新安江水力發電廠取水論證和可持續利用評估

摘要：新安江水力發電廠的興利用水主要是發電和頂潮抗咸，實際運行遵循“以水定電，靈活調度”的原則。本文首先對新安江水庫壩址1960—2021年入庫徑流系列進行可靠性、一致性與代表性分析，然后開展入庫徑流的經驗頻率分析。結果表明，項目取水具有可靠性。取水的可靠性有力保障水電站防洪、發電、灌溉等效益的可持續性。

關鍵詞：新安江水力發電廠；取水；綜合利用；可持續性

中圖分類號：TV213.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.025

Water intake demonstration and sustainable utilization assessment of Xin’anjiang hydropower Station

CAO Bo， FU Weiyi

（Xin’anjiang Hydropower Station， State Grid Xinyuan Group Co.， Ltd.， Jiande 311600， China）

Abstract： The profit driven water use of Xin’anjiang Hydropower Station is mainly to generate electricity and withstand high tide and salinity， and the actual operation follows the principle of “electricity determined by water and flexible scheduling”. This paper first analyzes the reliability， consistency， and representativeness of the inflow runoff series at the Xin’anjiang Reservoir dam site from 1960 to 2021， and then conducts empirical frequency analysis of inflow runoff. The results indicate that the water intake of the project is reliable. The reliability of water intake strongly guarantees the sustainability of flood control， power generation， irrigation and other benefits of hydropower stations.

Keywords： Xin’anjiang Hydropower Station; water intake; comprehensive utilization; sustainability

新安江水力發電廠成立于1959年12月，為華東電網第一調頻廠，擔負調頻、調峰、事故備用的作用。同時，它也是錢塘江流域最重要的控制性工程，對流域的防洪、灌溉、漁業、林果業、旅游業、頂潮抗咸和改善生態環境等有突出貢獻[1]。新安江水力發電廠位于浙江省建德市的新安江上，地處建德市境內的銅官峽，距杭州市中心直線距離約126 km。新安江水力發電廠為中國第一座自己勘測、設計、施工和自制設備的大型電廠，工程以發電為主，兼有防洪、灌溉、養殖、航運、旅游等功能[2]。壩頂擋水段寬度為8.5 m，壩頂高程為115 m。溢流道布置在7～16號壩段上，溢流壩段設有9個溢洪孔，每孔凈寬為13 m，總凈寬為117 m。正常高水位為108 m時，九孔閘門泄洪流量為6 060 m3/s[3]。下面開展項目運行期取水分析，實施項目取水量可持續性評價，分析電廠綜合利用效益。

1 項目運行期取水分析

1.1 取水量分析

新安江水力發電廠的興利用水主要是發電和頂潮抗咸，實際運行遵循“以水定電，靈活調度”的原則。根據新安江水力發電廠運行記錄，1960年第一臺機組投入運行發電，1977年10月開始9臺機組全部投產。1978—2021年運行記錄顯示，全年發電取水最多的年份是1998年，取水155.3億m3，取水最少的年份為電站初運行的1979年，取水28.46億m3。新安江水庫具有多年調節性能，水庫調節性能好，新安江水力發電廠全部機組投入運行以來（1978—2021年），平均實際年取水量為98.15億m3。

1.2 取水水位分析

根據新安江水力發電廠運行期的水位監測資料，1980年以前，電站多數年份消落到死水位以下，1980年

水庫重視經濟運行后，各年最低運行水位均在死水位（86.00 m）以上。1961—2021年，水庫平均水位為98.82 m，最低水位為80.84 m，出現在1979年1月；最高水位為107.04 m，出現在1983年7月。

新安江水力發電廠取水水源為新安江水庫大壩上游，取水口位于新安江水庫壩上。溢流壩段內安裝有供水輪發電機取水用的壓力鋼管，每臺機組各有

1個進水口、1條直徑5.2 m的輸水鋼管，鋼管長度介于92.40～94.97 m，取水口中心高程分別為68.0 m

（2條）和73.0 m（7條），水庫運行水位均高于進水口底板高程，均能實現有效取水。

2 項目取水量可持續性評價

2.1 電廠來水特征分析

按照水庫運行調度記錄，經推求，得到新安江水庫壩址1960—2021年入庫徑流系列，壩址多年平均入庫徑流量為105.96億m3。新安江水庫上游流域的徑流主要來源于降雨。徑流年內分配不均勻，水量年際間變化較大。據壩址1960—2021年徑流系列統計，多年平均流量為336.00 m3/s，年徑流量為105.96億m3，

多年平均年徑流深為1 014.59 mm。徑流在年內的變化與降雨在年內的變化基本相對應，年內分配較不均勻，2—8月多年平均流量為501.14 m3/s，占年徑流量的85.82%，最枯月（12月）多年平均流量為

95.29 m3/s，只占年水量的2.47%。徑流年際變化極為顯著，按自然年份統計，最豐水年平均流量為570 m3/s（1999年），最枯水年平均流量為158 m3/s

（1978年），前者為后者的3.6倍。

2.2 來水資料的三性分析

2.2.1 可靠性

新安江水庫1959年封孔蓄水，建庫后有完整的水庫調度記錄。經壩前水位代表性分析，機組流量測驗、溢洪道泄流曲線和庫容曲線校核等均有適當的精度，能滿足推求入庫徑流所需，資料系列可靠。從新安江水庫壩址上游1960—2021年降雨情況來看，降雨豐枯年份變化規律與新安江運行記錄計算的入庫徑流系列過程豐枯變化情況基本一致。

2.2.2 一致性

據調查，新安江水庫壩址以上流域無較大的蓄引水工程以及其他對徑流有明顯改變的人類活動。2021年，

新安江水庫壩址以上總用水量為5.75億m3，耗水量為4.40億m3，耗水量約占壩址多年平均來水量的4.15%，所占比重較小。因此，年徑流量系列具有穩定的氣候條件和下墊面條件，即組成系列的每個資料具有同一成因，采用新安江水庫調度運行資料推算壩址1960—2021年入庫徑流系列具有較好的一致性。

2.2.3 代表性

從新安江水庫壩址1960—2021年入庫徑流系列來看，資料長度為62年，資料系列較長。從圖1（a）來看，具有連續37年以上系列時，逐年累計平均值已漸趨穩定。這說明壩址62年徑流系列作為徑流總體的隨機樣本，基本能反映本河段徑流的多年變化規律，該系列具有較好的代表性[4]。從圖1（b）來看，1960—2021年包括1961—1968年連續枯水段、1974—1977年連續平水段、1991—1999年連續豐水段、2003—2007年枯水段，因此這一系列包含典型的豐水段、平水段和枯水段。

2.3 入庫徑流的經驗頻率分析

采用P-Ⅲ型水文頻率曲線對新安江水庫壩址1960—2021年徑流序列進行頻率計算，得到P-Ⅲ型曲線優化適線參數樣本均值Ex為105.96億m3，變差系數Cv為0.32，偏態系數Cs為0.8，倍比系數Cs/Cv為2.5。選定擬合確定性參數最大的作為徑流量頻率曲線，適線結果如圖2所示。

結合收集的資料，采用新安江上游降雨資料系列頻率分析成果和新安江水庫壩址徑流量頻率分析結果，選取20%、50%、75%、90%、95%作為設計頻率（P）。選取2011年（P=50%）、1985年（P=75%）、2007年（P=95%）代表平水年、枯水年、特枯水年，典型年選取如表1所示，分析典型年取水量與來水量，可得取水量具有較強的可靠性，取水保證率高[5]。

3 電廠綜合利用效益

3.1 減少自然災害，保證流域下游群眾安全

新安江水力發電廠建成60多年來，一直安全平穩運行，10 000 m3/s的洪峰流量抵御33次，4 000 m3/s

以上的洪峰抵御100多次，在錢塘江流域的防洪度汛、保障人民群眾生命健康和財產安全方面發揮至關重要的作用。新安江水力發電廠建成后，具備調節萬年一遇洪水的強大能力，最近一次發生在2020年7月，開啟9孔泄洪，有力守護下游人民的生命財產安全。同時，電力生產提供可靠的農田灌溉所需電力，為杭嘉湖地區糧食增產做出積極貢獻[6-7]。

3.2 減少煤炭燃燒，保證區域電網穩定運行

新安江水力發電廠的供電范圍為華東電網，其距用電負荷中心近，水庫具有多年調節性能，運行靈活，它承擔發電、調頻、調峰、調壓、事故備用等多項任務，建成至今，其經濟效率和社會效率都十分顯著，為華東電網的安全穩定運行做出應有的貢獻。近3年平均發電量

為22.41億kW·h，其中，上網電量為22.16億kW·h。

上網電量中，峰電量為11.09億kW·h，占50%；腰電量為8.65億kW·h，占39%。水庫最高蓄水位為108.39 m，最低蓄水位為97.20 m。新安江水力發電廠在汛期全天不間斷發電，非汛期為維持下游河道生態流量，平均每日發電2 h，近3年平均發電流量

為721.29 m3/s[8]。

3.3 維持生態平衡，促進文化產業快速發展

因新安江水力發電廠而形成的千島湖，風光秀麗、景色優美，是優質觀光資源，如今已成為著名的5A級景區。因千島湖深層水的流入，電站下游的新安江建德段常年保持14～17 ℃的恒定水溫，建德市形成冬暖夏涼的獨特氣候環境，也成為國家級優秀旅游城市，每年都吸引數以百萬計的游客到此觀光

旅游[9-10]。

4 結論

本文采用累計平均、差積曲線和皮爾遜Ⅲ型曲線適線等方法，對新安江水庫壩址年徑流系列進行特征分析。結果顯示，年徑流資料具有較高的可靠性、一致性和代表性，項目取水具有可靠性。項目取水的可靠性支撐該水利樞紐持續發揮綜合效益。近年來，新安江水力發電廠在浙江省乃至長江三角洲的防洪水和保供水工作中發揮關鍵作用，同時也為千島湖的美麗景色做出貢獻，幫助沿江沿湖的產業實現可持續的綠色發展。

參考文獻

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2 余銘正.新安江水電站的社會經濟效益[J].水利經濟，1986（1）：37-40.

3 周華文，張庚然.新安江水電站工程概況[J].大壩與安全，1993（3）：12-15.

4 李 琳.河南省白沙水庫入庫徑流分析[J].河南水利與南水北調，2015（13）：59-61.

5 依茹罕.大型水庫年徑流系列還原及“三性”分析[J].內蒙古水利，2023（1）：18-20.

6 呂永鵬，譚學軍，鄒偉國，等.新安江流域綜合規劃：兼談流域防洪與生態保護[J].城市道橋與防洪，2012（8）：26-28.

7 Yu X，Xu Y，Gu H，et al.Multi-objective robust optimization of reservoir operation for real-time flood control under forecasting uncertainty[J].Journal of Hydrology，2023，620：129421.

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9 楊 瑾，傅菁菁，芮建良.新安江水電站生態景觀效益分析[J].水電站設計，2007（3）：58-62.

10 Yang Z，Wang Y，Yang K.The stochastic decision making framework for long-term multi-objective energy-water supply-ecology operation in parallel reservoirs system under uncertainties[J].Expert Systems with Applications，2022，187：115907.