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(guī)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(fā)育等地區(qū)，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(shù)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(shù)

前言

在徑流式電站工程規(guī)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(fā)育等地區(qū)，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(shù)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(fā)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(fā)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(jié)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(jié)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(fā)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(shù)為86天，即滿發(fā)時間為86天。水量利用系數(shù)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(qū)雨源型河流，被我省黔西南的三個多雨區(qū)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(qū)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(shù)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(tǒng)計大田河水文站1973～2000年水文資料，按水文年統(tǒng)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(fā)電沒有其他功能，由于取水壩下游河段來水均滿足區(qū)間各部門的用水，因此，在扣除取水壩下游環(huán)境用水1.43m3/s的下放流量后，剩余來水均可作為發(fā)電的來水量。當扣除后的來水大于發(fā)電引用流量時，可加大出力（滿發(fā)）；當扣除后的來水在發(fā)電引用流量和單機允許發(fā)電的發(fā)電流量范圍時，可動用調節(jié)庫容，盡量發(fā)電，直到死水位；當扣除后的來水小于單機允許發(fā)電的發(fā)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(fā)電。由于電站調節(jié)性能很小，但又不完全是徑流式電站，因此，徑流調節(jié)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(jù)大田河水文站1973～2000年共28年10220個日流量進行統(tǒng)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(fā)電量為330500 MW·h。

月流量法：根據(jù)大田河水文站1973～2000年共28年336個月流量進行統(tǒng)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(fā)電量為345710MW·h。再考慮具有2.5m消落深度的興利調節(jié)性能，采用等流量計算水能指標，多年平均發(fā)電量為346440 MW·h，有無調節(jié)相差730 MW·h。

根據(jù)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(shù)，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(shù)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(shù)），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(jié)所致。采用成果為考慮有消落的月流量法以月不均勻系數(shù)0.956進行修正，多年平均發(fā)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(shù)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(fā)育，是造成月不均勻系數(shù)小的原因。因此，對于對于巖溶發(fā)育地區(qū)，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(shù)的分析方法

月不均勻系數(shù)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(shù)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(fā)電引用流量，月不均勻系數(shù)為1，日流量均大于發(fā)電引用流量有9月，有月不均勻系數(shù)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(shù)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(shù)。

本次總結了貴州幾個典型區(qū)域代表站的月不均勻系數(shù)，貴州東部松桃水文站，該站流域特征：山區(qū)間山丘，少量巖溶，植被一般，該站的月不均勻系數(shù)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(qū)，少量巖溶，植被差。月不均勻系數(shù)為0.92，貴州中部代表站麥翁站，該站月不均勻系數(shù)0.907，牛吃水水文站植被差巖溶發(fā)育，月不均勻系數(shù)為0.97.在現(xiàn)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(guī)模。對本灌區(qū)而言，P=75%時，完全年調節(jié)到完全多年調節(jié)每畝田所需的灌溉庫容為190～240m3；P=85%時，則為210～360m3。當灌區(qū)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(qū)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(qū)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(jié)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(guī)劃。