抽水蓄能电站下泄生态流量的确定及泄放设施设计

抽水蓄能电站下泄生态流量的确定及泄放设施设计邢志勇【摘要】文章以清原抽水蓄能电站为例，简要介绍抽水蓄能电站生态流量泄放的要求，生态流量的确定，提出了泄放的工程设施，对下泄效果进行了评价.【期刊名称】《水利技术监督》【年(卷)，期】2018(000)006【总页数】3页(P188-190)【关键词】抽水蓄能电站;生态流量;泄放设施【作者】邢志勇【作者单位】辽宁清原抽水蓄能电站有限公司，辽宁清原113300【正文语种】中文【中图分类】TV213随着我国经济结构和能源结构调整深入，抽水蓄能发展成为能源结构补短板的重要举措，一批抽水蓄能电站正在有序建设。电站建设施工期用水、初期蓄水、运行期补水对坝下河道天然径流产生一定影响。因此电站建设必须下泄生态流量，本文以清原抽水蓄能电站为例简要介绍抽水蓄能电站下泄生态流量的确定及下泄设施。1项目概况清原抽水蓄能电站位于辽宁省抚顺市清原满族自治县境内。电站总装机容量为1800MW，发电额定水头390m，设计年发电量30.11亿kW・h,年抽水用电量40.15亿kW・h,年发电利用小时数1673h，年抽水利用小时数2231h。电站枢纽工程主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房系统等建筑物组成。上水库位于清原县最高峰摩离红山东侧摩离红沟沟首，流域面积1.99km2，主沟长1.79km,平均比降约104%。，坝址多年平均年径流量53.4万m3、多年平均流量为0.017m3/s，正常蓄水位以下库容1433万m3。下水库位于浑河右岸支流树基沟河内，坝址流域面积65.3km2，流域内河道主沟长约14.2km，平均比降约12.8%，多年平均年径流量1754万m3、多年平均流量为0.556m3/s，正常蓄水位以下库容1564万m3。2生态流量泄放2.1生态流量泄放要求电站建设的施工期、初期蓄水期、运行期均不得从上水库所在摩离红沟取水，摩离红沟天然来水全部下放。电站建设的施工期用水、初期蓄水、运行期补水均取自下水库所在的树基沟河。施工期在枯水期通过导流洞下泄生态流量。初期蓄水期，无论天然来流量是否可以达到下泄最小生态流量，都应按确定的下泄生态流量进行下放，在初期蓄水期间的枯水期，首先确保下泄生态流量，如不能按期完成蓄水，应延长蓄水时间。运行期当天然来流量小于规定下泄最小生态流量时，电站下泄生态流量按坝址处天然实际来流量的110%进行下放。2.2电站用水分析2.2.1施工期用水分析电站上、下水库坝区均布置有施工导流设施，坝区上游沟道径流经导流设施进入下游河道。施工期未从摩离红沟取水，不影响上水库沟内天然径流。施工期用水取自工程区下水库沟内天然径流，电站施工期施工用水量934.64万m3，用水保证率取75%，高峰年施工用水178.95万m3，占下水库坝址处河道年均径流量1010.59万m3的17.71%，减少了下游河道径流量，但对下游河道径流影响较小。在枯水期从导流洞下泄生态流量。2.2.2初期蓄水用水电站初期蓄水不利用上水库上游流域来水，上水库上游流域来水全部下泄至坝下游，因此，初期蓄水不会对下游河道的径流产生影响。电站初期蓄水是将下水库上游来水在扣除施工用水、下游其他用水户用水、下游生态用水、蒸发渗漏量的基础上，剩余的水量用来作为初期蓄水，在75%来水保证率的情况下，蓄水期间剩余水量比蓄水所需要的水量还要多，总盈余水量达到319万m3。盈余水量均通过水库泄水建筑物进入下游树基沟河道，因此初期蓄水期间只会减少下水库坝址下游树基沟河道流量，导致河道断流的几率很小。表1逐月下泄生态流量表单位：m3/s月份1—4月5月6月7月8月9—12月河道内生态需水0.05560.05560.05560.05560.05560.0556河道外生态需水灌溉0.01800.01000.03300.0300生活0.00880.00880.00880.00880.00880.0088小计0.00880.02680.01880.04180.03880.0088合计0.06440.08240.07440.09740.09440.0644但电站补水期间，补水时间相对集中，下水库下游河道可能出现断流，为此，下水库须设置生态泄流设施，以满足下游两岸村庄生产生活用水及生态用水需求。2.2.3电站运行期补水电站运行期补水不利用上水库上游流域来水，上水库上游流域来水全部下泄至坝下游，因此，运行期补水不会对下游河道的径流产生影响。电站运行期的补水量主要是上、下水库以及水道系统的蒸发、渗漏所损失的水量，年补水量约306.9万m3，补水水源为下水库入库径流。电站年补水量远小于下水库坝址处多年平均总径流量1754万m3，也小于95%特枯年份下水库坝址处的年径流量474万m3，多余的水量通过下水库泄水建筑物进入下游河道，而且补水时间也是安排在水量较充沛月份进行补水（5—9月），因此，运行期补水对下水库下游河道径流影响很小。当天然来流量小于规定下泄最小生态流量时，电站需下泄生态流量。2.3生态流量确定按照Tennant法、最小月平均流量法、7Q10法计算结果的外包线作为坝下树基沟河道内最小生态流量，大小为0.0556m3/s。下水库下泄生态流量等于河道内生态流量加河道外需水量。河道外需水量包括灌溉及生活需水量，逐月下泄生态流量详见表1。同时考虑到本电站所在地区的环境保护要求较高，综合研究确定：初期蓄水期，无论天然来流量是否可达到下泄最小生态流量（0.0556m3/s），均按表1中下泄生态流量下放；运行期，当运行期天然来流量小于规定下泄最小生态流量时，电站下泄生态流量按坝址处天然实际来流量的110%进行下放，下库设置了一定的环境库容，满足泄放要求。3生态流量泄放设施3.1上水库生态流量泄放设施3.1.1施工期生态流量泄放设施上水库坝上游来水均通过上水库施工导流洞排到坝下，导流洞为城门洞形，断面尺寸2.5mx3.0m（宽x高），满足施工期泄流要求。3.1.2初期蓄水期和运行期生态流量泄放设施沿上水库环库公路靠山侧设置混凝土排水渠至坝下游河道，排水渠断面尺寸1mx1m。环库公路及外侧排水渠应在电站初期蓄水前建成，初期蓄水期和运行期上水库以上流域来水均通过上水库环库公路外侧排水渠流至上水库坝下河道，不进入上水库库内。3.2下水库生态流量泄放设施3.2.1施工期生态流量泄放设施下水库坝上游来水均通过下水库施工导流洞排到坝下，导流洞为6mx8m（宽x高），为城门洞型，满足施工期泄流要求。3.2.2初期蓄水期和运行期生态流量泄放设施下水库设一套生态流量泄放系统，在下水库泄洪放空洞进水口右侧布置生态流量阀门井，通过埋设的生态流量泄放管，泄放生态流量，并利用泄洪放空洞向下游泄放生态流量。泄水钢管中心高程为297.00m，低于下水库死水位1.0m，内径30cm，中心线长550.0m，进口位于泄洪放空洞进口明渠内，经边墙外侧生态流量阀门井折向下游，沿泄洪洞侧墙布置，直至出口处，于消力池边墙转弯，下游接至河床。通过在生态流量阀门井内管道设两道流量调节蝶阀和一道电磁流量调节阀，用以控制泄放生态流量。阀门室位于进水口闸门井右侧，长8.0m，宽3.6m，基础高程为293.5m，顶高程为323.85m。在323.85m高程布置楼板与工作闸门启闭机室齐平，并设置楼梯通至阀门操作位置。控制及操作设计设在操作室内，阀门采用远程控制的方式。为防止进入操作室的渗漏水或泄洪放空洞下泄洪水对阀门产生损害，在操作室内设置2台排水泵，错开布置，一台工作，一台备用。排水泵出水口直接接入泄水钢管电磁流量调节阀下游侧主管。为了不影响发电，泄洪放空洞运行期需保证来水及时泄放，不存在河道断流情况。而在初期蓄水期，河流被截流蓄水，则需开启生态流量管泄放生态流量，下水库生态流量管在死水位298.00时泄量为0.145m3/s，在正常水位319.00m时泄量为0.145m3/s，泄流能力满足要求。泄洪放空洞进水口高程为294m，出水口高程为279m,下水库坝址下游河底高程为283m,为保证下水库坝下河道不断流，对坝址与泄洪放空洞出水口之间河道进行疏浚、开挖，使坝址下游河底高程低于279m，需开挖河道长度约350m。4结语本项目上水库施工期、初期蓄水期、运行期均不从摩离红沟取水，天然来水全部通过导流洞或环库公路排水渠排至坝下河道。下水库设置生态流量管，初期蓄水期，无论天然来流量是否可以达到下泄最小生态流量，都按表1中生态流量进行下放;运行期除少量补水之外，其余天然来水全部泄放，不存入库内，当运行