凌津?yàn)╇姀S尾水位—流量關(guān)系曲線校核

【摘要】為確定下游電站建成后對(duì)凌津?yàn)╇姀S發(fā)電效益的影響程度，需要對(duì)下游電站建成后引起的凌津?yàn)╇姀S尾水位-流量關(guān)系變化進(jìn)行核定。本文基于凌津?yàn)╇姀S歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合的方法，分析了下游電站建成前后對(duì)凌津?yàn)╇姀S尾水位頂托抬升情況。

【關(guān)鍵詞】下游電站；頂托；數(shù)據(jù)擬合

1、概述

1.1背景介紹

在流域梯級(jí)電站開(kāi)發(fā)過(guò)程中，下游電站不可避免地對(duì)相鄰的上游電站產(chǎn)生影響。通過(guò)分析凌津?yàn)╇姀S在相同出庫(kù)流量情況下近年尾水位的變化趨勢(shì)（如圖1），發(fā)現(xiàn)下游電站對(duì)凌津?yàn)╇姀S尾水位的頂托明顯。

1.2相關(guān)工程概況

下游電站為低水頭徑流式電站，位于湖南省常德市桃源縣城附近的沅水干流上，上距凌津?yàn)╇姀S約38km。電站裝機(jī)容量為180MW，正常蓄水位39.50m，死水位38.30m，正常蓄水位庫(kù)容1.28億m3，回水長(zhǎng)度約38km，到達(dá)凌津?yàn)╇姀S尾水渠。

凌津?yàn)╇姀S位于湖南省桃源縣境內(nèi)，上距五強(qiáng)溪電廠47.5km，是五強(qiáng)溪電廠的反調(diào)節(jié)電站。壩址多年平均流量2090m3/s，多年平均徑流量659億m3。電廠裝機(jī)容量為270MW，水庫(kù)正常蓄水位51.0m，死水位49.1m，總庫(kù)容6.34億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.46億m3，屬日調(diào)節(jié)水庫(kù)，發(fā)電耗水受水頭影響較為明顯。

2、凌津?yàn)╇姀S原出庫(kù)流量-尾水位關(guān)系曲線

凌津?yàn)╇姀S運(yùn)行多年，由于河道變化等情況，電廠設(shè)計(jì)時(shí)測(cè)得的尾水位-流量關(guān)系不可避免地發(fā)生了變化。需收集下游電廠未開(kāi)工建造前的（2012年之前）近年凌津?yàn)╇姀S尾水位-流量關(guān)系數(shù)據(jù)，重新校核設(shè)計(jì)尾水位-流量關(guān)系曲線，不可直接采用凌津?yàn)╇姀S設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)。

3、凌津?yàn)╇姀S校正出庫(kù)流量-尾水位關(guān)系曲線的獲得

3.1歷史數(shù)據(jù)收集

通過(guò)“沅水流域梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)”查得凌津?yàn)╇姀S實(shí)際出庫(kù)流量-尾水位數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)報(bào)可靠，為沅水流域多個(gè)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支持。

為了準(zhǔn)確反應(yīng)下游電站投產(chǎn)前凌津?yàn)╇姀S出庫(kù)流量-尾水位關(guān)系，并盡可能減少河道自然變化所引起的誤差，本報(bào)告收集引用了2009年-2011年水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)記錄的日均出庫(kù)流量-尾水位數(shù)據(jù)共計(jì)1095條，2009年以前的歷史數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行收集分析。

3.2歷史數(shù)據(jù)處理

為排除由于人為失誤或極少數(shù)系統(tǒng)維護(hù)情況下產(chǎn)生的不利影響，需對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除其中無(wú)效壞數(shù)據(jù)。

將從“沅水流域梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)”獲得的2009-2011年出庫(kù)流量-尾水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照出庫(kù)流量升序排列并編號(hào)。通過(guò)凌津?yàn)╇姀S出庫(kù)流量-尾水位設(shè)計(jì)曲線的性質(zhì)，可知凌津?yàn)╇姀S出庫(kù)流量和尾水位為正相關(guān)關(guān)系。如實(shí)際出庫(kù)流量按照升序排列，則與之對(duì)應(yīng)的尾水位也應(yīng)為遞增關(guān)系，故而有效數(shù)據(jù)應(yīng)該符合下列關(guān)系式：

例如：

（其中Hk為待校驗(yàn)的尾水位-流量數(shù)據(jù)中尾水位的值；m可以自由選定，建議選5～10內(nèi)數(shù)據(jù)；為待校驗(yàn)數(shù)據(jù)的前m條數(shù)據(jù)尾水位平均值）。經(jīng)過(guò)處理，共得到874條有效數(shù)據(jù)，將這些可用數(shù)據(jù)重新按照出庫(kù)流量由小到大升序排列。

3.3原出庫(kù)流量-尾水位關(guān)系曲線校正方法及結(jié)果

將處理后獲得的有效數(shù)據(jù)按照出庫(kù)流量大小劃分為若干區(qū)間，分別求取該區(qū)間內(nèi)的實(shí)際尾水位數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)尾水位數(shù)據(jù)的偏差平均值，將該區(qū)間內(nèi)的所有設(shè)計(jì)曲線尾水位數(shù)據(jù)加上該平均值得到一組新的校正后的曲線數(shù)據(jù)H校n ：

根據(jù)該表格中平均出庫(kù)流量和校正尾水位進(jìn)行插值平滑化處理，考慮凌津?yàn)╇姀S出庫(kù)流量-尾水位關(guān)系曲線性質(zhì)，選用5階函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，設(shè)擬合函數(shù)為：，求得擬合參數(shù)如表2所示：

對(duì)該函數(shù)進(jìn)行誤差校驗(yàn)：相對(duì)于原始校正數(shù)據(jù)，其平均尾水位誤差：0.0002861m，符合誤差要求。將參數(shù)代入擬合函數(shù)，得校正后的凌津?yàn)╇姀S出庫(kù)流量-尾水位曲線函數(shù)表達(dá)式為：

可見(jiàn)下游電廠在投產(chǎn)后，對(duì)凌津?yàn)╇姀S尾水存在頂托，在1600m3/s出庫(kù)流量下尤為明顯，大流量下，尾水位主要影響因素為河流通流能力，下游電廠頂托因素影響降低。

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作者簡(jiǎn)介：

李梓芳（1988-），男，湖南省長(zhǎng)沙市人，民 族：漢 職稱(chēng)：助理工程師，學(xué)歷：本科。單位：五凌電力有限公司凌津?yàn)┧姀S

沈敏華（1990–），女，本科，助理工程師、繼電保護(hù)技師。