大型灌區對下游水電站發電影響分析

戴 楠，孔 赟

(貴州省水利水電工程咨詢有限責任公司，貴州 貴陽 550001)

云南省保山壩灌區項目建設作為云南省滇西邊境山區水利扶貧灌溉工程之一，是促進邊疆少數民族脫貧致富的基礎性工程。通過灌區建設，進行水資源優化配置，保障農業灌溉、鄉鎮供水，為改善區域生態環境，鞏固地區脫貧致富創造條件，對加快把保山市建設成為面向南亞、東南亞的“滇西邊境中心城市”的重大戰略形成有力支撐。為解決灌區建設取水與下游水電站的水事糾紛，需對納入本次灌區建設的新建水源工程對下游電站的影響程度進行科學的分析評價，作為下一步與各受影響電站業主協商影響補償方案的有效、可行的依據。

1 工程概況

保山壩灌區工程的開發任務為保山壩灌區建設，保障農業灌溉、城鄉供水，為改善區域生態環境，鞏固地區脫貧致富創造條件。灌區范圍包括保山市隆陽區的永昌、蘭城、永盛、漢莊、河圖、板橋、金雞、辛街、西邑、丙麻等10個鄉鎮，昌寧縣的大田壩、柯街、卡斯、雞飛、翁堵、灣甸等6個鄉鎮和施甸縣的木老元、擺榔、舊城等3個鄉鎮共19個鄉鎮，設計灌溉面積為3.87萬hm2。根據設計灌溉面積可確定保山壩灌區工程為Ⅱ等工程。

保山壩灌區新建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：保山壩南部片區河庫連通工程(三壩水庫)，設計供水量253萬m3；橄欖河高干管引水工程，設計供水量429萬m3；柯卡西片丙麻疊水大溝引水工程，設計供水量1950萬m3；芒黑河引水工程，設計供水量248萬m3。

2 影響分析

2.1 工程對各相關水電站徑流量和發電量影響的分析方法

在充分收集資料的基礎上，對各水電站壩址以上的現狀水平年、規劃水平年(保山壩灌區建成前后)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對7個水電站的原設計發電量及保證出力進行了復核，并在考慮上游水庫調蓄作用及回歸水的情況計算7個水電站規劃水平年(保山壩灌區建成前后)的發電量及保證出力，分析保山壩灌區新增取水口對7個水電站發電量及保證出力的影響。

2.2 現有水電站發電量復核評價

根據上述對7個受影響電站現狀發電量的復核成果及與實際發電量和設計發電量的比較，復核成果與實際發電量成果基本吻合，說明采用的發電水頭、出力系數、發電引用流量等均是基本符合實際的見表1。復核成果與設計成果存在不同程度的差異，主要原因是原設計除千佛洞外大多采用典型年月流量進行調節計算，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，導致設計發電量與實際發電量不相符。

表1 各電站現狀年發電量復核匯總情況

各電站均為徑流式電站，沒有水庫蓄水調節作用，無法頻繁改變出力，只能擔任電力系統中基荷工作。

2.3 對水電站來水量的影響分析

保山壩灌區建成后，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。

根據各電站取水口以上涉及行政區域及保山壩灌區范圍以及灌區建設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 規劃水平年灌區建成后各電站取水口處來水量匯總情況

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

根據前述分析，規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劃年灌區建成后已建、在建和灌區新建水利工程用水量，疊加回歸水后得到個電站取水口規劃水平年在灌區建成后的來水量[2]。

2.4 對水電站發電量、保證出力影響分析評價

根據對各電站規劃水平年在保山壩灌區建成前和建成后的電量和保證出力分析計算成果[3]，7個受影響電站規劃年在灌區建成前總的年發電量為26 212萬kW·h，灌區建成后總的年發電量為24 627萬kW·h，灌區建成后較灌區建成前年總發電量減少1585萬kW·h，減少比例6.0%；灌區建成前、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電量比例分別為559萬kW·h、2.13%；灌區建成前、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電量比例分別為1026萬kW·h、3.91%。

各電站年發電量減少比例在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，對兩個電站的年發電量影響亦相應較大。規劃水平年保山壩灌區建成前后對各電站電量的影響情況見表3。

表3 2035年灌區建成前后發電量比較情況

根據對規劃水平年保山壩灌區建成前后各電站保證出力的分析計算情況，灌區建成前后千佛洞、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，對來水量沒有調節性能，導致枯期發電受影響大，對保證出力影響相應的增大。規劃水平年保山壩灌區建成前后各電站保證出力影響情況見表4。

表4 灌區建成前后保證出力比較情況

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

3 結 語

(1)保山壩灌區對勐波羅河干流、橄欖河支流水電站的影響雖然說有2個指標，但最關鍵的是減少發電量定量的問題。為了比較準確分析因調水導致下游水電站減少發電量問題，一般可按保山壩灌區工程逐月或旬調水量分配序列、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)通過對發電量的影響分析可以看出，棄水時段調水不影響發電、全年非棄水時段為影響發電時段。灌區工程特別是在引水工程對發電量的影響較大，應特別予以關注。

(3)受影響的7座電站均為徑流式電站，沒有水庫蓄水調節作用，無法頻繁改變出力，只能擔任電力系統中基荷工作，在當地電力系統中的重要性一般，本次保山壩灌區建設雖對電站電量造成一定影響，但對當地電力系統的供電影響很小。本文的討論僅限于學術意義。