淺論徑流式電站設計的日流量法和月流量法

【摘要】在徑流式電站工程規劃設計中，隨著計算機的廣泛應用，多以日流量法進行水能指標計算，但有時或因工作周期短，或因進行多方案比較，中小設計流域可能還受資料條件的限制等，月流量法還是可以利用。在巖溶發育等地區，月內來水過程較為均勻的，兩種方法成果較為接近，但對于水量利用系數不高，月內來水不均勻的工程來說，由于月流量被人為勻化，造成兩種方法成果差異可能較大。本文以貴州省冊亨縣大田河電站為例，說明月流量法計算中應注意的問題。

【關鍵詞】徑流式電站；日流量法；月流量法；月過程差異系數

前言

在徑流式電站工程規劃設計中，隨著計算機的廣泛應用，多以日流量法進行水能指標計算，但有時或因工作周期短，或因進行多方案比較，中小設計流域可能還受資料條件的限制等，月流量法還是可以利用。在巖溶發育等地區，月內來水過程較為均勻的，兩種方法成果較為接近，但對于水量利用系數較高，月內來水不均勻的工程來說，由于月流量被人為勻化，造成兩種方法成果可能差異較大。本文以貴州省冊亨縣大田河電站為例，說明月流量法計算中應注意的問題。

1、工程概況

大田河水電站地處貴州省的南部，位于北盤江的一級支流上，工程壩址以上集水面積1413km2。該流域巖溶特別發育，壩址以上流域有90%以上匯水面積的來水通過地下溶洞進入大田河。流域多年平均降水量1360mm，多年平均徑流量8.9億m3，是一座以發電為主的的中型電站，總庫容302萬m3，總裝機8萬kW，興利庫容77萬m3，正常蓄水位781m死水位788.5m。具有日調節性能。

壩址徑流計算以其上游的大田河水文站為參證站，水文站與壩址的集水面積相差1.6%，因此，壩址徑流直接采用水文站成果。由于水庫為日調節性能，采用日流量計算歷時流量曲線，同時也分析了該站1973～2000年28年歷年逐月徑流資料。壩址多年平均流量為28.6m3/s，發電引用流量35.5 m3/s，加上下放的1.43 m3/s，總的利用流量為36.93 m3/s，為多年平均流量的1.3倍。從歷時流量曲線得知，大于36.93 m3/s的天數為86天，即滿發時間為86天。水量利用系數60.7%，有近40%的來水不能被電站利用。

2、徑流特性

本流域屬典型的山區雨源型河流，被我省黔西南的三個多雨區包圍，形成上、下游大，流域中心相對較小的格局，系省內降水徑流較高值區之一。年均降水量上、下游有1300～1400mm，中游為1200～1300mm，流域中心徑流深為650mm左右，徑流系數為0.5左右。徑流年際變化大，CV在0.3左右，徑流年內分配不均，5～10月徑流量占全年徑流量的84%，徑流洪枯懸殊。

統計大田河水文站1973～2000年水文資料，按水文年統計，多年平均流量為28.6m3/s，實測系列中，最大年流量為44.5m3/s（1973～74年），最小年流量為11.6m3/s（1989～90年），兩者分別是多年平均流量的1.56倍和0.41倍，從年內分配上看5～10月占的比例較大，高達84%，11～4月占的比例很小，僅為16%。

3、水能計算

該工程除了發電沒有其他功能，由于取水壩下游河段來水均滿足區間各部門的用水，因此，在扣除取水壩下游環境用水1.43m3/s的下放流量后，剩余來水均可作為發電的來水量。當扣除后的來水大于發電引用流量時，可加大出力（滿發）；當扣除后的來水在發電引用流量和單機允許發電的發電流量范圍時，可動用調節庫容，盡量發電，直到死水位；當扣除后的來水小于單機允許發電的發電流量，并且水位處于死水位，可采取“長蓄短放”來滿足機組發電。由于電站調節性能很小，但又不完全是徑流式電站，因此，徑流調節計算采用長系列月流量法并以歷時流量法（日流量）修正。

日流量法：先不考慮具有消落情況，選擇以日流量為計算單元進行水能計算，根據大田河水文站1973～2000年共28年10220個日流量進行統計，并繪制出歷時流量曲線。正常蓄水位781m，尾水位505m，扣除水頭損失，不考慮2.5m消落，計算得到多年平均發電量為330500 MW·h。

月流量法：根據大田河水文站1973～2000年共28年336個月流量進行統計，得出歷年逐月徑流資料。正常蓄水位781m，尾水位505m，扣除水頭損失，不考慮2.5m消落，計算得到多年平均發電量為345710MW·h。再考慮具有2.5m消落深度的興利調節性能，采用等流量計算水能指標，多年平均發電量為346440 MW·h，有無調節相差730 MW·h。

根據日流量法和月流量法分別計算水能指標，求得兩種方法的修正系數，月流量法計算具有消落情況的水能指標并用前述的修正系數加以修正，即得該電站的水能指標。通過計算，成果見下表

從成果表可知，在不考慮無消落時，月流量法成果較日流量法成果大4.4%（稱月不均勻系數），是月流量被人為勻化所致，影響程度為4.4%；月流量法考慮消落與否差異為730MW·h，影響程度是2.1%，是302萬m3興利庫容調節所致。采用成果為考慮有消落的月流量法以月不均勻系數0.956進行修正，多年平均發電量為331200 MW·h，較無消落的日流量法大700 MW·h。

通過兩種方法的計算，不僅計算出兩種方法的差異，同時也考慮了消落的影響。從成果上看，本流域的月不均勻系數較小（0.956），對成果影響很小，從流域的下墊面情況看，巖溶相當發育，是造成月不均勻系數小的原因。因此，對于對于巖溶發育地區，也可用月流量計算徑流式電站的水能指標，并作適當修正 。

4、月不均勻系數的分析方法

月不均勻系數為月流量與日流量計算水能指標的差異，月流量勻化是造成月不均勻系數的根本原因。從本站P=50%典型年逐日平均流量分析，11～4月日流量均小于發電引用流量，月不均勻系數為1，日流量均大于發電引用流量有9月，有月不均勻系數的月份有5、6、7、8、10共5個月。該年的水能指標差異為0.95，即該典型年月不均勻系數為0.95，與長系列的基本一致。說明可用豐平枯三個典型或平水年來分析月不均勻系數。

本次總結了貴州幾個典型區域代表站的月不均勻系數，貴州東部松桃水文站，該站流域特征：山區間山丘，少量巖溶，植被一般，該站的月不均勻系數為0.9。貴州西部代表站草坪頭水文站，該站流域特征高山間山丘區，少量巖溶，植被差。月不均勻系數為0.92，貴州中部代表站麥翁站，該站月不均勻系數0.907，牛吃水水文站植被差巖溶發育，月不均勻系數為0.97.在現場踏勘或成果框算時，如果已知每畝田所需的灌溉庫容，就能較快知道設計灌面所需的灌溉庫容，從而確定水庫的大致規模。對本灌區而言，P=75%時，完全年調節到完全多年調節每畝田所需的灌溉庫容為190～240m3；P=85%時，則為210～360m3。當灌區的干旱特性及流域徑流特性基本一致時，每畝田所需的灌溉庫容相差不大。如：黔東灌區的道塘水庫，P=85%每畝田所需的灌溉庫容為220m3；獨山南部灌區的譚堯水庫，P=75%每畝田所需的灌溉庫容為183m3（兩庫均屬完全年調節性能）。

作者簡介：田根友（1972.3-）男，苗族，貴州省松桃縣人，本科學歷，高級工程師，主要從事水文、泥沙、動能及規劃。