汾河一壩蘭村水電站規(guī)劃方案

常曉亮

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

汾河一壩蘭村水電站規(guī)劃方案

常曉亮

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

為減少資源浪費，充分利用水資源，經(jīng)過對汾河一壩站上游河道來水、棄水分析，并根據(jù)現(xiàn)場勘察地形、地勢選址，認為在該站處建設一座小型水電站是可行的。對電站工程布置提出了兩種方案，分別從取水口條件、設計發(fā)電量、運行條件、投資等方面進行了比較，認為在魚嘴滾水壩漫水橋上游右岸設取水口方案具有明顯優(yōu)勢，選擇該方案比較合理可行。

取水口；裝機容量；經(jīng)濟技術比較；水電站；汾河一壩

1 工程概況

汾河一壩樞紐工程位于汾河灌區(qū)最北端的太原市上蘭村西南，擔負著太原市南北郊區(qū)2.058萬hm2農(nóng)田的灌溉和太原鋼鐵公司、太原第一熱電廠和市區(qū)園林的供水任務。汾河一壩樞紐水閘工程由魚嘴滾水壩（包括魚嘴段和滾水壩段）、東西沖沙閘、中部沖沙閘、東西干進水閘組成。滾水壩（包括魚嘴處垂直河道滾水壩段和順水流向滾水壩段）總長約315m，壩高3.5～7m，壩頂高程800m，擋水水位800m。

2 工程建設可行性分析

汾河一壩樞紐東西干渠設計灌溉取水流量均為14.0m3/s，合計28m3/s，來水主要依靠上游汾河二庫下泄。汾河一壩灌區(qū)多年運行方式為：灌溉用水高峰為春澆時段3—6月，東西干渠總取水量最大約12m3/s；7月為夏澆，灌溉用水約7m3/s；11月中旬至12月初為冬澆，灌溉用水約7m3/s。二庫下泄流量一般大于灌溉所需流量，多余來水被棄往下游河道。為節(jié)約用水，減少資源浪費，提出利用汾河一壩除灌溉以外的棄水，結合地形高差，建設一座小型發(fā)電站。

選擇2013年為典型年進行分析，根據(jù)汾河一壩站來水、用水數(shù)據(jù)，上游來水月份共8個月，分別為3月，4月，6月，7月，8月，9月，11月，12月，可利用天數(shù)200d。其中3月和4月一壩上游平均來水量27m3/s，除滿足灌溉要求外，向下游河道棄水約13m3/s；6月和9月一壩上游平均來水量26m3/s，除滿足灌溉要求外，向下游河道平均棄水約20m3/s；11月和12月一壩上游平均來水量16m3/s，除滿足灌溉要求外，向下游河道平均棄水約12m3/s；以上月份最大來水量35m3/s，最小來水量7.0m3/s，最小可利用流量7.0m3/s。

綜合分析表明，一壩站年棄水總量高達上億方，水資源浪費比較嚴重，每年有8個月可利用棄水發(fā)電，因此，在一壩站建一座小型水電站是可行的。

3 工程布置方案

根據(jù)汾河一壩地形、地勢及建站條件，經(jīng)現(xiàn)場勘查，水電站廠房擬建在距滾水壩約800m下游河道隘口處的右岸灘地。該灘地處主河道高程788m，灘地地面高程791m。

發(fā)電廠房選定后，選擇取水口位置成為能否充分利用地形高差、增大發(fā)電量的關鍵，經(jīng)現(xiàn)場勘查，取水口方案有兩個，方案一為在魚嘴滾水壩漫水橋上游300m右岸設取水口；方案二為在魚嘴滾水壩下游400m處主河床內(nèi)新建滾水壩擋水取水，在該壩上游100m右岸設取水口。

3.1 方案一

依靠已建的魚嘴滾水壩擋水取水，滾水壩擋水水位800m，水電站擬在魚嘴滾水壩漫水橋上游300m右岸設取水口。在該處右岸灘地設一段鋼筋混凝土箱涵式引渠，在引渠首端設控制閘門，進水口設在引渠末端，緊靠右岸堤防；輸水采用直徑2800mm的壓力管道，管道穿越右岸堤防至堤外公路，然后沿公路南下至西干渠露頭處再次穿越堤防拐入河道右岸灘地，沿灘地順水流方向至電站廠房，管道長約1000m。取水口至廠房發(fā)電機組水位高差12m，凈水頭10m。

3.2 方案二

在已建的魚嘴滾水壩下游400m處主河床內(nèi)新建滾水壩擋水取水，滾水壩擋水高度2m，壩頂高程796.50m，擋水水位796.50m。水電站擬在該壩上游100m右岸設取水口。該方案在該處右岸灘地設一段鋼筋混凝土箱涵式引渠，在引渠首端設控制閘門，進水口設在引渠末端，靠近右岸堤防；輸水采用直徑2800mm的壓力管道，管道沿灘地順水流向至電站廠房，管道長約600m。水電站廠房擬建在距該取水口約600m下游河道隘口處的右岸灘地。取水口至廠房發(fā)電機組水位高差8m，凈水頭7m。

3.3 水能計算及裝機

根據(jù)以上布置，分別對以上兩種方案電站水能及裝機進行計算：根據(jù)汾河一壩管理站2013年來水量及來水天數(shù)統(tǒng)計，除滿足下游灌溉用水外，水電站年平均過水天數(shù)125d，平均過水流量14.2m3/s。放水期間流量相對穩(wěn)定，近90%天數(shù)內(nèi)過水流量不小于7m3/s，發(fā)電流量基本可以保證。根據(jù)《小型水力發(fā)電站水文計算規(guī)范》，電能以豐、平、枯代表年的逐日平均流量計算。電站出力按照《小水電水能設計規(guī)程》計算。

經(jīng)計算，方案一電站計算出力1129kW，為使電站在小流量來水時也能發(fā)電，增加發(fā)電量，確定為單機額定流量7.1m3/s，單機容量500kW，共裝機2臺，總裝機1000kW，年發(fā)電量301.2萬kW·h，年利用小時數(shù)301h。方案二電站計算出力790kW，為使電站在小流量來水時也能發(fā)電，增加發(fā)電量，確定為單機額定流量7.4m3/s，單機容量400kW，共裝機2臺，總裝機800kW，年發(fā)電量241萬kW·h，年利用小時數(shù)3012h。

3.4 方案比選

根據(jù)以上工程布置及計算結果，從取水口條件、設計發(fā)電量等方面對各方案選擇技術經(jīng)濟比較，結果見表1。

表1 各方案選擇技術經(jīng)濟比較表

從上表可知，方案一雖然輸水管線較長，但可利用現(xiàn)有的滾水壩進行取水，不需要另建擋水建筑物，可利用地形高差較方案二大，工程安全性較高，單位千瓦投資較小，經(jīng)濟性較好。故本工程選擇方案一為水電站規(guī)劃推薦方案。

TV742

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1004-7042（2016）05-0036-02

常曉亮（1979-），男，2003年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè)，工程師。

2016-03-17；

2016-04-20