清河水庫利用廢棄建筑物建設(shè)水電站可行性分析

蔣麗霞，韓穎慧，盧恩勝

（1.遼寧省清河水庫管理局，遼寧，鐵嶺 112003；2.遼寧省供水局，遼寧 沈陽 110003）

清河水庫利用廢棄建筑物建設(shè)水電站可行性分析

蔣麗霞1，韓穎慧1，盧恩勝2

（1.遼寧省清河水庫管理局，遼寧，鐵嶺 112003；2.遼寧省供水局，遼寧 沈陽 110003）

文章從工程條件、水能資源條件等分析清河水庫開發(fā)建設(shè)水電站的可行性。分析表明，清河水庫建設(shè)水電站具有十分優(yōu)越的工程和水能條件，既可利用已有工程，又可利用廢棄建筑物，且有儲(chǔ)量可觀的水資源，實(shí)現(xiàn)“一物多用，一水多用”，投資小，效益好，各方面均有可行性。

清河水庫；廢棄建筑物；水能資源；水電站；可行性

1 工程條件

1.1 工程概況

清河水庫是遼河流域的重要水利樞紐工程之一，位于遼河支流清河下游。水庫是一座以防洪、灌溉、工業(yè)供水為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的大型水利樞紐工程。工程規(guī)模為大 （2） 型，于1960 年建成投入運(yùn)行。水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、左右岸泄洪洞 4 部分組成，壩長 1 622 m，壩高 39.6m。原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)按 1 000 年一遇洪水設(shè)計(jì)，10 000 年一遇洪水校核，總庫容 9.71×108m3，正常蓄水位 131.00m，防洪限制水位 127.00m，死水位 109.70m。2011 年，經(jīng)水利部批準(zhǔn)，清河水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固，大壩加高 1.15m，樞紐主要建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按 500 年一遇洪水設(shè)計(jì)，10 000 年一遇洪水校核，設(shè)計(jì)洪水位 135.10m，相應(yīng)庫容 7.97×108m3，校核洪水位 138.06m，相應(yīng)庫容 9.68×108m3。

1.2 水電站可利用工程

清河水庫主要工業(yè)供水任務(wù)是為清河發(fā)電廠提供機(jī)組冷卻用水。1970 年 12 月至 2006 年 7 月，供水方式采用以清河水庫為冷卻池的大循環(huán)冷卻系統(tǒng)，主要由 5 km 的回水明渠、回水泵站以及直徑 4.0 m，長 752.0 m 的回水隧洞（位于清河水庫攔河壩右壩端山體內(nèi)）組成。電廠從水庫取水，冷卻機(jī)組后，經(jīng)回水明渠、回水泵站升壓后通過回水隧洞返回水庫。2006 年 8 月以后，由于清河電廠運(yùn)行方式的優(yōu)化、火電行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，將水循環(huán)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)循環(huán)，使原有的回水明渠、泵站、隧洞、調(diào)壓井等建筑物失去了原有的使用功能，被廢棄閑置。后經(jīng)水庫與電廠協(xié)商，將回水隧洞、泵站等建筑物無償劃歸清河水庫使用。

2010 年除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，將清河電廠原回水隧洞設(shè)計(jì)改造為泄洪洞，配套建設(shè)有進(jìn)水閘、出口閥門、調(diào)壓井等。這些已有建筑物的可利用性，為建設(shè)清河水庫壩下水電站提供了必要的工程條件，且可節(jié)約大量建設(shè)投資。

2 水能資源條件

2.1 農(nóng)業(yè)灌溉放水及泄洪

清河水庫主要供水任務(wù)之一是農(nóng)業(yè)灌溉供水，供水范圍涉及鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦 4 市的 12個(gè)區(qū)縣。自 1961 年開始農(nóng)業(yè)灌溉供水以來，供水總量已達(dá) 155.41×108m3，年平均供水量 2.96×108m3。供水時(shí)間為每年4月下旬至9月上旬，年平均供水天數(shù) 80 d 左右，5-6 月泡插期連續(xù)供水 35~45 d，日平均流量為 50~150 m3/s，后期補(bǔ)水流量一般為 25.0~30.0m3/s，最小流量 3.0m3/s。50 多年來，這些水資源一直未能重復(fù)利用，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。

另外，汛期發(fā)生洪水時(shí)，水庫泄洪也是可利用的重要水資源。清河水庫建成至今，共發(fā)生大中洪水 10 多次，泄洪年份 20 余年，泄洪總量55.35× 108m3，這些洪水資源也是可利用發(fā)電的重要資源之一。

2.2 跨流域聯(lián)合調(diào)水

遼寧西北部及遼河干流屬資源性嚴(yán)重缺水地區(qū)，缺水已經(jīng)嚴(yán)重制約了該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，跨流域調(diào)水是解決該地區(qū)水資源短缺問題、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的唯一途徑。根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)，遼寧將建設(shè)跨流域調(diào)水工程，清河水庫在此供水系統(tǒng)中起到非常重要的調(diào)節(jié)作用，其任務(wù)調(diào)整為以農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、城市供水為主，兼顧發(fā)電和生態(tài)補(bǔ)水等綜合利用。增加的供水任務(wù)主要有：周邊地區(qū)的城市生活與工業(yè)需水；下游區(qū)間的高效農(nóng)業(yè)及水田用水；向盤錦雙臺(tái)河口濕地供水；向遼干及大凌河河口環(huán)境補(bǔ)水，在水量富足的情況下增加遼河河道沖沙水量。調(diào)水前后，清河水庫特征水位保持不變。

經(jīng) 1956—2007 年 52 年長系列徑流分析計(jì)算，調(diào)水前，清河水庫入庫水量為多年平均 4.47×108m3，調(diào)水后，清河水庫增加外調(diào)水量 8.52×108m3，設(shè)計(jì)入庫水量增加到 12.99×108m3，總供水量為 11.01× 108m3，水能資源儲(chǔ)量十分可觀。

2.3 生態(tài)環(huán)境供水

清河水庫建成以來，為遼河干流生態(tài)環(huán)境、水質(zhì)的改善起到了重要作用。尤其是近些年，遼河水質(zhì)問題引起多方高度重視。2012 年 11 月中旬至2013 年 4 月上旬，按省政府指示，清河水庫為遼河干流連續(xù)供水 145 d，供水量 1.45×108m3，最大流量 23.4 m3/s，最小流量 10.0 m3/s，有效改善了遼河干流枯水期水質(zhì)。同時(shí)，這種生態(tài)環(huán)境供水，為水電站建設(shè)提供了另一項(xiàng)水能來源。

3 水能計(jì)算及裝機(jī)發(fā)電量估算

3.1 特征水位及電站水頭

根據(jù)清河水庫調(diào)度方案，水位控制條件為：6月1日至 9 月 20 日汛期，防洪限制水位 127.00m；9 月21 日至翌年 5 月 31 日非汛期，興利水位 131.00m。

清河水庫攔河壩壩高 39.6m，壩上、壩下可利用水頭差達(dá) 31.0～34.0m；根據(jù)攔河壩運(yùn)行水位和相應(yīng)的尾水渠尾水位，并考慮水頭損失，計(jì)算出電站水頭分別為：Hmax=31.0m，HV=30.0m，Hmin=27.0m。

3.2 水能計(jì)算

根據(jù)電站的水頭和流量，計(jì)算水能總量，計(jì)算公式采用下式，計(jì)算結(jié)果見表 1。

N=KQH

式中：N——出力，kW；K——出力系數(shù)，K 取 8.5； Q——日平均放流量，m3/s；H——凈水頭，m。

表1 電站出力計(jì)算表

3.3 裝機(jī)容量及多年平均發(fā)電量估算

根據(jù)出力計(jì)算成果 （多年平均出力為 7 318 kW），可選擇裝機(jī) 8 750，10 000，11 250，12 500 kW進(jìn)行多年平均發(fā)電量、年利用小時(shí)數(shù)以及其它各項(xiàng)指標(biāo)的比較。根據(jù)計(jì)算，隨著裝機(jī)容量的增加，年發(fā)電量增加速度減緩，單位裝機(jī)造價(jià)減速減緩，單位電能造價(jià)變化不大。從工程實(shí)際出發(fā)，為充分利用當(dāng)?shù)厮苜Y源，裝機(jī)容量宜選較大方案，可初定裝機(jī)容量為 12 500 kW。經(jīng)計(jì)算得出，該電站總裝機(jī) 12 500 kW，多年平均年發(fā)電量為 6 393 萬kW·h，年利用時(shí)長為 5 115 h。

4 結(jié)語

綜上所述，清河水庫利用清河發(fā)電廠廢棄的隧洞等建筑物及水庫已建成工程開發(fā)建設(shè)水電站具有十分優(yōu)越的工程和水能條件，可利用的建筑物為攔河壩、進(jìn)水閘、泄洪洞、調(diào)壓井等，改造的工程為清河泵站廠房、引水渠和進(jìn)場道路等，完全新建的為配電室和升壓站。

該水電站的建設(shè)，可謂一舉多得：

1）大部分利用已有工程，工資投資較?。?/p>

2）利用廢棄建筑物，有利于“變廢為寶”，盤活國有固定資產(chǎn)；

3）充分利用水資源，實(shí)現(xiàn)“一水多用”；

4）不消耗不可再生能源，有利于節(jié)能減排。

因此，清河水庫利用廢棄隧洞等建筑物開發(fā)建設(shè)水電站，是可行的，并且非常必要。

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2013-11-18