河灣電站年發(fā)電量計算初探

王 妍

(遼寧省盤錦水文局，遼寧 盤錦 124010)

1 概 述

河灣電站位于愛河主要支流草河上游地處遼寧省東南部，屬沿海河流，相對河流封凍較晚，草河水資源比較豐富，河道冰凌期不會造成嚴重的冰塞、冰壩等情況。

草河是愛河的主要支流，電站位于上游處1號橡膠壩左岸，是利用防洪堤壩和橡膠壩工程合理開發(fā)水資源的綜合項目。

草河防洪工程初步設(shè)計階段工程地質(zhì)勘察，依照《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》SL/T188—96和國家標準《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287—99等現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)章，對工程區(qū)的地理、地質(zhì)條件進行了詳細的勘察工作。

主要完成了河灣1∶1萬綜合地質(zhì)填圖，堤線井探28孔，搜集到遼寧工程勘察院的《鳳城縣小城子段供水水文地質(zhì)勘察報告》一份，遼寧遼東工程勘察院《鳳城縣南大橋橋基巖土工程勘察報告》一份，基本查明擬建工程區(qū)的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、工程地質(zhì)條件，取得相關(guān)的地質(zhì)單元分布情況和物理學(xué)指標。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

工程區(qū)地貌為低丘陵區(qū)和山間河谷，堤線以外以草河河漫灘及沖洪積階地為主，河流兩側(cè)至山前過渡到山前坡洪積群和丘陵邊緣。地勢呈向河谷較緩傾的“V”字型，河谷地表高281.2-315.00m上游左岸山頂高程達508.5m

2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)的大地構(gòu)造位置據(jù)遼寧省區(qū)域地質(zhì)志劃分，屬于我國北方一級構(gòu)造單元中朝準地臺之燕山臺褶帶東部的遼西臺陷，朝陽—建昌斷凹的大城子盆地西部。

工程區(qū)上游外邊緣處有一條近北東—南西走向的區(qū)域性斷裂，為早期構(gòu)造活動的產(chǎn)物，對工程區(qū)穩(wěn)定性無影響。

本次勘察擬建區(qū)域內(nèi)未見有其它次級構(gòu)造通過。

2.3 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)以第四系孔隙潛水層為主，可分為沖洪積坡洪積兩個地下水主要賦存單元。

沖洪積層：沿河谷廣泛分布，上部以黏土、粉土為主，厚度小，透水、含水性弱；下部由砂、礫石構(gòu)成，分布穩(wěn)定，厚度較大，透水、強，為本區(qū)主要含水層，滲透系數(shù)可達150-300m/d，地下水埋深0.2-3.30m，局部略深。

坡洪積層：呈條帶狀分布于山前地帶，頂部以粉土、含礫粉土為主，下部以粉土夾砂石透鏡體和碎石土為主，厚度變化較大，透水性、賦水性較差，地下水連通性較差，地下水埋深一般在4.00-7.00m，最大可達14m。

第四系下伏基巖與丘陵山區(qū)基巖構(gòu)成基巖裂隙水含水層，賦水性、透水性差異較大，地下水位不一致。

本區(qū)地下水補給以大氣降水和地表河流入滲為主，少量地下徑流補給。第四系沖洪積含水層、徑流條件好，坡洪積含水層次之，基巖裂隙含水層徑流條件較差。

本區(qū)地下水排泄以人工開采為主，其次為地表蒸發(fā)，少量地下徑流排泄。

2.4 場地類別及地震烈度

根據(jù)中華人民共和國國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2001判定擬建工程區(qū)屬Ⅱ類建筑場地，場地土的類型屬中硬—中軟場地土。

根據(jù)中華人民共和國國家標準《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306—2001擬建工程區(qū)處于地震動峰值加速度0.05g區(qū)，反映譜特征周期0.40區(qū)，地震基本烈度Ⅵ度區(qū)。

3 工程任務(wù)和規(guī)模

3.1 河流規(guī)劃和工程任務(wù)

河灣電站位于草河一級支流——草河口上游0+850處，是利用城市防洪堤壩和人工湖橡膠壩工程合理開發(fā)水資源的綜合項目。

3.2 工程所在地電力網(wǎng)絡(luò)狀況

工程所在地電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)達，66kV高壓供電線路距電站1.2km，10kV輸電線路平行防洪堤兩岸布置，距電站最近距離0.2km，可以完全滿足電站施工和輸電要求。

電站所在地25km2范圍內(nèi)有兩處變電場、所，分別向左、右兩岸10kV線路供電，因此，在遭遇調(diào)峰的情況下，電站可以隨時向兩條輸電線路切換輸電。

3.3 電站的供電范圍，設(shè)計負荷水平率、設(shè)計保證率

由于本電站直接向國家10kV電網(wǎng)輸電，用電負荷由電網(wǎng)調(diào)度平衡，故不考慮設(shè)計負荷及供電范圍。

3.4 防洪特征水位選擇

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，本工程應(yīng)分別確定兩岸防洪標準，左岸為縣城主城區(qū)，人口不足20萬人，屬一般城鎮(zhèn)，防洪標準為50-20a，項目建議書階段為50a，初設(shè)批復(fù)為20a，相應(yīng)的設(shè)計洪峰流量為3426 m3/s，右岸防洪標準為10a一遇，相應(yīng)的設(shè)計洪峰流量為2135 m3/s。電站設(shè)計處洪水位286.6m。其參數(shù)見表1。

表1 電站高程參數(shù)

根據(jù)上表確定發(fā)電機層地面高程287.40m。

3.5 徑流調(diào)節(jié)計算

因草河的天然徑流量年際與年內(nèi)變化較大，故本站在設(shè)計中采用逐月平均流量做為出力計算的依據(jù)。

月平均徑流量采用水文觀測站1957-1992年實測資料，依據(jù)各年平均流量觀測值，依據(jù)經(jīng)驗頻率公式計算結(jié)果如下：

(1)

3.6 裝機容量及年發(fā)電量計算

因水位的限制，正常引水流量按Q=7.5m3/s進行裝機容量的計算(相當于P=80%)，月發(fā)電量頻率仍采用P=75%計算。

3.6.1 電站出力水頭計算

已知上游水位為287.00m，下游水位284.0m，下游水深0.5m，其出力水頭為：

287.00-284.00=3.00m

3.6.2 出力計算

采用《北方農(nóng)村水利實用技術(shù)手冊》公式計算：

N理=1000QH(kg·m/s)=9.81QH

(2)

式中：N理為理論出力，kW；Q為流量，m3/s；H為電站上下游水位差，m。

已知電站正常引水流量為7.5 m3/s，H=3.0m

則N理=9.81×7.5×3.0=220.73kW

因?qū)嶋H上水電站在運行中有水頭損失和能量消耗(大約占理論出理的20%—40%)，故水電站實際出力計算式為：

N凈=AQHi(kW)

(3)

式中：A為傳動方式系數(shù)，取決于傳動方式，該電站采用直接傳動方式，A=7.0=N凈=AQHi=7.0×3.0×7.5=157.5kW

選用浙江臨海水輪機廠生產(chǎn)的ZD709—LH100水輪機和與之配套的SF100—20P發(fā)電機一套,中國福建尤溪長波機械有限公司生產(chǎn)的ZD760-LM-80水輪機和與之配套的SF55-6/493發(fā)電機一套。

按設(shè)計頻率分別推算出1—12月各月的平均流量。

按N凈=AQH計算出各月的發(fā)電量，其個月發(fā)電量之和為全年累計發(fā)電量。

計算結(jié)果見表2。

表2 電站各月流量頻率計算機發(fā)電量計算表

4 結(jié) 語

河灣電站站址區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件簡單，地貌為丘陵區(qū)山間河谷。橡膠壩兩側(cè)堤線外以草河漫灘及沖洪積階地為主。河流兩側(cè)過渡到兩岸山前坡洪積扇和丘陵邊緣，地勢呈向河谷較緩的“V”字型。地層巖性主要出露為第四系沖洪積物，少量坡洪積物，局部有少量第四系地層出露。堤基地質(zhì)探井揭遇地層有雜填土、耕植土、第四系黏土、粉土、圓礫，地質(zhì)條件簡單，無不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，滿足建筑要求。

通過對本工程的地質(zhì)條件及發(fā)電量計算的全面分析,認為此電站工程在技術(shù)、經(jīng)濟上是合理的，在環(huán)境方面無污染、既節(jié)能又使水資源得到合理的開發(fā)利用，因此，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。是必要、可行的。

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