依靠技改和管理創(chuàng)新提高防汛與發(fā)電效能

陳旭

【摘要】80年代建設(shè)的大濟(jì)水庫，由于原有技術(shù)設(shè)施差，工程老化，長年失修等問題，淪為病險(xiǎn)水庫，不能充分發(fā)揮其潛能，無法提高興利效益，且嚴(yán)重威脅著下游群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。該庫通過實(shí)施大壩加高和出水涵洞改擴(kuò)建為引水隧洞技改和管理機(jī)制創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了除險(xiǎn)加固，提高了防汛與發(fā)電效能。

【關(guān)鍵詞】技改；管理；創(chuàng)新；提高；防汛；發(fā)電；效能

基本情況：

大濟(jì)水庫位于福建省莆田市仙游縣西苑鄉(xiāng)拱橋村境內(nèi)，水庫庫區(qū)屬于木蘭溪支流大濟(jì)溪流域，大壩位于大濟(jì)溪上游河段，壩址以上控制流域面積為29.1km2，占該流域面積的26%，庫區(qū)山巒重疊、林木茂盛、植被覆蓋良好，常年雨量充沛，多年平均降雨量為2015mm，多年平均徑流量為1206mm，是一座年不完全調(diào)節(jié)庫。

該水庫是當(dāng)?shù)卣疄榱朔烙樗疄?zāi)害和保障國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，依靠群眾開展江河整治的同時(shí)而興建的。1981年動(dòng)工建設(shè)，1987年完工。樞紐工程由欄河石砌雙曲拱壩、壓力管道、發(fā)電房和高壓開關(guān)等組成。建庫前，大濟(jì)溪整個(gè)流域只有兩級(jí)電站，裝機(jī)容量3635KW，一到枯水期，下游的5270畝農(nóng)田和當(dāng)時(shí)福建省最大的制糖企業(yè)——仙游糖廠用水秒就非常緊張。該庫建設(shè)后，整個(gè)流域梯級(jí)電站已逐增至四級(jí)五個(gè)廠房，總裝機(jī)容量12400KW，發(fā)電時(shí)間由原來4000小時(shí)增至5000小時(shí)，發(fā)電量由原來1450萬度，提高到6000萬度。

由于建庫時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境和水利科技水平有限，雖然，該庫的建成，基本上解決了枯水期下游各方面用水問題，使整個(gè)流域防洪能力有所提高。但隨著時(shí)代的發(fā)展和水庫周邊自然環(huán)境的變遷，以及其他各種原因，原有存在的防洪標(biāo)準(zhǔn)偏底、達(dá)不到有關(guān)規(guī)范、規(guī)定要求，以及工程本身質(zhì)量不高，工程老化失修等問題，日漸凸現(xiàn)，使該庫淪為病險(xiǎn)水庫，嚴(yán)重威脅著下游群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，使該庫不能充分發(fā)揮其潛能，無法提高興利效益。為此，我們作出決策，依靠技改和管理創(chuàng)新，抓緊除險(xiǎn)加固，提高該庫的防汛與發(fā)電效能。

一、實(shí)施大壩加高工程

因該庫是一座年不完全調(diào)節(jié)庫，總庫容量只有362萬m3，而集雨面積為29、1㎡，造成每年溢洪天數(shù)在30-40天左右，使有限的水資源沒有得到充分利用，于是，我們結(jié)合長期觀察，經(jīng)過可行性研究，決定對(duì)大壩溢洪道進(jìn)行加高，以增加庫容量，提高水資源利用率。大壩經(jīng)加高后，每年溢洪時(shí)間減少15天左右，水資源利用率提高20%-30%，發(fā)電時(shí)間和發(fā)電量也都有了明顯增加，整個(gè)流域防洪能力得到進(jìn)一步提高（詳見大壩加高前與加高后的工程特性和技術(shù)參數(shù)，詳見附表1和附表2）。

二、將出水涵洞改擴(kuò)建為引水隧洞

針對(duì)大壩原有涵洞出水口直徑過小，限制其出水量，時(shí)常出現(xiàn)庫容尚未騰空暴雨就來臨，造成防汛和發(fā)電矛盾的問題，我們利用實(shí)施大壩除險(xiǎn)加固項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，對(duì)原來的“出水涵洞”改擴(kuò)建為“引水隧洞”。即在大壩左岸新開挖一條長225m，隧洞底寬為2.8m，側(cè)墻高3.0m，頂拱半徑為1.59m，中心角為120度，進(jìn)水口尺寸為1.5m×1.5m的引水隧洞。

該隧洞屬于壓力隧洞，根據(jù)Q=μA，μ—流量系數(shù) ，A—過水面積，R—水力半徑，Z—水位差，經(jīng)計(jì)算，本隧洞過流能力為13.5m3/s（注：原有出水涵洞在壩體埋有φ800mm水泥管，其設(shè)計(jì)過流能力為3.7 m3/s）。

出水涵洞改擴(kuò)建為引水隧洞后，引水隧洞過流能力是原有出水涵洞過流能力的4倍（詳見表3），由于出水涵洞過流能力提高，我們將原有壩后電站2×200kW發(fā)電機(jī)組換成2×400kW發(fā)電機(jī)組，提高發(fā)電能力。

三、效果與效益

為了確保大壩加高和出水涵洞改擴(kuò)建為引水隧洞技改項(xiàng)目取得更好的成效，促進(jìn)防洪、防汛和發(fā)電有機(jī)統(tǒng)一。之后，我們根據(jù)每年主訊期來臨既是發(fā)電的黃金時(shí)期，也是防汛的重要階段實(shí)際情況，在此期間，密切注意中長期氣象預(yù)報(bào)，在保證大壩安全度汛、整個(gè)流域防洪要求、以及三、四級(jí)電站滿負(fù)荷運(yùn)行的前提下，盡量使水庫的水位保持在高水位，一旦有暴雨臺(tái)風(fēng)預(yù)警，立即騰空庫容，充分發(fā)揮其調(diào)洪削峰的作用，既為下游防汛提供強(qiáng)有力的保障，又增加發(fā)電時(shí)間和發(fā)電量。

總之，通過以上技改，使該庫又充滿了生氣和活力，有效地解決了防汛與發(fā)電關(guān)系，安全生產(chǎn)也得到了保障。原來騰空庫容周期需要在20～25天左右，現(xiàn)在只需10～15天。尤其是由于原來出水量限制壩后電站，并成了整個(gè)流域梯級(jí)電站的瓶頸，使二級(jí)電站滿負(fù)荷的發(fā)電量僅為設(shè)計(jì)的75%，根本無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而現(xiàn)在隨著壩后電站擴(kuò)容，二級(jí)坑峰電站發(fā)電量已基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求，整個(gè)流域的發(fā)電量增加約10%左右。在取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益（詳見技改后功能與效益對(duì)比附表4）的同時(shí)，不僅騰空庫容量增大，調(diào)洪、削峰能力也大大提高，從而，為整個(gè)木蘭溪流域抗洪減災(zāi)起著非常重要的作用。