浅析龙头电站水库死水位调整对防洪与发电的影

摘　要：池潭水库于1980年建成，形成了福建省最大的人工湖──大金湖。为大力实施旅游战略，地方有关部门提出调整池潭水库死水位参数（由245m提高为271m）。本文根据金溪流域池潭龙头电站设计运行资料、下游各梯级电站设计运行资料，就水库死水位由245m调整为271m后对防洪、发电之影响进行初步分析，为保证流域水电站防洪安全与经济效益提供有益探索。

关键词：电站; 防洪; 发电; 分析

  引言

池潭水电站位于闽西北泰宁县境内，是福建省金溪干流的龙头水电厂。电站于1980年建成，为一座以发电为主，兼顾防洪综合利用的电站，坝址控制流域面积4766km²，占金溪流域面积的66%。水库正常蓄水位275m，汛后回蓄水位276m，汛期限制水位274m，死水位245m。电站安装两台水轮发电机组，装机容量为100MW，原设计多年平均发电量为5亿kWh。

自1980年投产发电至今，为福建电网输送了大量优质、可靠、廉价的电能，累计发电150多亿kWh，为福建经济社会的发展发挥了积极作用，成为福建海西经济建设中一支“经济效益凸现、防洪减灾显著、生态文明优良”的骨干发电企业。

    池潭水库具有不完全年调节性能，是金溪干流的龙头水库，其下游已建有金溪流域的良浅、大言、黄潭、孔头、范厝、高塘、谟武、贵岭和富屯溪的洋口、峡阳、照口等11个梯级电站，池潭水库库容的调节能力对下游各梯级电站防洪和发电效益的发挥作用巨大。

池潭电站大坝建成投产后，水库逐步形成了国家重点风景名胜区──大金湖，为游旅开发和发展创造了有力的条件。

1水库死水位调整对龙头电站及上下游防洪的影响分析

1.1水库死水位调整对龙头电站防洪设备设施的影响分析

金溪流域近10年以来，多次爆发大洪水，其中2005年发生百年一遇洪水（洪峰流量8000m³/s）；2002年发生近千年一遇洪水（洪峰流量10680m³/s）。因此，池潭水库在金溪及闽江流域防洪作用显著，为流域重要的防洪调节水库，防洪压力大，对防洪设备设施要求高。   

池潭大坝设有溢洪道五孔，左三孔为厂房顶溢流，右二孔为坝顶溢流，每孔净宽13m，高15.5m，堰顶高程261m，每孔设弧形闸门一扇，每扇闸门净重80T，每扇由坝顶2*80T固定式启闭机通过2个平衡梁和8根钢丝绳操作其高度。弧形闸门最高挡水位276m，弧形闸门底槛高程261米（堰顶高程），平时封孔挡水，汛期用来控制泄洪。当库水位275m，弧形闸门开度10m，单孔最大控制泄流1350m³/s，五孔最大控制泄流6750m³/s。弧形闸门开度大于10m时，闸门处于自由泄流状态。大坝设计时，由于考虑池潭水库水位每年都有3至5个月时间低于堰顶，因此可以利用这段时间检修维护弧形闸门、支铰机构及起调平衡梁和钢丝绳，故弧形闸门前方未设检修门。

大坝#10坝段布置有一扇泄流底孔闸门，进口底板高程230m，压力段长为10.5m，出口为4.5m*4.5m的正方形断面，在压力段末端以弧形闸门控制泄流，库水位在245～275m变幅范围内，对应泄流量在266～527m³/s之间变化。泄流底孔闸门主要为放空水库及满足下游用水要求，但亦参与稀遇频率百年及以上洪水泄流。

水库死水位由245m调整为271m后，溢洪道五扇弧形闸门及平衡梁、部份钢丝绳将长期浸泡水中，无法进行正常保养维护或定期更换，日久必然导致闸门及平衡梁、钢丝绳锈蚀破坏；闸门支铰机构及启闭设备亦不便进行正常检修维护；大坝水下部份设备设施亦不便进行日常巡视检查、年度巡视检查、特殊巡视检查。当二台机组同时停机或两台机组紧急故障时，泄流底孔闸门亦不能开启供下游用水，下游生态流量不能得到保证。当坝前水库淤积严重影响大坝安全时不能放空水库。总之，水库死水位参数调整为271米后，271米以下的防洪设备设施不能进行正常的运行检查、维修保养或更换，无法确保泄水建筑物闸门和有关设施按照防洪调度原则和设计规定安全运行，势必影响龙头水库大坝的安全与流域梯级电站及上下游沿河乡镇的生命财产安全。

1.2水库死水位调整对上下游防洪安全的影响分析

池潭水库正常蓄水位275m，汛后回蓄水位276m，水库汛期限制水位为274m（近年批复的汛限水位为273m），水库防洪库容设置在274m以上，水库死水位调整为271m后，表面看并未减少池潭水库的防洪库容，水库似乎仍可发挥原有的防洪库容作用。但根椐池潭水库建成后的实际运行情况，水库所在的金溪流域为一个典型的山区性流域，降雨时空上分布极不均匀，按池潭水电厂统计的洪水发生时间分布分析，5月底前发生概率占较大的比例，实际运行中有占50%以上的场次洪水起调水位低于271m，水库在实际运行中利用调节库容拦蓄洪水，发挥了较好的防洪作用。如按照汛前池潭水库蓄水位262m或265m计算，池潭水库尚有调节库容中的3.37亿m³（262m～274m）、2.69亿m³（265m～274m）可供防洪利用，该库容相当于池潭坝址5年、10年一遇的1日洪量，在汛期防洪中起到较大的作用。

由于受全球气候异常的影响，近10年稀遇洪水频繁发生，2002年发生近千年一遇洪水；2005年发生百年一遇洪水。当洪水发生时，较低的起调水位将延缓调度过程，降低水库洪水位，减小出库流量。水库死水位调高到271m后，通过对2002年“6.16”近千年一遇洪水调节演算，经水库调洪后的最高库水位将由原来的274.81m上升到275.89m，抬高1.07m，出库流量由原来的7233m³/s增加到7960m³/s，增大730m³/s，下游将乐县城段河道水位抬高0.8m。因此，池潭水库死水位由245m调整为271m后，水库运行调节库容即由6.6亿m³减少为1.72亿m³，减少4.9亿m³，汛期可用的调节库容将减少为0.67亿m³，水库在实际运行中洪水调节能力将降低，洪水期间势必加剧上下游洪灾损失，对上游泰宁县城和下游沿岸城镇的防洪十分不利。

2水库死水位调整对龙头电站发电的影响分析

2.1水库死水位调整对龙头电站发电设施的影响分析

池潭大坝#7、#8坝段布置有两台发电进水口，进水口设置拦污栅、检修门和快速闸门。水轮发电机组设计水头51m，单台额定出力50MW时，发电流量114m³/s，二台水轮发电机组合计流量228m³/s，其余不同水头，流量在180～228m³/s范围内变化不大。水库死水位由245m调整为271m后，发电设施拦污栅不能进行正常的检查维修保养或更换，无法保证发电设施按照电力调度原则和设计规定安全运行。

2.2水库死水位调整对龙头电站发电效益的影响分析

根据1954年～2009年池潭径流共56年月平均流量资料、库容曲线、下游水位流量曲线、水量损失、出力系数、机组出力限制线等基本资料，分别对龙头电站按原设计死水位245m和调整为271m两个方案进行径流调节计算。

经对1954年～2009年共56年水文径流系列进行调节计算，龙头电站死水位245m时，电站多年平均发电量为5.2936亿kWh；死水位调整为271m时，电站多年平均发电量为4.5806亿kWh，较死水位245m方案减少了0.713亿kWh。

池潭水库死水位245m和调整为271m两个方案的主要参数对比见下表：

 表一：死水位245m和271m两个主要参数对比表

池潭水库原设计死水位为245m，调节库容6.6亿m

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