洞潭水電站設(shè)計(jì)容量過大原因分析與探討

王超杰 田茂剛

【摘要】結(jié)合洞潭水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量的工程實(shí)例，對(duì)《電站設(shè)計(jì)報(bào)告》水文、地質(zhì)部分和項(xiàng)目實(shí)測(cè)年徑流系數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，重點(diǎn)對(duì)洞潭水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量過大原因分析與探討，提出了水電站項(xiàng)目的地質(zhì)、地貌是影響年徑流系不可忽視的主要因素之一，對(duì)中小水電站設(shè)計(jì)選擇裝機(jī)容量有一定借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】水電站；水文；年徑流系數(shù)；設(shè)計(jì)容量

1、電站概況

洞潭水電站壩址控制流域面積269km2，水庫(kù)正常蓄水位410.0m，調(diào)節(jié)庫(kù)容784萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)多年平均流量為6.54m3/s，額定水頭125m，裝機(jī)容量20MW，多年均發(fā)電量5529萬(wàn)kW.h，總投資約2.8億元。該電站于2015年4月18日投產(chǎn)發(fā)電，2015度累計(jì)發(fā)電量2501萬(wàn)kW.h，全年共計(jì)棄水1155萬(wàn)m3，折算成電量約350萬(wàn)kW.h，2015年理論上可發(fā)電量約2850萬(wàn)kW.h，僅為設(shè)計(jì)年均發(fā)電量51%，電站實(shí)際與設(shè)計(jì)發(fā)電量存在嚴(yán)重的偏差。

2、設(shè)計(jì)資料

2.1 水庫(kù)正常蓄水位。洞潭河（亦稱浪溪河）系沅江的四級(jí)支流，集雨面積很小，沒有正式的河流規(guī)劃成果。2008年5月21日通過由水利廳組織的專家評(píng)審，暫定可研階段考慮正常蓄水位為▽400。2009年4月編制完成《湖南省永順縣洞潭水電站水庫(kù)成庫(kù)地質(zhì)條件補(bǔ)充論證地質(zhì)簡(jiǎn)報(bào)》，其結(jié)論為“從地質(zhì)角度考慮，本工程水庫(kù)正常蓄水位不宜高于410m”。

2.2 庫(kù)區(qū)地質(zhì)。該工程地質(zhì)條件復(fù)雜，壩址區(qū)上游及下游河床兩岸陡壁巖石巖溶較發(fā)育，庫(kù)區(qū)內(nèi)高程420m以上溶洞、落水洞、溶蝕洼地、漏斗、層間溶蝕、溶隙等喀斯特現(xiàn)象多見，水庫(kù)的繞壩滲漏問題較小。

2.3 水文。洞潭電站壩址的石堤西雨量站由于無(wú)水文徑流數(shù)據(jù)資料，其徑流是利用古丈河黑潭站、永順站徑流進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算出洞潭壩址多年平均流量為6.54m3/s。

3、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

3.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。由于石堤西雨量站無(wú)水文徑流數(shù)據(jù)資料，洞潭水電站徑流是引用古丈河的黑潭水文站、永順?biāo)恼镜膹搅鞒晒魄螅?jì)算成果為洞潭壩址多年平均流量6.54m3/s。電站流域的多年平均降水量1416mm，理論計(jì)算年平均總來(lái)水量為3.809億；設(shè)計(jì)多年均總來(lái)水量為2.06億m3；年徑流系數(shù)為：2.06/3.809=0.54，查湖南省水文資料得永順縣境內(nèi)徑流系數(shù)為0.55，設(shè)計(jì)原則上是取用湖南省水文資料。

3.2 老洞潭電站數(shù)據(jù)。洞潭水電站壩址位于原老洞潭水電站庫(kù)尾，相距約0.9公里（流域面積大于新壩址控制流域面積269km2）。為此，我們統(tǒng)計(jì)了2011年至2015年的發(fā)電量折算其年平均流量為3.97m3/s（考慮棄水因素），實(shí)際年均總來(lái)水量1.25億m3；按年平均降水量1416mm，理論計(jì)算年均總來(lái)水量為3.809億；其年徑流系數(shù)為：1.25/3.809=0.328。

3.3 洞潭電站數(shù)據(jù)。2015年度年平均流量為3.97m3/s，2015年實(shí)際年平總來(lái)水量為1.118億m3；按年降水量1401.5mm理論計(jì)算其年總來(lái)水量3.77億；其徑流系數(shù)為：1.128/3.77=0.299。

3.4 對(duì)比分析

3.4.1 年徑流系數(shù)。在水文計(jì)算中，影響庫(kù)區(qū)徑流系數(shù)的主要因素是降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、地貌、土壤前期含水量等因素有直接關(guān)聯(lián)，排除降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)等氣候因素外，根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告對(duì)洞潭水電站項(xiàng)目庫(kù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況介紹“庫(kù)區(qū)內(nèi)高程420m以上溶洞、落水洞、溶蝕洼地、漏斗、層間溶蝕、溶隙等喀斯特現(xiàn)象多見”。因此，洞潭水電站庫(kù)區(qū)內(nèi)特殊的地質(zhì)、地貌對(duì)其徑流系數(shù)影響較大，完全引用黑潭水文站古丈河流域特征的水文資料設(shè)計(jì)計(jì)算洞潭電站裝機(jī)容量及發(fā)電量是值得商榷的。由于洞潭水電站同屬?gòu)埣医绲刭|(zhì)及地貌，在同類地區(qū)如張家界個(gè)別區(qū)域其徑流系數(shù)有小于0.3。鑒于洞潭水電站特殊地質(zhì)地貌，設(shè)計(jì)時(shí)引用湖南省水文資料中永順縣境內(nèi)徑年流系數(shù)0.55與實(shí)測(cè)年徑流系數(shù)0.3對(duì)比偏差過大，導(dǎo)致年平均總來(lái)水量與實(shí)際不符，是設(shè)計(jì)裝機(jī)容量及年發(fā)電量偏大的主要原因。

3.4.2 年平均流量。2015年度永順縣石堤西水文站年降水量為1401mm，與設(shè)計(jì)年降水量1410mm相近為正常年，結(jié)合上述年均流量數(shù)據(jù)對(duì)比可知：洞潭電站年2015年度平均流量為3.58（m3/s）與老洞潭水電站近五年內(nèi)統(tǒng)計(jì)的年均流量3.97（m3/s）相近，但與設(shè)計(jì)多年平均流量6.54（m3/s）對(duì)比偏差太大。按3.97m3/s-3.58m3/s計(jì)算洞潭水電站實(shí)際年均發(fā)電量應(yīng)在3200萬(wàn)kW.h--2800萬(wàn)kW.h范圍，發(fā)電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)5529萬(wàn)kW.h。

4、結(jié)論

綜上所述，該電站設(shè)計(jì)容量過大的主要原因：

（1）設(shè)計(jì)年徑流系數(shù)取值過大，年平均總來(lái)水量與實(shí)際不符，導(dǎo)致電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量及年發(fā)電量偏大。

（2）設(shè)計(jì)多年平均流量6.54m3/s偏大，與實(shí)際流量3.97m3/s-3.58m3/s嚴(yán)重不符。所以洞潭水電站引用老洞潭電站及實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)核算其年均發(fā)電量更具有代表性和真實(shí)性。因此，電站實(shí)際年發(fā)電量應(yīng)在3200萬(wàn)kW.h--2800萬(wàn)kW.h范圍。目前，衡量水電站投資效益其中重要指標(biāo)：度電投資a<4元/kW.h，該電站度電投資已達(dá)8.5元/kW.h以上，投資與收益比是極差的，后期經(jīng)濟(jì)效益不容樂觀。