大型灌區(qū)對下游水電站發(fā)電影響分析

戴 楠，孔 赟

(貴州省水利水電工程咨詢有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

云南省保山壩灌區(qū)項目建設(shè)作為云南省滇西邊境山區(qū)水利扶貧灌溉工程之一，是促進邊疆少數(shù)民族脫貧致富的基礎(chǔ)性工程。通過灌區(qū)建設(shè)，進行水資源優(yōu)化配置，保障農(nóng)業(yè)灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水，為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，鞏固地區(qū)脫貧致富創(chuàng)造條件，對加快把保山市建設(shè)成為面向南亞、東南亞的“滇西邊境中心城市”的重大戰(zhàn)略形成有力支撐。為解決灌區(qū)建設(shè)取水與下游水電站的水事糾紛，需對納入本次灌區(qū)建設(shè)的新建水源工程對下游電站的影響程度進行科學(xué)的分析評價，作為下一步與各受影響電站業(yè)主協(xié)商影響補償方案的有效、可行的依據(jù)。

1 工程概況

保山壩灌區(qū)工程的開發(fā)任務(wù)為保山壩灌區(qū)建設(shè)，保障農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)供水，為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，鞏固地區(qū)脫貧致富創(chuàng)造條件。灌區(qū)范圍包括保山市隆陽區(qū)的永昌、蘭城、永盛、漢莊、河圖、板橋、金雞、辛街、西邑、丙麻等10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，昌寧縣的大田壩、柯街、卡斯、雞飛、翁堵、灣甸等6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和施甸縣的木老元、擺榔、舊城等3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，設(shè)計灌溉面積為3.87萬hm2。根據(jù)設(shè)計灌溉面積可確定保山壩灌區(qū)工程為Ⅱ等工程。

保山壩灌區(qū)新建2座小(1)型水庫，其中三壩水庫工程總庫容254萬m3，興利庫容171萬m3；扁東河水庫工程總庫容181萬m3，興利庫容 110萬m3。新建引提水工程及連通工程4處，其中：保山壩南部片區(qū)河庫連通工程(三壩水庫)，設(shè)計供水量253萬m3；橄欖河高干管引水工程，設(shè)計供水量429萬m3；柯卡西片丙麻疊水大溝引水工程，設(shè)計供水量1950萬m3；芒黑河引水工程，設(shè)計供水量248萬m3。

2 影響分析

2.1 工程對各相關(guān)水電站徑流量和發(fā)電量影響的分析方法

在充分收集資料的基礎(chǔ)上，對各水電站壩址以上的現(xiàn)狀水平年、規(guī)劃水平年(保山壩灌區(qū)建成前后)的入庫徑流進行了分析計算[1]；收集各水電站運行資料，模擬受影響電站實際運行方式，編制典型年日流量計算模型程序?qū)?個水電站的原設(shè)計發(fā)電量及保證出力進行了復(fù)核，并在考慮上游水庫調(diào)蓄作用及回歸水的情況計算7個水電站規(guī)劃水平年(保山壩灌區(qū)建成前后)的發(fā)電量及保證出力，分析保山壩灌區(qū)新增取水口對7個水電站發(fā)電量及保證出力的影響。

2.2 現(xiàn)有水電站發(fā)電量復(fù)核評價

根據(jù)上述對7個受影響電站現(xiàn)狀發(fā)電量的復(fù)核成果及與實際發(fā)電量和設(shè)計發(fā)電量的比較，復(fù)核成果與實際發(fā)電量成果基本吻合，說明采用的發(fā)電水頭、出力系數(shù)、發(fā)電引用流量等均是基本符合實際的見表1。復(fù)核成果與設(shè)計成果存在不同程度的差異，主要原因是原設(shè)計除千佛洞外大多采用典型年月流量進行調(diào)節(jié)計算，由于月流量過程勻化了徑流，特別是汛期時不能反映日棄水情況，所以較典型年日流量法計算的發(fā)電量要大；而丙麻一級相差較大主要是由于擴機后水輪機過流能力不足，導(dǎo)致設(shè)計發(fā)電量與實際發(fā)電量不相符。

表1 各電站現(xiàn)狀年發(fā)電量復(fù)核匯總情況

各電站均為徑流式電站，沒有水庫蓄水調(diào)節(jié)作用，無法頻繁改變出力，只能擔(dān)任電力系統(tǒng)中基荷工作。

2.3 對水電站來水量的影響分析

保山壩灌區(qū)建成后，在千佛洞電站以上新增了保山壩南部連通工程、丙麻疊水大溝取水口，在三八溝電站與卡灣一級電站之間的勐波羅河左岸支流扁東河上新建扁東河水庫，在扁東河左岸支流橄欖河上的橄欖河一級電站壓力前池增加橄欖河高干管引水工程。

根據(jù)各電站取水口以上涉及行政區(qū)域及保山壩灌區(qū)范圍以及灌區(qū)建設(shè)新增取水口在各梯級電站的取用水及回歸水情況，分析計算灌區(qū)建成后各電站取水口以上水利工程保證的可供水量、用水量、回歸水量及耗水量情況見表2。

表2 規(guī)劃水平年灌區(qū)建成后各電站取水口處來水量匯總情況

城鎮(zhèn)生活回歸水系數(shù)取0.7，工業(yè)取0.1，農(nóng)業(yè)灌溉僅考慮水稻灌溉，取0.1～0.2，農(nóng)村生活用水不考慮回歸。2035年隆陽區(qū)主城區(qū)城市回歸水量為5343萬m3，工業(yè)回歸水量為363萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉回歸水量為1007萬m3，總回歸水量為6713萬m3?？紤]汛期區(qū)間來水量大不需要利用回歸水，以及城市工業(yè)回歸水連續(xù)、均勻排放而灌溉用水過程不均勻性，計算可利用水量時應(yīng)扣除不可利用部分，各電站以上回歸水率在29.1%～36.1%之間，比灌區(qū)建成前的回歸水率低，主要是由于新增用水量大都為節(jié)水灌面，耗水率較低。

根據(jù)前述分析，規(guī)劃水平年各電站取水口處天然來水量扣除各取水口以上規(guī)劃年灌區(qū)建成后已建、在建和灌區(qū)新建水利工程用水量，疊加回歸水后得到個電站取水口規(guī)劃水平年在灌區(qū)建成后的來水量[2]。

2.4 對水電站發(fā)電量、保證出力影響分析評價

根據(jù)對各電站規(guī)劃水平年在保山壩灌區(qū)建成前和建成后的電量和保證出力分析計算成果[3]，7個受影響電站規(guī)劃年在灌區(qū)建成前總的年發(fā)電量為26 212萬kW·h，灌區(qū)建成后總的年發(fā)電量為24 627萬kW·h，灌區(qū)建成后較灌區(qū)建成前年總發(fā)電量減少1585萬kW·h，減少比例6.0%；灌區(qū)建成前、后汛期電量分別為19 616萬kW·h、19 057萬kW·h，汛期減少電量和減少電量占全年發(fā)電量比例分別為559萬kW·h、2.13%；灌區(qū)建成前、后枯期電量分別為6596萬kW·h、5570萬kW·h，枯期減少電量和減少電量占全年發(fā)電量比例分別為1026萬kW·h、3.91%。

各電站年發(fā)電量減少比例在0.8%～16.4%之間。其中，電量減少比例較大的是橄欖河一級和橄欖河二級電站，分別為16.4%、13.8%。主要原因是灌區(qū)新建的橄欖河高干管引水工程直接從橄欖河一級電站壓力前池取水，先保證引水工程引水后余水才用于發(fā)電，該引水工程多年平均引水量457萬m3，該引水量占兩個電站取水口來水量的比例較大，因此，對兩個電站的年發(fā)電量影響亦相應(yīng)較大。規(guī)劃水平年保山壩灌區(qū)建成前后對各電站電量的影響情況見表3。

表3 2035年灌區(qū)建成前后發(fā)電量比較情況

根據(jù)對規(guī)劃水平年保山壩灌區(qū)建成前后各電站保證出力的分析計算情況，灌區(qū)建成前后千佛洞、丙麻一級、丙麻二級電站、三八溝電站、卡灣一級電站、橄欖河一級和橄欖河二級等七個電站保證出力受到不同程度的影響，影響最大的為橄欖河支流上的橄欖河一級，其次為橄欖河二級電站。主要原因是橄欖河高干管引水工程枯期引水量大，而兩個電站均為徑流式電站，對來水量沒有調(diào)節(jié)性能，導(dǎo)致枯期發(fā)電受影響大，對保證出力影響相應(yīng)的增大。規(guī)劃水平年保山壩灌區(qū)建成前后各電站保證出力影響情況見表4。

表4 灌區(qū)建成前后保證出力比較情況

從總體情況看，規(guī)劃水平年保山壩灌區(qū)建成后7個電站壩址處發(fā)電總水量較規(guī)劃年灌區(qū)建成前減少7.0%，發(fā)電量較規(guī)劃年灌區(qū)建成前減少比例6.0%，總發(fā)電水量減少幅度與發(fā)電量減少幅度基本吻合，分析計算成果是合理的[4]。

3 結(jié) 語

(1)保山壩灌區(qū)對勐波羅河干流、橄欖河支流水電站的影響雖然說有2個指標(biāo)，但最關(guān)鍵的是減少發(fā)電量定量的問題。為了比較準(zhǔn)確分析因調(diào)水導(dǎo)致下游水電站減少發(fā)電量問題，一般可按保山壩灌區(qū)工程逐月或旬調(diào)水量分配序列、各水電站代表年( 豐、平、枯) 日徑流序列，進行水量平衡和水能計算得出。

(2)通過對發(fā)電量的影響分析可以看出，棄水時段調(diào)水不影響發(fā)電、全年非棄水時段為影響發(fā)電時段。灌區(qū)工程特別是在引水工程對發(fā)電量的影響較大，應(yīng)特別予以關(guān)注。

(3)受影響的7座電站均為徑流式電站，沒有水庫蓄水調(diào)節(jié)作用，無法頻繁改變出力，只能擔(dān)任電力系統(tǒng)中基荷工作，在當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)中的重要性一般，本次保山壩灌區(qū)建設(shè)雖對電站電量造成一定影響，但對當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的供電影響很小。本文的討論僅限于學(xué)術(shù)意義。