【摘要】根據(jù)選定的豐、平、枯三個代表年，首先對石門灌區(qū)進行水利調(diào)節(jié)，再對石門水電站進行無限裝機和現(xiàn)狀裝機容量的水能復(fù)核，通過復(fù)核可知石門水電站水能開發(fā)利用率偏低，根據(jù)這一狀況建議增容改造后各電站的裝機容量。

【關(guān)鍵詞】石門水電站；河床電站；河?xùn)|電站；河西電站；等流量調(diào)節(jié)

1、基本情況

石門水庫位于漢江北岸一級支流褒河峽谷出口，是一座以灌溉為主結(jié)合發(fā)電、旅游等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫控制流域面積3861km2，設(shè)計總庫容1.098億m3，有效庫容6070萬m3，總灌溉面積51.5萬畝。電站原設(shè)計總裝機4.05萬kw，其中河床壩后式電站裝機容量3×1.25萬kw，安裝三臺軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機組；河?xùn)|渠首電站安裝兩臺立軸混流式發(fā)電機組，裝機容量2×1250kw；河西渠首電站安裝一臺臥軸混流式發(fā)電機組，裝機容量1×500kw。電站建成后多年平均實際發(fā)電量6816萬kw·h。

2、水利水能復(fù)核計算的依據(jù)和原則

2.1 計算依據(jù)

水利水能復(fù)核依據(jù)石門水庫上游褒河干流的馬道水文站1984～2010年27年實測流量資料、水庫實際運行調(diào)度記錄資料、實測河?xùn)|渠首、河西渠首、南干渠首灌溉引水資料、實際記錄的發(fā)電利用流量資料。

2.2 計算原則

⑴石門水庫具有調(diào)節(jié)性能，按照灌溉為主結(jié)合發(fā)電運行方式，首先采用典型年法對水庫進行水利調(diào)節(jié)計算，然后在滿足各干渠灌溉引水要求下，采用等流量法進行水能復(fù)核計算。為了充分利用水能，結(jié)合石門水庫工程實際情況，計算中還應(yīng)遵循以下原則：灌溉季節(jié)水庫發(fā)生棄水時，優(yōu)先考慮河床電站滿發(fā)，其次河?xùn)|、河西渠首電站滿發(fā)，超出灌溉需要的流量分別從南干渠橡膠壩、東、西干渠退水閘退入褒河；非灌溉季節(jié)優(yōu)先河床發(fā)電直至滿發(fā)，其次考慮河?xùn)|及河西渠首發(fā)電直至滿發(fā)。

⑵電站裝機容量不定時電站水頭損失按毛水頭的3%計；裝機確定時其水頭損失按各電站的引水流量、隧洞、管徑實際情況計算。

⑶現(xiàn)狀各水輪機的出力系數(shù)根據(jù)各電站的年實際運行時間、發(fā)電量、平均引水流量、平均水頭反算求得，三座電站出力系數(shù)分別為河床7.47、河?xùn)|7.52、河西；增效擴容后電站出力系數(shù)分別為河床8.56、河?xùn)|8.48、河西8.3，則時段平均出力N=AQH。

3、水利調(diào)節(jié)計算

石門水庫灌區(qū)灌溉設(shè)計保證率為75%，與發(fā)電工程15%、50%、85%三個保證率不一致，作為電站增效擴容的水利水能復(fù)核，故按水力發(fā)電工程要求選取代表年。由于褒河上游馬道水文站來水和三條干渠（東干渠、西干渠、南干渠）實際灌溉用水量排頻所選代表年不可能一致，因此在以用水關(guān)鍵期（5～8月的不同時段）為主，兼顧馬道站來水的基礎(chǔ)上，從馬道站1984～2010年共27年的實測徑流資料中，按照水文年（當年11月～次年10月），選出了1998年（P=15%）、1987年（P=50%）、1996年（P=85）三個典型年為設(shè)計代表年。

根據(jù)所選典型年的來水過程和各干渠的實際灌溉用水過程對石門水庫灌區(qū)進行水量平衡計算，計算時水面蒸發(fā)和滲漏量按經(jīng)驗取旬平均庫容的1%。經(jīng)計算豐、平、枯三年水庫均存在棄水。

4、水能復(fù)核

4.1 無限裝機法水能復(fù)核

將灌溉棄水量加上南干渠灌溉用水量之和作為河床電站的來水過程，在確定的水庫各特征水位及相應(yīng)庫容情況下，不考慮裝機容量影響，采用等流量列表法進行水能調(diào)節(jié)計算，求得河床電站多年平均發(fā)電量為11577萬kw·h，河?xùn)|及河西渠首電站，按選定代表年的實際灌溉用水量作為來水過程，發(fā)電引水量等于灌溉用水量，計算多年平均發(fā)電量分別為483萬kw·h和 92萬kw·h，石門電站年總發(fā)電量為12152萬kw·h。

4.2 現(xiàn)狀裝機多年平均發(fā)電量復(fù)核

石門水庫現(xiàn)狀裝機規(guī)模為4.05萬kw。電站來水過程與無限裝機法相同，根據(jù)裝機容量一定，采用等流量列表法進行水能調(diào)節(jié)計算，計算得石門水庫電站年總發(fā)電量7706萬kw·h，其中河床電站7120萬kw·h，年利用小時數(shù)1899h，最大引水流量77.39m3/s，加權(quán)平均凈水頭67.76m；河?xùn)|渠首電站年發(fā)電量497萬kw·h，年利用小時數(shù)1988h，最大引水流量19.44m3/s，加權(quán)平均凈水頭19.75m；河西渠首電站年發(fā)電量89萬kw·h，年利用小時數(shù)1780h，最大引水流量4.16m3/s，加權(quán)平均凈水頭19.26m。

4.3 增效擴容后裝機方案確定

石門水電站現(xiàn)狀總裝機容量4.05萬kw，計算年發(fā)電量7706萬kw·h，占年理論發(fā)電量12152萬kw·h的63.4%，說明其水能開發(fā)利用率偏低。為了更充分的利用水能資源，增加年發(fā)電量，擬定總裝機容量4.473萬kw，其中：河床電站3×13000kw+1600kw、河?xùn)|渠首電站2×1250kw+500kw、河西渠首電站1×630kw。

根據(jù)所選豐、平、枯3個代表年，按裝機容量一定，計算擬定方案時石門水電站的多年平均發(fā)電量。河床電站來水過程為灌溉棄水量加上南干渠灌溉用水量之和，東、西渠首電站用水過程按灌溉用水量加上河床棄水量，經(jīng)計算多年平均發(fā)電量為8744萬kw·h，其中河床電站年平均發(fā)電量為8052萬kw·h，年利用小時數(shù)1983h，加權(quán)平均凈水頭67.73m，最大引水流量72.98m3/s；河?xùn)|渠首電站多年平均發(fā)電量為588萬kw.h，年利用小時數(shù)1680h，加權(quán)平均凈水頭19.79m，最大引水流量28.15m3/s；河西渠首電電站多年平均發(fā)電量為104萬kw.h，年利用小時數(shù)1651h，加權(quán)平均凈水頭19.47m，最大引水流量5.43m3/s。

5、結(jié)論

石門水電站增效擴容后電站裝機容量為4.473萬kw，年發(fā)電量達到8744萬kw·h，占年理論發(fā)電量的72.0%，較現(xiàn)狀裝機多年平均實際發(fā)電量提高了28.3%，較現(xiàn)狀裝機復(fù)核年發(fā)電量提高了13.5%，其水能利用較為充分， 因此應(yīng)對石門水電站進行增效擴容改造，使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[4]陜西省漢中地區(qū)水電局，漢中地區(qū)實用水文手冊，1988 .

作者簡介：雷利娜（1978 - 7），女，漢族，陜西漢中人，工程師，從事水利水電工程設(shè)計工作。