设为亚搏app  |  加入收藏  |  亚搏app
水电站运行期的最小生态流量控制探讨
2021/12/20 14:33:48    新闻来源:亚搏app

    姚福海1   魏永新2

1亚搏app集团金沙江旭龙(奔子栏)水电开发有限公司  四川成都 610041

2华电集团金沙江上游水电开发有限公司                四川成都 610041

 

[摘要] 生态优先是我国水电开发必须长期坚持的一个原则。而生态流量控制又是落实生态优先的举措之一。作者在调研的基础上提出:某个水电站的最小生态流量控制必须与时俱进,站在流域全局的角度,在原审批意见的基础上,适时增大,实行动态管理。部分有调节性能的水库可根据所处的环境特点,增加生态库容。

关键词:生态流量、水库调节性能、最小发电流量、生态库容。

1. 引言

201612月,亚搏app局发布了《水电工程生态流量计算规范》(NB/T35091-2016)。该规范对编制大中型水电项目环评报告起到了十分重要的指导作用。按该规范的有关规定,生态流量为各项需水过程同时刻的外包或叠加。其中,计算最小生态流量的水文学法选用比较多。水文学法又分蒙大拿法和7Q10法,前者选择不同的流量进行评估,后者采用90%保证率最枯连续7天的平均流量作为河段最小流量设计值。

随着我国水电建设步伐的加快,特别是水电梯级开发格局基本形成后,大型水库的调节功能改变了河流枯水期的水文条件。很显然,大中型水电站最小生态流量控制的界面条件也发生了较大的变化。

党的十八大以后,随着习近平生态文明思想的全面贯彻落实,对江河的最小生态流量控制需要重新思考。下文以金沙江上游部分在建、待建水电项目为例,对水电站运行期最小生态流量的控制进行探讨。

2. 金沙江上游五个已核准或待核准项目生态流量的批复和管理规划

2.1金沙江上游水电开发推进情况

20127月,国家发改委以“改办能源﹝20122008 号文”的形式,批复了金沙江上游113级水电开发规划。13座水电站总装机容量13920MW,多年平均电量642 亿 kW·h。其中,岗托水库有年调节功能,叶巴滩和拉哇水库有季调节功能,其余水库只有日调节功能。

20117月,原环境保护部在“环审【2011243 号批文”中,将岗托、叶巴滩、拉哇、巴塘、苏洼龙、旭龙六座水电站列为金沙江上游近期开发工程。截至20212月上旬,六个项目的进展情况是:

岗托水电站(装机容量1100MW,总库容54.11亿m3,调节库容32.25亿m3)正在开展可研设计工作。

叶巴滩水电站(装机容量2300MW,总库容10.8亿m3,调节库容5.37亿m3201611月核准,20193月截流。

拉哇水电站(装机容量2000MW,总库容23.14亿m3,调节库容8.24亿m320191月核准,目前正在进行主体工程施工准备。

巴塘水电站(装机容量750MW,总库容1.42亿m3,调节库容0.21亿m320171月核准,202012月截流。

苏洼龙水电站(装机容量1200MW,总库容6.38亿m3,调节库容0.84亿m3201511月核准,201711月截流。预计,202110月投产。

旭龙水电站(装机容量2400MW,总库容8.47亿m3,调节库容1.26亿m3)已完成全部核准文件的申报,目前正在进行前期施工准备。

以上六个项目的投产顺序依次是:苏洼龙、巴塘、叶巴滩、拉哇、旭龙、岗托。

2.2五个项目的生态流量批复情况

叶巴滩、拉哇、巴塘、苏洼龙、旭龙生态流量批复汇总表

名  称

环评批复

时    间

             逐月最小生态流量(m3/s

10 ~2

3 ~4

5 ~7

8~9

叶巴滩

2016.04

132.0

272.0

机组正常下泄

405.0

拉  哇

2017.11

134

276.0

机组正常下泄

411.0


巴  塘

2017.03

138.0

277.0

机组正常下泄

413.0

 

苏洼龙

 

2015.03

最小下泄生态流量不低于152 m3/s,运行期正常工况下通过机组下泄生态流量,机组停运等情况下通过生态泄水设施下泄生态流量。

旭  龙

2020.08

210.0

317.0

280.0

453.0

备注:在3到4月、8到9月两个时段的鱼类产卵期,每月与上下游电站联合开展一次至少持续10天的生态调度。

2.3五个项目的最小生态流量控制规划

叶巴滩水电站采用长尾水布置方案。坝址与厂房尾水出口之间形成 3km 的减水河段,为维持该河段水生生态系统稳定,采用在右岸地下厂房内布置的两台生态机组常年下泄不低于 132m3/s 的生态流量,生态机组在系统中常年承担基荷运行。上游的岗托水库建成后,叶巴滩水库由季调节改为日调节运行,其枯水年的最小月平均出库流量由146 m3/s提高到222 m3/s,但最小生态流量的控制方式不变。

拉哇水电站在右岸布置了专门的生态放水孔。厂房内布置了4台机组,单台机组的额定流量为385.23m3/s,最小发电流量为195.0m3/s。在岗托水库投入运行前的枯水年,经叶巴滩和自身水库调节后的最小月均出库流量为236m3/s(典型日最小出库流量195.0m3/s ),该最小流量由机组下泄。在岗托水库投入运行后的枯水年,考虑调峰因素经自身水库调节后的最小月均出库流量为360m3/s(典型日最小出库流量200.0m3/s ),该最小流量也由机组下泄。在全部机组停运后,生态放水孔的最小出库流量按不小于134 m3/s控制。 

 巴塘水电站也设置了生态放水孔。厂房内布置了3台机组,单台机组的额定流量为514.4m3/s,最小发电流量为232m3/s。在叶巴滩和拉哇水库投入运行前,当入库流量小于最小发电流量时,按照发电服从生态调度的原则,由生态放水孔或泄水建筑物向下游放水。在叶巴滩和拉哇水库都投入运行后的枯水年,最小出库流量为232 m3/s,该最小流量由机组下泄。在全部机组停运后,生态放水孔的最小出库流量按不小于138 m3/s控制。 

苏洼龙水电站设有生态放水孔。厂房内布置了4台机组,单台发电机组的额定流量为400.8m3/s,最小发电流量为200.4m3/s。对最小生态流量的控制与巴塘基本相同。

旭龙水电站在坝身设有生态放水孔。厂房内布置了4台机组,单台发电机组的额定流量为466.6m3/s。旭龙水电站是金沙江上游总装机容量和单台机容量最大、水头最高的水电站。其投产时间晚于上游已核准的四个项目,但早于岗托水电站。经分析,上游的叶巴滩和拉哇投入运行后,旭龙水库的最小入库旬平均流量可达239.0 m3/s,经自身调节后,枯水年的最小出库流量可达280 m3/s,该流量为机组额定流量的60%,可满足机组的稳定运行要求。在上游的岗托水库投入运行后,旭龙的最小旬平均入库流量将增大至475m3/s。因此,旭龙水电站在正常运行情况下,最小出库生态流量可按流量280 m3/s控制。当全部机组因为地震等情况而全部停机时,其最小生态流量(210m3/s)可由生态放水孔或泄水建筑物下泄。

3. 对大中型水电站最小生态流量控制的进一步探讨

3.1最小生态流量的控制应根据上游水库的建设情况动态增加

以上述的金沙江上游为例,岗托、叶巴滩、拉哇三个有年、季调节功能的大型水库建成后,通过联合调度,枯水期的水文条件发生了质的变化。对于旭龙、奔子栏水电站而言,相当于汛期的来水量减少了32.25亿m3(若岗托投运后,叶巴滩和拉哇按季调节运行,则为45.86亿m3 )而枯水期的来水量增加了32.25亿m3(若岗托投运后,叶巴滩和拉哇按季调节运行,则为45.86亿m3 )。若将岗托枯水期增加的蓄水量均匀的分摊到12月到次年4月,则相当于原天然情况下的月均流量增加了247m3/s。而由NB/T35091-2016确定的最小生态流量主要根据天然情况下的水文条件计算而来。为此,针对水电工程的最小生态流量控制,作者提出以下三个观点:

1)上游有大型水库调节的水电站,其正常运行情况下的最小生态流量应根据变化后的水文条件,结合自身水库调度运行特点重新进行拟定。政府部门原审批的最小生态流量应作为特殊工况(如发生地震、冰雪等灾害后,送出线路中断,机组全部关机等)下,原规划时段必须要确保的下游供水流量。

   2)由机组下泄最小生态流量时,应首先满足机组的运行稳定技术要求。对于高海拔地区的大容量机组,机组的最小发电流量应达到额定容量的50%以上,高水头机组甚至要达到60%以上。若短时间内的来流量未达到机组的运行稳定要求,则应临时停止发电,由泄水建筑物下泄生态流量。

3)在水电梯级开发的河流上,最小生态流量关注的重点部位是引水式水电站的闸首,而非坝式水电站。对于前者,闸首与厂房之间的脱水河段,枯水期下泄的生态流量小于天然状态下的平均流量。而后者则恰恰相反。

3.2专用生态放水设施的布置

在枢纽区布置专用的生态放水孔是政府不同职能部门实施条块化管理的结果。结合目前生态放水孔布置一刀切的现状,作者提出以下观点:

1)对于坝式水电站,若机组运行稳定所要求的最小过流量能够满足下泄最小生态流的量要求,则无需布置专用的生态放水孔。当发生前述的特殊工况时,泄水建筑物完全能够满足下泄生态流量的要求。

2)受开发时序的影响,当上游有调节性能的大型水库的投运时间滞后于本项目数年时,专用生态放水孔的利用率比较高,则经比较后,可布置专用的生态放水孔。

3)对于长引水式水电站而言,在闸首布置专用的生态机组或生态放水孔是必须的。对于长尾水式水电站,叶巴滩的经验值得借鉴。

3.3生态库容规划

近几年来,国内部分大型水库的运行实践证明,大型水库除了拥有原规划的功能外,还有提前腾库,拦蓄上游大型堰塞体溃决形成的泥石流和洪峰的减灾功能。此外,临时增加下泄流量,解决下游的干旱缺水也是大型水库的生态功能之一。因此,深入挖掘大型水库的生态潜力具有现实意义。以旭龙水电站水库为例,其调节库容为1.26亿m3(对应最大日变幅8m) ,对于日调节电站而言,有一定的富余。若把其中的0.4亿m3库容安排在每年最枯的一个月下泄,则可增加该时段的平均流量约15m3/s。再以金沙江上游最末的一座规划梯级奔子栏水电站为例,上游的岗托水库水库投入运行后,奔子栏水库枯水年的最小入库月平均流量约为400m3/s,若在2.1亿m3调节库容内预留1亿m3的生态库容,则考虑电站的调峰因素后,可保证奔子栏建成后的最小出库流量不小于360m3/s。该流量与天然情况下计算的最小生态流量(234 m3/s)相比,增大了53%,这对提高下游滇中引水工程的取水保证率,改善下游河道的生态条件都有很大的帮助。

4结论

根据所在流域大型水库的建设情况,动态增加水电站的最小出库生态流量是严格遵守《长江保护法》、落实生态优先、实现绿色发展的必然要求。因此,深入挖掘大型水电站水库的生态潜力,不断完善梯级水库的调度技术要求,寻找最优的最小生态流量是一项有现实意义的工作内容。

 

参考文献:

1. 金沙江上游叶巴滩、拉哇、巴塘、苏洼龙、旭龙环评意见书

2. 《水电工程生态流量计算规范》(NB/T35091-2016

3. 水利部亚搏app做好河道生态流量确定和保障工作的指导意见(水资管202067号)

 

地址:北京市海淀区车公庄西路22号院A座11层 电话:010--58381747/2515 传真:010--63547632 
亚搏app 版权所有 投稿信箱:leidy5378@126.com
京ICP备13015787号-1 

京公网安备 11010802032961号

 技术支持:北京中捷京工科技发展有限公司(010-88516981)