凌津灘電廠尾水位—流量關系曲線校核

【摘要】為確定下游電站建成后對凌津灘電廠發電效益的影響程度，需要對下游電站建成后引起的凌津灘電廠尾水位-流量關系變化進行核定。本文基于凌津灘電廠歷史運行數據，通過數據擬合的方法，分析了下游電站建成前后對凌津灘電廠尾水位頂托抬升情況。

【關鍵詞】下游電站；頂托；數據擬合

1、概述

1.1背景介紹

在流域梯級電站開發過程中，下游電站不可避免地對相鄰的上游電站產生影響。通過分析凌津灘電廠在相同出庫流量情況下近年尾水位的變化趨勢（如圖1），發現下游電站對凌津灘電廠尾水位的頂托明顯。

1.2相關工程概況

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，上距凌津灘電廠約38km。電站裝機容量為180MW，正常蓄水位39.50m，死水位38.30m，正常蓄水位庫容1.28億m3，回水長度約38km，到達凌津灘電廠尾水渠。

凌津灘電廠位于湖南省桃源縣境內，上距五強溪電廠47.5km，是五強溪電廠的反調節電站。壩址多年平均流量2090m3/s，多年平均徑流量659億m3。電廠裝機容量為270MW，水庫正常蓄水位51.0m，死水位49.1m，總庫容6.34億m3，調節庫容0.46億m3，屬日調節水庫，發電耗水受水頭影響較為明顯。

2、凌津灘電廠原出庫流量-尾水位關系曲線

凌津灘電廠運行多年，由于河道變化等情況，電廠設計時測得的尾水位-流量關系不可避免地發生了變化。需收集下游電廠未開工建造前的（2012年之前）近年凌津灘電廠尾水位-流量關系數據，重新校核設計尾水位-流量關系曲線，不可直接采用凌津灘電廠設計時的數據。

3、凌津灘電廠校正出庫流量-尾水位關系曲線的獲得

3.1歷史數據收集

通過“沅水流域梯級水庫調度自動化系統”查得凌津灘電廠實際出庫流量-尾水位數據。該系統自投產以來，運行穩定，測報可靠，為沅水流域多個電廠的安全穩定運行提供了有力支持。

為了準確反應下游電站投產前凌津灘電廠出庫流量-尾水位關系，并盡可能減少河道自然變化所引起的誤差，本報告收集引用了2009年-2011年水情測報系統記錄的日均出庫流量-尾水位數據共計1095條，2009年以前的歷史數據沒有進行收集分析。

3.2歷史數據處理

為排除由于人為失誤或極少數系統維護情況下產生的不利影響，需對收集到的數據進行處理，剔除其中無效壞數據。

將從“沅水流域梯級水庫調度自動化系統”獲得的2009-2011年出庫流量-尾水位實測數據，按照出庫流量升序排列并編號。通過凌津灘電廠出庫流量-尾水位設計曲線的性質，可知凌津灘電廠出庫流量和尾水位為正相關關系。如實際出庫流量按照升序排列，則與之對應的尾水位也應為遞增關系，故而有效數據應該符合下列關系式：

例如：

（其中Hk為待校驗的尾水位-流量數據中尾水位的值；m可以自由選定，建議選5～10內數據；為待校驗數據的前m條數據尾水位平均值）。經過處理，共得到874條有效數據，將這些可用數據重新按照出庫流量由小到大升序排列。

3.3原出庫流量-尾水位關系曲線校正方法及結果

將處理后獲得的有效數據按照出庫流量大小劃分為若干區間，分別求取該區間內的實際尾水位數據與設計尾水位數據的偏差平均值，將該區間內的所有設計曲線尾水位數據加上該平均值得到一組新的校正后的曲線數據H校n ：

根據該表格中平均出庫流量和校正尾水位進行插值平滑化處理，考慮凌津灘電廠出庫流量-尾水位關系曲線性質，選用5階函數進行數據擬合，設擬合函數為：，求得擬合參數如表2所示：

對該函數進行誤差校驗：相對于原始校正數據，其平均尾水位誤差：0.0002861m，符合誤差要求。將參數代入擬合函數，得校正后的凌津灘電廠出庫流量-尾水位曲線函數表達式為：

可見下游電廠在投產后，對凌津灘電廠尾水存在頂托，在1600m3/s出庫流量下尤為明顯，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。

參考文獻：

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[3]鄭源，鞠小明，程云山.水輪機[M].1版.北京：水利水電出版社，2007.

[4]劉國選.燈泡貫流式水輪發電機組運行與檢修[M].1版.北京：水利水電出版社，2006.

作者簡介：

李梓芳（1988-），男，湖南省長沙市人，民 族：漢 職稱：助理工程師，學歷：本科。單位：五凌電力有限公司凌津灘水電廠

沈敏華（1990–），女，本科，助理工程師、繼電保護技師。