搜索
摘要：介绍了多儿水电站如何充分合理利用水能资源，选择开发方式，使得白龙江一级支流多儿河流域规划中最末级电站的水力资源得以充分合理的开发利用。关键词：水能利用；开发方式；水电站1工程概况多儿水电站位于甘肃省迭部县境内多儿河口下游白龙江右岸，距迭部县城60km。发源地位于四川省九寨沟县戈藏佳则山，于麻牙寺处汇入白龙江，河道全长87.40km，流域面积1066km2，天然河道平均比降21.40‰，多年平均流量13.80m3／s，多年平均年径流量4.335亿m3。在流入白龙江汇合口上游约7.50km处左侧有其最大支流——阿夏河汇入。阿夏河发源于四川省若尔盖县，河道长56.40km，流域面积391.60km2，占流域总面积的36.70％，多年平均流量4.80m3／s。多儿水电站由甘肃省汇能新能源技术责任有限公司负责开发建设，该电站以发电为主，兼有防洪，部分灌溉，养殖，旅游等功能，为混合开发式水电站，总装机容量30MW，多年平均发电量1.35亿kwh，保证出力5744kw，年利用小时数4504h，设计水头145m，设计引用流量24m3／s，最大水头155m，加大流量27.60m3／s，水库正常蓄水位1986m，死水位1974m，总库容813万m3，调节库容366万m3，为周调节（不完全季调节）水库。本工程属IV等小(I)型工程，抗震烈度7度。2水能利用2.1利用水头经实测资料得知可利用水头：利用河段枯水期天然落差为90m，再筑坝抬高水位65m，共可获得最大利用水头155m。2.2水文气象资料多儿河入白龙江口处曾设立有麻牙寺（多）水文站，具有16.50年的实测流量资料，通过对白龙江干流水文泥沙资料采用插补延长法得到麻（多）站共计40年的完整径流系列，经分析认为资料合理，可用于本站设计。其径流特征主要来源于大气降水，其次为高山雪融水，由于流域内森林覆盖率高，径流调蓄能力强，流域模数偏高（约0.0132m3／s／km2），表现为径流丰沛、稳定，年内分配与降水量年内分配基本一致，但径流年内分配不均匀，大部分径流集中在6-10月，占全年径流量的69.30%，12-3月仅占12.30%，按面积折算多儿水电站坝址设计年平均径流量为13.80m3／s，水质较清，多年平均含砂率0.70kg/m3。工程位置区属北温带地区（多年平均气温7℃），大陆性气候不很典型，山地气候特征明显，早晚温差较大。2.3装机容量选择装机容量选择的原则：应在保证出力（设计保证率Ｐ=85％）的控制下（即可靠性要求），尽可能选择最大容量。根据水电站出力计算公式N=AQH(kw)，A-为综合出力系数，经计算初选8.50，通过26MW、28MW、30MW、32MW、34MW五个方案进行反复论证，认为装机容量选定30MW、相应引用流量选用24m3／s最为合理。其论证成果：①系统有充足的空间吸收本电站的容量和电量。②参照本地区其他水电站资料装机年利用小时数应控制在4000～5000h。③从投入与产出关系分析，装机从26MW增加到34MW，每增加2Mw装机容量，年电量平均增加252万kwh，增加幅度逐步减少，而工程投资平均增加925万元，且增加幅度逐步递增。④从经济内部收益率分析，装机为32MW和34MW时，经济内部收益率低于10％的基准，而且费用净现值最大，不可取。⑤装机为30MW时，差额经济内部收益率较高，且费用净现值较低，年发电量增幅较大。对于具有一定调节性能的水电站，装机年利用小时数选择4500h较为适宜。3开发方式3.1原规划方案1994年电力部水利部西北勘测设计院编制《白龙江干流武都以上河段梯级开发规划报告》及《迭部县水利规划报告》中对多儿河段水力资源进行了规划，其规划成果：多儿河系白龙江主要支流，多年平均流量9.80m3／s，总落差300m，理论出力为7.17万kw，可开发资源4.80万kw，规划建设梯级水电站四座(不含阿夏河流域)，本电站为第四级电站（即原名台力傲水电站，装机容量2000kw）。台力傲水电站原规划在距多儿河入白龙江河口上游约11km、在阿夏河汇入口上游约3km处。2002年5月甘肃省水利水电勘测设计院按上述规划报告对台力傲水电站进行了项目可行性研究，其成果为：装机2000kw，设计水头25.50m，设计引用流量9.44m3／s，多年平均发电量858万kwh，保证出力980kw，年利用小时数4290h，为有坝引水径流式电站。3.2改进原规划方案的设想原规划方案中台力傲电站存在以下几个问题：①装机容量设计偏小；②电站至入江口11km主河道落差未纳入规划，对水力资源的利用明显不合理；③原规划中未考虑阿夏河汇入流量（多年平均流量约4.80m3／s），亦是对水资源的浪费；④若今后再开发此11km主河段，将影响本电站的正常运行，同时工程投资将增大，经济指标偏高，开发价值不大。故设想将台力傲水电站整体向下游搬迁。经现场踏勘初步将坝址选在阿夏河汇入口下游约300m峡谷处，从地形地貌看，此处建坝较为理想。3.3坝趾选择坝趾所处的河道略呈“Z”形弯曲，两岸基岩裸露，岸坡高陡，河谷呈基本对称的“V”形。左岸自然岸坡50°～74°，右岸70°～76°，陡处可达80°。坝趾区出露的岩性主要为千枚岩、千枚状板岩夹少量变质石英砂岩、灰岩、白云质灰岩、杂色灰岩和第四系松散堆积体，层状呈单斜构造，岩层走向NW300°～325°，倾向SW（左岸偏上游），倾角为60°～79°。左、右岸趾板地基没有大的变形岩体和不利结构面组合体，断层及层间挤压带一般规模较小，裂隙结构面较发育，主要以倾向岸内层面裂隙为主，未见有大的不利结构面，岸坡的整体稳定条件较好，岩石和岩体条件满足工程要求。河床部位岩体风化程度较轻，没有发现较大规模断层和挤压带，岩体完整性较好，覆盖层厚5～9m。本工程位于区域构造相对稳定的地区。3.4水库渗漏问题库区两岸山体高陡雄厚，封闭条件好，蓄水后，水域依然在现代河床之中，无通往库外的渗漏通道。库区主要发育的白龙江断裂F4和九龙峡断层F7从坝址左右岸通过，岩体相对较破碎，但由于断层呈压性，带内多断层泥，预计透水性不强，不致产生渗透稳定和严重渗漏问题。因此，水库不存在永久性渗漏问题。3.5引水隧洞洞线及厂址选择引水隧洞洞线的选择结合厂址选择提出了三种综合方案（并同时考虑“有压引水”和“明渠引水”两种方案）：方案一：将厂址选在入江口下游白龙江干流右岸Ⅲ阶地上，沿多儿河右岸采用有压引水方案。方案二：将厂址选在入江口上游白龙江干流右岸阶地上，沿多儿河左岸采用有压引水方案。方案三：将厂址选在多儿河口上游约1km（未入白龙江）右岸台地上，沿多儿河右岸采用明渠引水方案。经方案的技术经济比较分析，认为方案一最为理想。洞线布置在右岸山体内，岩性以灰岩、炭质板岩及千枚岩、千枚状板岩为主，洞室开挖断面小（开挖洞径为4.20m，断面积13.80m2），围岩以Ⅲ类为主，局部Ⅳ-Ⅴ类，洞室围岩稳定条件较好，且无岩爆、大涌水、高地温等问题。厂基岩性以千枚岩、千枚板岩夹炭质板岩及薄层变质砂岩，岩性较软弱，挖除覆盖层和强风化岩体，以弱风化岩体作为厂房基础，可满足工程要求。（各方案比较详见附表一）4坝轴线及坝型选择由于受地形和枢纽布置限制，坝轴线选择余地甚小，经现场反复踏勘论证，初选三条坝轴线进行比较。即①上坝轴线（Ⅲ-Ⅲ）为混凝土面板堆石坝；②中坝轴线（Ⅱ-Ⅱ）为碾压混凝土拱坝；③下坝轴线（Ⅰ-Ⅰ）为混凝土面板堆石坝。通过大量的地勘工作，基本查明三条坝轴线的工程地质条件和主要地质问题，认为上下两坝轴线的工程地质条件基本相同，均具备修建混凝土面板堆石坝的工程地质条件。相对而言上坝轴线总体工程地质条件较优；中坝轴线较上坝轴线而言，右岸断层裂隙较发育，地表岩体卸荷风化严重，左岸趾板线处崩积物厚度较大，趾板地基开挖量大，工程处理较困难；下坝轴线总体工程地质情况较差。综合考虑地形地质条件、水工布置、施工等诸多方面的要求，认为选择上坝轴线（Ⅲ-Ⅲ）较理想。上坝轴线地处狭谷河段，岸坡陡峭，河谷呈“V”字形，坝址区岩石裸露（灰岩），岩性良好，质地坚硬，摩擦系数较高，坝址区附近有九龙峡断层通过，但对大坝安全不致造成大的影响。5建筑物布置形式经综合比较分析三种方案，认为右岸有压引水方案最优，为最终设计方案（即方案一）。5.1挡水建筑物挡水建筑物为砼面板堆石坝，最大坝高83.50m，坝顶长130m，坝顶宽度6m，坝顶高程1991.50m。正常蓄水位1986m，水库死水位1974m。5.2泄水建筑物泄水建筑物由溢洪道和泄洪排沙洞组成。①溢洪道布置于右岸坝头与山坡之间的路堑上，为开敞式正槽溢洪道，堰顶高程1986m，设计洪水位时的流量为124.50m3／s，校核洪水位（1989m）时的流量为257.80m3／s，消能方式为挑流消能。②溢洪排沙洞布置于右岸山体中，不与施工导流洞结合。5.3发电引水建筑物由进水口、低压引水隧洞、调压井及高压引水管道等建筑物组成。①电站进水口位于多儿河右岸、溢洪道堰体上游约10m处，采用直立岸坡深式进水口形式，进水底板高程1968m，进水塔高23.50m。②低压引水隧洞洞轴线结合选定的坝轴线和调压井位置以及沿线地形地质条件并经方案比较确定，布置于多儿河右岸山体中，洞长约6.50km，洞径为3.50m。③调压井采用阻抗式圆形断面，直径8m，井高40m。④高压引水管道由高压引水隧洞、混凝土岔管和压力钢管组成。压力钢管由3条支管组成，为地下埋管，管径为1.60m。⑤厂房为地面式，位于右岸阶地上。主付厂房平行布置，付厂房位于主厂房上游侧。⑥开关站布置于主厂房下游侧山坡的阶地上。主变布置于付厂房左侧。5.4导流泄洪方案导流泄洪方案参考同地区坝型相同、坝高相近的达拉河口电站，提出了三种导流泄洪方案：方案Ⅰ：导流洞与泄洪洞完全结合；方案Ⅱ：泄洪洞与导流洞部分结合（俗称龙抬头）；方案Ⅲ：导流洞与泄洪洞完全不结合，导流完成后封堵导流洞，另开泄洪洞。经技术、经济、施工等综合分析，论证方案Ⅲ最优。（详见附表二）6经济评价6.1财务评价多儿水电站财务内部收益率为10.81％（大于8％），财务净现值457万元，财务指标较好，财务评价可行。6.2国民经济评价电站经济内部收益率14.79％，大于社会折现率10％，按10％的社会折现率计算经济净现值为8359万元，大于零。国民经济评价可行。6.3敏感性分析考虑工程投资和发电量等因素单独变化对国民经济评价指标的影响，投资增加10％、电量减少10％时，对经济内部收益率和经济净现值的影响：当投资增加10％，经济内部收益率为13.50％，经济净现值为6613万元；当电量减少10％时，经济内部收益率为13.15％，经济净现值为5389万元。经济内部收益率均大于社会折现率10％，经济净现值均大于零。说明电站项目国民经济评价可行。综上所述，多儿水电站装机容量30Mw，多年平均发电量1.35亿kw.h，总投资2.3０亿元，单位千瓦投资7736元/kw，单位电度投资1.72元/kwh，电站项目在财务上是可行的，经济上是合理的。