浅析桃源水电站下游航道的开挖对水库调度的影响

裴少拓

中国水电顾问集团电力运营技术有限公司桃源电厂 湖南省 常德市 415000

摘要 本文结合作者多年现场工作经验，从桃源水电站下游航道开挖后相对开挖前水位、流量变化特点分别进行分析总结，研究其变化规律，为电站安全度汛、安全通航、安全生产，提高整体效益制定合理的水库调度计划提供参考和借鉴。

关键词 桃源水电站；航道开挖；变化规律；水库调度

1引言

目前，我国许多地方一方面面临水资源短缺问题，另一方面又在水资源调度、管理上缺乏科学支持，因而存在许多主观意识和行为，造成水资源的损失和浪费，使得水资源压力更为加剧。

水库调度是根据水库设计运用原则，依据较为可靠的来水预报，在保证大坝及下游防洪安全等的前提下，对水库的入库水量进行再次优化分配的过程，以满足防洪、发电、航运等各方面的需要，使综合利用效益最佳。如果电站建成后不能通过合理调度充分发挥它们应有的效益，这将是一种资源的严重浪费，而科学合理的水库调度能够使发电效益最大化，并兼顾防洪、灌溉、航运等综合作用。

2 下游航道开挖基本概况

因电站施工导致枢纽右河槽下游河段淤塞，河床高程大部分在30m~31m左右，最高处达32.78m，严重影响电站汛期行洪和机组出力。2015年4月至2017年3月，电站业主对右河槽厂房下游1.5km的河道进行了疏浚清理，将部分河床高程恢复到了原河床28m~29m左右的高程。由于部分河床淤积体尚未清理完毕，导致电站枢纽船闸下引航道口门区有较大横流，严重影响过往船舶的通航安全。2018年11月至2019年4月，为减小下引航道口门区横流影响，省交通部门对该河段及航道进行了整治。

3 下游航道开挖对水库调度相关参数的影响

3.1对水位的影响

桃源水电站下游通航道开挖后，下游水位与开挖前有了明显的变化。航道底板高程由原设计的26.44m降至25.50m，降幅达0.94m，导致生态流量380m³/s（即小流量）情况下，电站尾水位降幅较大。

桃源水电站设计正常库水位39.5m，设计最低尾水位29.44m（对应流量为400m³/s），电站最大毛水头为10.06m。经过河道疏浚和航道整治后，在生态流量380m³/s情况下，尾水位降低至29.15米，降幅达0.29m，此时最大毛水头达10.35m。

桃源水电站设计最大发电水头为9.7m，尾水位降低后，导致最大水头变大，超出了机组设计的运行范围。电站尾水位下降后，若仍维持39.5m的正常蓄水位、亦或按电站死水位39.3m控制，都将超过机组安全运行的最大运行水头。

3.2对流量的影响

桃源水电站9台机组满发设计流量为3699m³/s，在下游河道没开挖前桃源水电站根本达不到设计出力18万kw，开挖前最大出力出现在2015年5月8日16时出力为17.3万kw，发电流量为3723m³/s，开挖后，2020年5月7日04时9台机组满发出力为18.2m³/s发电流量只有3236m³/s左右。比设计满发流量3699m³/s小463m³/s左右。

桃源电站设计停机流量为8800m³/s，在2014年5月24日入库流量为7217m³/s就停机。开挖前停机流量比设计停机流量小1583m³/s。开挖后，2020年6月11日0时停机流量为9400m³/s。停机流量比设计停机流量大600m³/s。

4 下游航道开挖对水库调度的影响

4.1对洪水调度的影响

桃源水电站设计洪水调度原则是当入库流量大于8800m³/s（或水轮发电机组振动超过允许值所对应时的实际停机流量）时，电站机组停止发电，枢纽采用预泄方式控制泄流，入库流量全部通过泄洪闸下泄，直至完全恢复天然河道。

目前由于下游河道改造，使尾水位降低，直接增加了发电水头，实际运行停机流量比设计停机流量要大，所以机组全停预泄时间较开挖前会往后延时。

4.2对发电调度的影响

桃源水电站设计发电调度当入库流量小于电站满发流量3699m³/s时，库水位维持在正常蓄水位39.50m运行，枢纽闸门关闭，出库流量全部通过水轮发电机组下泄；或当入库流量大于电站满发流量3699m³/s，且小于电站全停机流量8800m³/s或实际全停机流量（机组振动值超过允许值全部停止发电时的流量）时，水库继续维持在正常蓄水位39.50m运行，大于9台水轮发电机组最大负荷下引用流量部分的入库流量，通过左河槽闸门控制下泄。

目前由于尾水位相对开挖前明显下降，在实际运行过程中出库流量在600m³/s时对应下游水位为29.80m，为使最大运行水头不超设计最大运行水头9.7m，所以在出库流量小于600m³/s时库水位不能按照39.50m来控制。

4.3对通航调度的影响

沅水为Ⅳ级航道，通航标准为500吨级，桃源电站正常蓄水发电后，凌津滩电站至桃源电站河段被渠化，超500吨级船只航行基本没有什么问题，桃源电站至常德河段航道等级却没有变化，但现有通航船舶大多是2000吨左右的大船，更有3000多吨的船舶。由于大量船舶为2000吨左右，一闸只能通过一艘船的概率在50%以上（2013年一闸可通过4~5艘船舶），另由于船舶吨位大，船舶进出船闸十分缓慢，导致船闸通行效率低下。而且由于枯水期桃源水电站下泄1500m

³/s的流量根本无法满足2000吨左右大船的吃水深度，迫使桃源水电站加大下泄流量至2500m³/s，甚至3000m³/s以上，导致通航水量严重不足。

目前通过下游河道开挖整治后，引航道口门区横流流速较开挖前要明显减小，开挖前通航船只经常在下游导航墙尾100m左右处搁浅，2019年4月后，船只搁浅情况较开挖前明显减少，通航下泄平均流量也较之前减小700m³/s左右，目前下泄1800m³/s基本可以保证船只安全下行。

5结束语

桃源水电站下游航道的开挖对桃源水电站的水库调度影响非常大，直接影响到泄洪，发电，通航等各方面的调度。通过对航道开挖后相关水情参数变化的规律进分析总结。进行合理的水库调度对确保安全度汛，安全通航，优化发电调度完成发电任务至关重要。

桃源水电站下游航道的开挖直接降低了下游尾水位，使运行水头明显增加，在来水一定的情况下，库水位按照39.5m来控制运行，必将大大减小耗水率。所增加的电量无法估算。对2019年5月1日至2020年6月11日入库流量大于设计停机流量8800m³/s小于目前实际停机流量9400m³/s的时段进行统计共历时85小时。按停机时时段最小出力5万kw计算，共计较设计停机流量8800m³/s停机多发电量为425万kw。如果较2014年实际停机流量7214m³/s来统计增加电量将更加显著。通航平均下泄流量的减小及下游导航墙尾船只搁浅次数减少，船只施救次数减少。也直接减少了不必要的水量损失增加了发电量。

由于尾水位降低幅度较大，在流量小于600m³/s时，为确保最大运行水头不超9.7m，所以库水位不能按照设计正常蓄水位39.5m来控制。在流量小于600m³/s的情况下对库水位控制的要求更加严格。

我们将进一步研究桃源水电站下游航道开挖对各种水情参数的影响，研究其变化规律，不断总结，综合分析，从而使调度更加优化合理，不断挖掘电站整体效益。

参考文献

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