洞潭水電站設計容量過大原因分析與探討

王超杰 田茂剛

【摘要】結合洞潭水電站設計裝機容量的工程實例，對《電站設計報告》水文、地質部分和項目實測年徑流系數進行了數據統計和分析，重點對洞潭水電站設計裝機容量過大原因分析與探討，提出了水電站項目的地質、地貌是影響年徑流系不可忽視的主要因素之一，對中小水電站設計選擇裝機容量有一定借鑒作用。

【關鍵詞】水電站；水文；年徑流系數；設計容量

1、電站概況

洞潭水電站壩址控制流域面積269km2，水庫正常蓄水位410.0m，調節庫容784萬m3，設計多年平均流量為6.54m3/s，額定水頭125m，裝機容量20MW，多年均發電量5529萬kW.h，總投資約2.8億元。該電站于2015年4月18日投產發電，2015度累計發電量2501萬kW.h，全年共計棄水1155萬m3，折算成電量約350萬kW.h，2015年理論上可發電量約2850萬kW.h，僅為設計年均發電量51%，電站實際與設計發電量存在嚴重的偏差。

2、設計資料

2.1 水庫正常蓄水位。洞潭河（亦稱浪溪河）系沅江的四級支流，集雨面積很小，沒有正式的河流規劃成果。2008年5月21日通過由水利廳組織的專家評審，暫定可研階段考慮正常蓄水位為▽400。2009年4月編制完成《湖南省永順縣洞潭水電站水庫成庫地質條件補充論證地質簡報》，其結論為“從地質角度考慮，本工程水庫正常蓄水位不宜高于410m”。

2.2 庫區地質。該工程地質條件復雜，壩址區上游及下游河床兩岸陡壁巖石巖溶較發育，庫區內高程420m以上溶洞、落水洞、溶蝕洼地、漏斗、層間溶蝕、溶隙等喀斯特現象多見，水庫的繞壩滲漏問題較小。

2.3 水文。洞潭電站壩址的石堤西雨量站由于無水文徑流數據資料，其徑流是利用古丈河黑潭站、永順站徑流進行計算。計算出洞潭壩址多年平均流量為6.54m3/s。

3、數據統計與分析

3.1 設計數據。由于石堤西雨量站無水文徑流數據資料，洞潭水電站徑流是引用古丈河的黑潭水文站、永順水文站的徑流成果推求，計算成果為洞潭壩址多年平均流量6.54m3/s。電站流域的多年平均降水量1416mm，理論計算年平均總來水量為3.809億；設計多年均總來水量為2.06億m3；年徑流系數為：2.06/3.809=0.54，查湖南省水文資料得永順縣境內徑流系數為0.55，設計原則上是取用湖南省水文資料。

3.2 老洞潭電站數據。洞潭水電站壩址位于原老洞潭水電站庫尾，相距約0.9公里（流域面積大于新壩址控制流域面積269km2）。為此，我們統計了2011年至2015年的發電量折算其年平均流量為3.97m3/s（考慮棄水因素），實際年均總來水量1.25億m3；按年平均降水量1416mm，理論計算年均總來水量為3.809億；其年徑流系數為：1.25/3.809=0.328。

3.3 洞潭電站數據。2015年度年平均流量為3.97m3/s，2015年實際年平總來水量為1.118億m3；按年降水量1401.5mm理論計算其年總來水量3.77億；其徑流系數為：1.128/3.77=0.299。

3.4 對比分析

3.4.1 年徑流系數。在水文計算中，影響庫區徑流系數的主要因素是降雨強度、降雨歷時、地貌、土壤前期含水量等因素有直接關聯，排除降雨強度、降雨歷時等氣候因素外，根據設計報告對洞潭水電站項目庫區內地質情況介紹“庫區內高程420m以上溶洞、落水洞、溶蝕洼地、漏斗、層間溶蝕、溶隙等喀斯特現象多見”。因此，洞潭水電站庫區內特殊的地質、地貌對其徑流系數影響較大，完全引用黑潭水文站古丈河流域特征的水文資料設計計算洞潭電站裝機容量及發電量是值得商榷的。由于洞潭水電站同屬張家界地質及地貌，在同類地區如張家界個別區域其徑流系數有小于0.3。鑒于洞潭水電站特殊地質地貌，設計時引用湖南省水文資料中永順縣境內徑年流系數0.55與實測年徑流系數0.3對比偏差過大，導致年平均總來水量與實際不符，是設計裝機容量及年發電量偏大的主要原因。

3.4.2 年平均流量。2015年度永順縣石堤西水文站年降水量為1401mm，與設計年降水量1410mm相近為正常年，結合上述年均流量數據對比可知：洞潭電站年2015年度平均流量為3.58（m3/s）與老洞潭水電站近五年內統計的年均流量3.97（m3/s）相近，但與設計多年平均流量6.54（m3/s）對比偏差太大。按3.97m3/s-3.58m3/s計算洞潭水電站實際年均發電量應在3200萬kW.h--2800萬kW.h范圍，發電量遠遠達不到設計5529萬kW.h。

4、結論

綜上所述，該電站設計容量過大的主要原因：

（1）設計年徑流系數取值過大，年平均總來水量與實際不符，導致電站設計裝機容量及年發電量偏大。

（2）設計多年平均流量6.54m3/s偏大，與實際流量3.97m3/s-3.58m3/s嚴重不符。所以洞潭水電站引用老洞潭電站及實測水文數據核算其年均發電量更具有代表性和真實性。因此，電站實際年發電量應在3200萬kW.h--2800萬kW.h范圍。目前，衡量水電站投資效益其中重要指標：度電投資a<4元/kW.h，該電站度電投資已達8.5元/kW.h以上，投資與收益比是極差的，后期經濟效益不容樂觀。