五凌电力酉水流域集控水电站防汛工作分析和建议_张锋.pdf

125第 46 卷 第 02 期2023 年 02 月Vol.46No.02Feb.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation1 引言酉水发源于湖北宣恩和鹤峰两县交界之酉源山，流经湖北、湖南和重庆三省市，于湖南省沅陵县注入沅水，是沅水最大支流。酉水干流目前已梯级开发有落水洞、湾塘、酉酬、石堤、碗米坡、凤滩、高滩 7 级水电站。其中所属五凌电力有限公司的有碗米坡、落水洞电站。碗米坡水电站处于酉水中游，位于湖南省湘西自治州保靖县境内，水库正常蓄水位 248 m，死水位 238 m，总库容 3.78 亿 m3，调节库容 1.25 亿 m3，装机 480 MW。落水洞水电站位于酉水北源干流的中游，坝址位于湖南省龙山县和湖北省来凤县交界的龙咀河峡谷出口，水库正常蓄水位 443 m，死水位440 m，汛期限制水位 441 m，总库容 3 019 万 m3，调节库容 711 万 m3，装机 21.75 MW。安全和效益是水电企业赖以生存之根本，为最大程度保障人民群众生命安全，保障社会安全稳定和可持续发展，水电应夯实了防汛管理工作，确保五凌酉水流域集控水电站大坝的安全以及水库大坝上下游人民群众的生命财产安全。2 背景与现状湘西州属于亚热带季风气候区，冬冷夏热，四季分明，位于全国降水偏多地区，多年平均降雨量1 438.3 mm，全年降雨集中于汛期 49 月，汛期降水量占全年的 69.8%77.4%，6 月中旬至 7 月上旬，进入梅雨期，往往形成历时长、强度大、面积广的暴雨,容易发生洪水。酉水流域洪水山溪特性明显，产汇流时间短，入库流量起涨快，流量陡涨陡落。小水库、大流域、多洪水，是五凌电力酉水流域集控电站防洪特点，通过不断的总结经验和系统化综合性的防汛管理五凌电力酉水流域集控电站在防洪防汛工作方面形成了比较鲜明的特色。碗米坡、落水洞坝址洪水主要由暴雨形成，洪水陡涨陡落特点分明，碗米坡年最大洪峰流量多出现在 59 月份，占全年的 92.2%，其中又以 67 月份最为集中，占全年的 58.9%。落水洞一般洪水历时13 d。根据历史实测资料分析，来凤站年最大流量超过 1 500 m3/s 的较大洪水，均发生在 68 月，其中67 月出现年最大洪峰机率为 70.6%。碗米坡、落水洞电站流域图详见图 1。近几年碗米坡、落水洞电站均发生过较大洪水，以 2020 年碗米坡电站“6.10”特大暴雨和 2021 年8 月 10 日落水洞电站降雨过程为例，说明两站在酉水流域特殊雨水情及地理位置所面临防汛工作的紧迫性。（1）碗米坡电站“6.10”特大暴雨引发地质灾害过程。2020 年 6 月 10 日，碗米坡电厂近坝区突降特大暴雨，3 h 内累计降雨量达 211.1 mm，此次特大暴雨降雨时间短、雨量大，创有水文记录以来坝址降收稿日期：2022-08-08作者简介：张 锋（1984-），男，工程师，从事发电运行工作。五凌电力酉水流域集控水电站防汛工作分析和建议张 锋1，2，谢仁桃1，2，罗炳华1，2（1.五凌电力有限公司，湖南 长沙 410004；2.湖南省水电智慧化工程技术研究中心，湖南 长沙 410004）摘 要：介绍了五凌电力酉水流域碗米坡、落水洞电站防汛工作的主要内容及特点，列举案例，总结经验，针对各种问题提出改进建议，在今后的防汛工作中进一步发挥应急抢险、科学调度洪水的优势，防止或减轻洪水灾害，确保安全度汛。关键词：酉水；集控水电站；防汛；改进建议中图分类号：TV697.1+3文献标识码：B文章编号：1672-5387（2023）02-0125-04DOI：10.13599/ki.11-5130.2023.02.034126第 46 卷水 电 站 机 电 技 术雨最大值。库区 5 处冲沟发生较大泥石流，导致迁清公路交通中断、进厂公路及生态园公路边坡垮塌、厂房进水、综合运动场及花棚被掩埋等地质灾害。大量洪水、泥石流经由进厂公路及大坝顶部流至主厂房区域，石块和淤泥堆积严重。安装场、主变通道、发电机层（靠 1 号机）、水轮机层（靠 1 号机）等区域不同程度进水。1 号机组发电机盖板处有水渗入风洞。电站采取了一系列有效的应急处置措施，将灾害损失降至最低，未造成人员伤亡和设备损坏事故。（2）2021 年 8 月 10 日落水洞水电站洪水调度过程。电站综合龙山县、中央气象局两处最新气象预报信息分析，电站流域在 1015 日预计将发生一次降雨范围广的持续时间长的强降雨过程。因预报降雨过大，电厂进行了提前腾库，09 日 23 时已消落至436.95 m。8 月 913 日落水洞流域实际累计降雨为248.13 mm。本次洪水流量产汇流时间短、起涨迅速，洪峰过后流量迅速回落。洪水过程呈明显的尖峰型，陡涨陡落山溪特性明显。洪水消退后再次遇暴雨，13 日洪水过程产流迅速，但由于是持续性分散降雨，流量回落缓慢。此次洪水总量约为 4.667 5 亿 m3，弃水量 3.532 8 亿 m3，可利用水量为 1.022 6 亿 m3，总发电量约为 463.26 万 kW h。洪水前库水位从 441 m消落至 436.68 m，累计腾库库容 0.074 8 亿 m3，腾库电量 36 万 kW h。从碗米坡、落水洞电站降雨特点、洪水调度过程，说明了防汛工作重要性和特殊性，只有把防汛管理工作做到位，才能最大程度发挥防洪减灾能力和提高电站安全经济效益。3 工作分析与建议水电站的防汛工作要坚持“安全第一，常备不懈，以防为主，全力抢险”的方针，确保大坝安全，正确处理大坝安全、发电、防洪的关系。当发电、防洪与大坝安全发生矛盾时，一切服从大坝安全；当发电与防洪发生矛盾时，一切服从防洪。要充分发挥电厂的工程效益，避免盲目超蓄洪水或片面追求安全降低运行标准的倾向。酉水流域雨季结束时，应抓住时机，拦蓄洪尾，争取每次洪水过后蓄满水库。3.1 发电不忘社会责任，积极沟通确保水生态安全。根据 湖南省主要河流控制断面最小流量方案，碗米坡电站生态流量不小于 28.4 m3/s，但碗米坡电站做为湘西地区主力电源点，承担着湘西区域应急调峰任务，为此电网安排电厂在非高峰时段以蓄水为主，以保证电网高峰时段供电，由此导致部分时段最小下泄流量小于控制断面流量。落水洞电站生态流量不小于 9.5 m3/s，由于落水洞电站为径流式电站，无调节能力，故电站在枯水季节可调节发电方式满足生态流量。例如碗米坡电站水位在 240 m 以下最小日电量约 24 万 kW h，在 240244 m 之间日电量约 30 万 kW h，在 240 m 及以上最小日电量约35 万 kW h 时。3.2 建章立制，加强防汛应急管理，强化责任落实酉水流域集控电站防汛应急管理主要险情为超标洪水、地质灾害、异常天气、上游水库垮坝、汛期泄洪闸不能启闭、上游大体积漂移物撞击事件等。而最可能出现的、无法抗拒的重大险情为地质灾害，如近坝区大体积山体坍塌或滑坡、泥石流可能导致水库水位严重壅高，引起漫坝或突然大流量下泄，严重影响大坝及下游建筑物安全。为防险情造成重特大事故和减轻险情发生后对上、下游带来的灾害影响，降低事故损失程度，缩小事故损失范围，应建立紧急情况下快速、有效的事故抢险、救援和应急处理机制，依照国家有关法律、法规，结合电站特点和实际，制定相应应急预案。当出现险情时，立即启动应急预案，在政府和公司的统一领导下，以确保人民群众生命安全为首要目标，力保水库工程安全，尽力做好抗灾抢险的一切应急工作。强化责任落实，加强生产、生活区巡查抢险，防图 1 碗米坡、落水洞电站流域图127第 02 期张 锋，等：五凌电力酉水流域集控水电站防汛工作分析和建议御山洪灾害。要健全应急管理体系，压实基层责任，组组织开展应急演练。要做好防洪抢险应急准备工作，宁可备而不用，不可用时无备。要立足防大汛、抢大险，一旦发现险情，第一时间组织人员转移避险，及时有效抢护险情。3.3 未雨绸缪，早部署早行动，做足防汛准备充分掌握雨情水情信息及时调整库水位控制方案，合理安排汛前机组、主变、线路等主设备检修，确保汛期机组满发稳发，避免因检修安排不合理造成无效弃水。汛前应确保防汛设备巡检、消缺、隐患排查到位，确保防汛物资、备品备件齐全充足，做到人力、物力的充分准备，增强人员防汛意识，提高防汛应急处置能力，降低防汛安全风险。加强隐患排查治理，汛前开展防汛及春季安全大检查工作，从安全管理、生产管理、防汛管理、工程管理四个方面认真组织开展春检及防汛检查情况督查工作，对检查中暴露的问题提出明确的整改要求，全面排查治理安全生产隐患和薄弱环节，进一步巩固防汛安全生产局面，不断提升防汛管理水平。切实做好汛期专项检查，严格按照上级部门有关要求以及根据流域雨情汛情情况，及时组织召开公司层面的防汛专题会议，对汛期的防汛工作进行再部署、再落实、再检查。对地质灾害隐患进行专项复查工作，切实有 效防范和应对自然灾害的各种影响，全面排查治理生产设备、设施存在的隐患，确保人身及生产安全。3.4 合理优化调度，制定腾库策略酉水水量丰富，碗米坡水库库容小，汛期机组考虑按径流式电站运行，主要承担电力系统的基荷；枯水期参与系统调峰。根据多年运行综合数据分析，碗米坡电站预报流域有降雨的情况下，应调整运行方式，4、5 月份，预报流域日降雨不足 20 mm 时，可暂保持原有方式运行。预报流域日降雨 30 mm 以上降雨时，应及时加大电厂运行方式，如超过30 mm预报或实测 15 mm 以上的降雨，应立即调整方式，尽可能地消落库水位。6、7 月份，预报流域日降雨超过 20 mm 时，若此时库水位较高，尽可能地消落库水位。8、9 月份，预报流域日降雨超过 30 mm 时，应立即加大方式，尽可能地消落库水位，正常情况下，建议 8 月份动态控制水位在 240242 m 之间，9 月份动态控制水位在 242244 m 之间。落水洞电站流域洪水由暴雨形成，洪水陡涨陡落，位保证安全度汛，结合机组运行工况及水库调度经验，在预报酉水北源有降雨的情况下，应通过发电提前消弱库水位，预报日降雨量在 025 mm 区间时，提前消落水位至 440 m 控制。预报日降雨量在 2550 mm 区间时，提前消落水位至 439 m 控制，预报日降雨量在 50100 mm 区间时，提前消落水位至 438 m 附近控制。预报日降雨量大于 100 mm时，提前消落水位至 437.5 m 附近控制，降雨开始后根据降雨情况进行深度腾库。3.5 积极沟通，避免无效弃水湖南电网湘西负荷特点为西电东送，湘西地区水资源丰富，水电站群较多，当地用电负荷不高，大部分湘西电源电力都是外送，这时就会存在湘西电源群外送通道受限问题。丰水期碗米坡电站送出负荷受限主要由低谷时段系统负荷需求不足和线路送出断面受限引起，同时加上湘西风光负荷增长快电网调节点不多影响电站送出受限；在五凌电力有限公司网调电厂大方式运行的情况下，按“三公”调度原则，湖南省调侧会适当优先考虑满足湖南省其他发电公司的发电要求。因此，碗米坡电厂在低谷时段系统消纳困难时负荷受限明显，为充分利用发电方式削弱水位，提高水能利用率，降低防汛压力，则应在高峰时段尽量向调度申请多带负荷，避免负荷受限造成无效弃水风险。3.6 加强信息管理，提高信息预测精准度多渠道收集雨水情信息，确保流域水情研判的及时性、准确性。借助专业气象服务机构的预测预报手段，合理分析、规范作业预报，提高天气及水情预报的精准率。及时掌握实时雨水情信息，与上游各电站建立水情信息共享，充分利用其径流调节作用，发挥梯级水库联合调度作用，有效错开北源与南源洪峰，消弱流域性洪水。加强与各地方政府、上下游流域电站、相关部门沟通协调联动作用，建立水库联合调度协调机制，每年汛前组织公司发电集控中心、州防办开展防汛工作会商，优化水库调度方案，同时利用酉水流域座谈会机会，邀请州防汛办等政府职能部门参与，最大限度发挥酉水流域联合调度作用，充分发挥洪尾拦蓄作用，充分利用好每一方水，提高发电效益。3.7 勤总结、重培训，全面提高防汛管理水平汛期结束后，防汛办组织有关人员对防汛设备、设施进行检查，对水工建筑物水下部分进行水下摄128第 46 卷水 电 站 机 电 技 术像检查，对发现的问题及缺陷提出整改意见和建议。对防汛设备、设施存在的问题提出切实可行的整改方案和更新改造建议，编制出预算，落实整改资金，按期完成整改项目。根据全年防汛工作情况，编制防汛总结报告，防汛总结。增强全员“防大汛、防早汛、抢大险、抗大灾”意识，提高全员应对汛期突发事件的应急处置能力，全面提高防汛管理水平。4 结语五凌电力酉水流域集控电站在防汛管理工作中多措兼施、统筹安排、提前防范，确保安全平稳度汛，并在此基础上充分发挥电站的发电效益，在实际过程取得了良好的效果。防汛工作是永恒的主题，只有不断地总结经验，掌握规律，更加深入地了解把握雨水情，提高预测性、准确性，用科学有效的防汛管理方法调度好每一场洪水，才能为防洪减灾和电站安全稳定运行作出新贡献。参考文献：1吕孟东.富春江水电站的防汛管理 C/全国大中型水电厂技术协作网第十届（2013 年）年会论文集，2013：192-195.2王建川，黄鹭，覃杰.岩滩水电站防汛管理问题及对策 J.红水河，2016（6）：2016：1-3.3陈刚.水电站防汛安全风险及防控对策 J.水电与新能源，2019（4）：69-72.4纪进旭，田毛.流域梯级水电站防汛及大坝安全管理的探索 J.大坝与安全，2016（6）：14-18.5罗洪发.加强南河流域梯级水电站防汛工作的初步探讨J.中国农村水电及电气化，2006（5）：29-31.6周中杨.探索小水电站防汛及大坝安全管理措施 J.能源管理，2017（10）：107-108.空泵，为水泵进口管路内充水，查看水泵进口压力及水位指示，具备启泵条件后，设置调节阀开度及水泵运行频率，打开调节阀并启动水泵，根据试验需求，调整阀门开度及水泵运行频率，将管段流量控制在试验值。同时系统采集水泵进出口压力、系统压力和温度等数据，为试验装置提供数据支撑。控制系统人机界面如图 4 所示。图 4 控制系统人机界面4 结论标准表法水流量试验装置不仅是流量单位量值统一与传递的标准，也是流量仪表实验和标定的可靠装置，流量稳定性是流量标准装置的一项重要技术指标，它直接影响装置的稳定性和不确定度。此次标准表法水流量试验装置的研发和应用是我单位流量计量、测试和标定技术的研究基础。对控制系统应用调试的过程中遇到的问题进行了分析与改进，系统运行稳定可靠，控制界面清晰，操作简便。测试结果表明，该控制系统完成的试验项目具有标定精度高，性能稳定可靠的特点，大大提高了我单位标准表法水流量标准装置的自动化水平。参考文献：1JJG643-2003 标准表法流量标准装置检定规程 S.中国标准出版社，2003-03-05.2段慧明.液体流量标准装置和标准表法流量标准装置M.北京：中国质检出版社，2004.3段慧明，李芳，史振东.浅析标准表法流量标准装置 J.中国计量，2004（10）：53-54.4李彦勋，李金海.流量计量 M.北京：中国计量出版社，1990.5苏彦勋，杨有涛.流量检测技术 M.北京:中国质检出版社，2012.6蔡武昌，应启戛.新型流量检测仪表 M.北京：化学工业出版社，2006.7杨有涛，陈梅，苗豫生.液体流量计 M.北京：中国质检出版社，2017.（上接第 60 页）