金安橋水電站溢流表孔及泄洪沖沙底孔泄流流量系數率定分析

文章編號：1006-0081（2019）09-0022-04

摘要：金安橋水電站位于云南省麗江市境內的金沙江中游河段，為保證水電站科學調度和安全運行，通過分析水電站溢流表孔及右岸泄洪沖沙底孔在不同工況下的泄流量，與采用實測資料推算的泄流量進行比較，率定出較為穩定的泄流流量系數。研究成果可為金安橋水電站的科學調度和安全運行提供技術支撐。

關鍵詞：溢流;泄洪：泄流流量系數;金安橋水電站

中圖法分類號：TV651

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.09.005

1金安橋水電站概述

金安橋水電站位于金沙江中游河段，上游有阿海電站，下游緊鄰龍開口電站。電站壩下2.5km有金沙江一級支流五郎河（五郎河上有總管田水文站控制水量）從左岸匯人，河流下游500m有金安橋水文站承擔金沙江水量、泥沙監測任務。

金安橋水電站壩址以上控制流域面積23.7萬km2，電站裝機容最2400MW（4x600MW），總庫容8.47億m3，調節庫容3.46億m3;主要泄洪建筑物由右岸溢洪道、右岸泄洪沖沙底孔、左岸沖沙底孔組成。溢流表孔布置于右岸13-15號壩段，共設5孔孔口尺寸小為13mx20m的開敞式表孔，最大泄量14900m3/S，約承擔著總泄最的85%。右岸泄洪沖沙底孔布置在12號壩段，主要任務有泄洪、沖沙兼后期導流，2孔孔口尺寸為5mx8m，設計過流能力2640m3/s，約占總泄洪流量的15%。左岸沖沙底孔布置在6號壩段，出口由孔口尺寸為4mx4m的弧門控制，設計過流能力為566m3/s，低水位時沖沙，不承擔泄洪任務。

2電站泄流流量系數率定方法

金安橋水電站自2012年8月建成運行以來，上下游先后新建有阿海和龍開口水電站（均于2014年建成投產），來水來沙條件發生不同程度地改變，加之水工建筑物磨損，導致水電站下泄流量與水力因素的關系發生相應變化，從而影響水電站的科學調度。2015年，根據水電站運行淵度需要，金安橋水電站有限公司對電站右岸溢流表孔及泄洪沖沙底孔泄流流量系數進行率定，驗證和修正有關技術參數[1]，以保證水電站科學調度和安全運行。

2.1率定原理

運用歷年所收集的水電站發電流量、總管田水文站資料，結合金安橋水文站的實測流量，計算下泄流量。使用的泄流流量均扣除發電流量、總管田水文站實測流量。金安橋水文站實際泄流量計算公式為

Q泄=Q金-Q金-Q發-Q總

（1）式中，Q泄為金安橋推算泄流量，m3/S; Q金為金安橋按綜合線查得流量或實測流量，m3/S;Q發為發電流量，m3/S;Q總為總管田站流量，m3/S。

2.2率定斷面選擇

根據金安橋水電站歷年運行情況，并考慮到電站泄流時右岸溢流表孔和泄洪沖沙底孔組合使用的情況很少，故選擇這兩個斷面進行泄流率定。

2.3資料收集

（1）采用2015-2017年實測及計算的資料進行泄流率定分析工作，實測流量128次，計算流量86次。

（2）收集金安橋水電站運行以來的水位資料、閘門運行記錄、水電站運行工況（包括泄流時流量）、水電站入庫流量推算成果。

（3）五郎河總管田水文站相應時段的水文資料。

3泄流流量系數率定過程

溢洪表孔共有5孔，率定工作分3種情況。在所有沖沙底孔關閉的情況下，溢流表孔閘門每提升1m，布置一個測次，分別在開啟1個孔（中3號閘孔）、3個孔（左1號、中3號閘孔、右5號閘孔）、5個孔（左1號、左2號、中3號閘孔、右4號、右5號閘孔）3種工況條件下進行泄流量測驗。

泄洪沖沙底孔共有2孔，率定工作分2種情況。在溢流表孔不參與運用情況下，泄洪沖沙底孔閘門每提升1m，布置一個測次，按開啟1個孔和2個孔2種工況逐一進行泄流測驗。

3.1溢流表孔泄流流量系數率定及分析

3.1.1金安橋3號閘門泄流流量

率定分析前，先對3號閘門在壩上水位1409-1417m不同水位級工況下進行流量測次布設，建立了閘門開高與流量的相關關系。

根據金安橋站、五郎河總管田水文站相應時段實測水位、流量資料，運用金安橋閘門開啟記錄中的水位、發電流量及水電站泄流量，推算出金安橋水電站實際泄流量，其變幅為121-2408m3/s，相應的壩上水位變幅為1408.89-1417.90m。

金安橋水電站泄流量與金安橋水文站推算的泄流量擬合建立關系，見圖1。

由表1可知，3號閘門泄洪流量與金安橋水電站實際泄洪流量定線隨機不確定度為12.6%，系統誤差為0.2%，滿足定線要求[2]。

3.1.2金安橋1，3，5號閘門泄流流量

2015-2017年，對1，3，5號閘門在壩上水位1 414，1417m水位級開展閘門開高與泄洪流量率定工作，通過實測流量，建立閘門開高與流量的相關關系。

運用金安橋閘門開啟記錄中的水位、泄流量以及金安橋站、總管田站相應時段實測水位、流量資料，推算出金安橋水電站泄流量，變幅為427-6156m3/s，相應壩上水位變幅為1411.59-1417.58m。

點繪金安橋水電站泄流量與金安橋水文站推算的泄流量關系見圖2。

從表2定線誤差檢驗結果可知，1，3，5號閘門泄洪流量與金安橋實際泄洪流量定線隨機不確定度為26.0%，系統誤差為-0.7%.滿足工程要求。

3.1.3金安橋1，2，3，4，5號閘泄流流量

根據1，2，3，4，5號閘門同時開閘泄洪的情況，在壩上水位1414，1415m時開展不同工況下閘門開高與泄洪流量測驗，建立了閘門開高與流量的相關關系。

根據各工況下金安橋站、總管田站相應時段實測的水位、流量資料以及閘門開啟記錄查算水電站相應的泄流量，推算水電站實際泄流量，流量變幅為1588-7001m3/s，相應壩上水位變幅為1411.44-1417.41m。

金安橋水電站泄流量與金安橋水文站推算的泄流量關系見圖3。

從表3定線誤差檢驗結果可知，5個閘門同時開啟時的泄洪流量與金安橋水電站實際泄洪流量定線隨機不確定度為4.2%，系統誤差為-0.1%，滿足定線要求。

3.2右岸泄洪沖沙底孔泄流流量系數率定

2015-2017年，對右岸泄洪沖沙底孔在壩上水位1416m時開展閘門開高與泄洪流量測驗布置，建立了閘門開高與泄流量的相關關系。

運用金安橋泄洪沖沙底孔開啟記錄中的水位、泄流量以及金安橋站、總管田站相應時段實測的水位、流量進行綜合分析，推算金安橋水電站實際泄流量，變幅為83.0-1304m3/s，相應壩上水位為1411.63-1416.91m。

金安橋水電站泄流量與金安橋水文站推算的泄流量相關關系見圖4。

從表4定線檢驗誤差檢驗結果可知，金安橋水電站泄洪沖沙底孔泄流量與實際泄洪流量定線隨機不確定度為12.2%，系統誤差為0.1%，滿足工程要求。

4結果分析

在對金安橋水電站溢流表孔閘門、泄洪沖沙底孔泄流曲線率定項日中，共采用纜道測流128次，結合水電站開閘放水及發電情況計算流量86次。通過214次實測流量分別計算各種工況時下泄流量，與設計下泄流量建立了比較穩定的相關關系。

利用率定的相差關系，計算電站泄流量，與設計泄流量進行誤差分析[3]，誤差統計見表5。

從表5可以看出，兩者相對誤差在-0.21%-15.0%之間，大部分情況下誤差較小，誤差較大的情況發生在閘門開啟過低或是過高時，誤差最大的是在較小流量級和最大流量級。主要原因有：

（1）水位高、閘門開啟高時，大流量級持續時間短，流量測驗與電站出流同步性難以做到完全一致。

（2）水位低、閘門開啟低時，下泄流量很小，而金安橋水文站位于兩壩間，即使下泄流量很小，其過水斷面面積也較大，使得斷面流速非常小，使用常規流速儀難以準確測定，均造成流量測驗存在一定誤差。

（3）高水時，金安橋水電站的泄流流量一般為實測，非實測泄洪流量的資料均為實測關系線外延推算值，也會產生一定誤差[4]。

5結語

金安橋水電站閘門開啟時的泄洪流量與金安橋水文站所推算的泄洪流量存在一定關系，且關系穩定，可以用作大壩泄洪流量的推算結果，以為水電站的科學調度及安全運行提供技術支撐。

參考文獻：

[1]SL247-2012水文資料整編規范[S].

[2]GB50179-2015河流流量測驗規范[S].

[3]涂俊清，楊開華，劉茂盛.皂市大壩下泄流量率定與分析[C].高壩建設與運行管理的技術進展——中國大壩協會2014學術年會論文集，2014.

[4]長江委水文局上游局.金安橋水電站溢流表孔、右岸沖砂泄洪底孔泄流流量曲線率定實施方案[R].重慶：長江委水文局上游局，2017.

（編輯：李曉漾）

收稿日期：2019-04-22

作者簡介：李文杰，男，工程師，主要從事水文測驗方面的工作。E-mail： 240520383@qq.com