平均綜合出力系數(shù)對(duì)比

利用尾水位流量關(guān)系計(jì)算實(shí)時(shí)出庫(kù)流量，再通過面積包圍法計(jì)算日平均出庫(kù)流量，用該日平均出庫(kù)流量計(jì)算水庫(kù)的年平均出庫(kù)流量，再用該年平均出庫(kù)流量反推機(jī)組的年平均綜合出力系數(shù)，其計(jì)算結(jié)果如下表3所示。為了便于分析機(jī)組年平均出力系數(shù)的影響因素，在表3中列出了年平均壩上水位和年平均水頭?？紤]到河道的變化對(duì)水位流量關(guān)系的影響，在表3中僅對(duì)2009—2011年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算。

在表3中機(jī)組的年平均綜合出力系數(shù)和表1中合格率較高的綜合出力系數(shù)有所差異，分析其原因是：表3計(jì)算采用了全年包括非暢流期的水位和流量數(shù)據(jù)。分析表3中發(fā)現(xiàn)：水位和水頭越高機(jī)組的年平均綜合出力系數(shù)越大；2010年的年平均水位較2011年略低，但其機(jī)組的年平均綜合出力系數(shù)相對(duì)較高，可能為下游河道疏浚。

表3 2009—2011年各年年平均出力系數(shù)比較表

3.3 綜合出力系數(shù)的影響因素

通過分析表2和表4發(fā)現(xiàn)：機(jī)組的綜合出力系數(shù)K與壩上水位或平均發(fā)電水頭H呈線性相關(guān)的趨勢(shì)。假定和成線性相關(guān)，考慮到非暢流期結(jié)冰的影響，和之間關(guān)系的數(shù)據(jù)采用暢流期（5月中旬至10月）的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。為了消除水位波動(dòng)帶來的誤差，在計(jì)算K和H時(shí)均采用旬平均出庫(kù)流量和旬平均水頭，二者關(guān)系，見圖1。

圖1 H～K關(guān)系圖

圖1中機(jī)組的K和H用Excel工作表自動(dòng)率定：

在此引用線性相關(guān)系數(shù)R來說明K和H兩個(gè)變量的線性相關(guān)程度，通過計(jì)算R=0.82。當(dāng)|R|＞0.8時(shí)可認(rèn)為兩個(gè)變量高度相關(guān)，因此綜合出力系K與水頭H的線性相關(guān)性較好。在實(shí)際工作中可以利用該相關(guān)性對(duì)機(jī)組的綜合出力系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

3.4 水量復(fù)合

利用公式（2）和7.5～8.5綜合出力系數(shù)分別計(jì)算2009—2011年的出庫(kù)水量，并將該水量與原出力系數(shù)計(jì)算的出庫(kù)水量和利用尾水位～流量關(guān)系計(jì)算的出庫(kù)水量進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果見表4。

以尾水位～流量關(guān)系曲線計(jì)算的出庫(kù)流量為基準(zhǔn)，通過對(duì)表4的計(jì)算和分析發(fā)現(xiàn)：機(jī)組在水頭大于210.30 m時(shí)采用的綜合出力系數(shù)8.0偏小，水頭小于210.30 m時(shí)偏大。

表4 2009—2011年不同出力系數(shù)出庫(kù)水量比較表

3.5 旬平均出入庫(kù)流量對(duì)比

利用公式（2）對(duì)2012年1—10月的旬平均出入庫(kù)流量進(jìn)行計(jì)算，并與實(shí)際采用綜合出力系數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算結(jié)果見表5?？梢园l(fā)現(xiàn)：水庫(kù)的水位在年內(nèi)變化幅度較大（2012年為5 m），因此機(jī)組的綜合出力系數(shù)在年內(nèi)變化較大其中，最小7.2，最大8.7，如果采用定出力系數(shù)會(huì)導(dǎo)致當(dāng)水頭較高時(shí)計(jì)算的平均出、入庫(kù)流量較實(shí)際偏大，反之則偏小。

4 結(jié) 論

利用尾水位流量關(guān)系計(jì)算的出庫(kù)流量和水量與電功率反推法計(jì)算的出庫(kù)流量和水量有很好的一致性，優(yōu)化了電功率反推的效率系數(shù)。

電功率反推和水量平衡法相結(jié)合是目前尼爾基水利樞紐計(jì)算出入庫(kù)流量的主要方法，但是電功率反推法的綜合出力系數(shù)K一直采用一個(gè)定值容易導(dǎo)致在水位或水頭過高時(shí)計(jì)算的出入庫(kù)流量偏大，反之則偏小。因此，建議利用尾水位流量關(guān)系曲線直接計(jì)算出庫(kù)流量，再利用水量平衡的方法計(jì)算入庫(kù)流量；或者利用公式（2）確定出不同水位時(shí)的綜合出力系數(shù)，然后再通過電功率反推法計(jì)算日平均出庫(kù)流量，利用水量平衡的方法計(jì)算日平均入庫(kù)流量。

表5 旬平均出入庫(kù)流量對(duì)比表