三峡电站负荷日调节对下游航运影响研究.docxVIP

三峡电站负荷日调节对下游航运影响研究 三峡日能源发电计划不仅关系到能源系统的优化运行，而且直接影响到三江下游贸易的安全和效率。三峡电站汛期和非汛期调峰将对下游河段产生非恒定流而影响航运,解决这一矛盾的可能途径,从电站调峰调度的角度有两种:一是减少三峡电站的工作容量,少承担电力系统调峰任务,显然这将限制三峡电站的发电效益的发挥;二是利用三峡水库下游已建的葛洲坝水库,进行反调节调度,通过反调节作用来改善三峡大坝以下河段的水流条件,减小不稳定流对航运的不利影响,这样既兼顾了航运,又能充分发挥三峡电站的发电效益,是解决三峡电站出力与航运矛盾的有效途径,但由于葛洲坝的反调节库容有限,不能完全调平三峡水库的下泄过程,有必要进行三峡电站负荷日调节对下游航运影响的专题试验研究和计算分析论证三峡电站日调节不稳定流对航运的影响程度,以及能否满足航运要求。 在通航河流中修建水力发电工程时,经常遇到的一个问题是电站负荷调节变化对航运的影响,一般情况下,影响主要表现在如下方面:(1)由于电站大容量调峰,使下游航道中水位急涨急落,流速增加,航道水面坡降加大,影响船只的正常航行。(2)由于电站负荷调节变化,使下游航道靠船港埠中的水位变幅值超过设计要求,使停泊中的船只无法起锚开航,航行中的船只因吃水深度不足而搁浅停航,更有甚者导致海损事故的发生。(3)由于电站负荷频繁调节,下游河道中水流流态恶化,致使航道尺度(包括:航宽、转弯半径等)不能满足船行要求。 为了综合利用水力资源,我国在通航河流中修建了大量的多目标水利工程,这些工程建成后,除了在防洪、发电、灌溉等方面发挥了巨大作用外,在改善库区原有河道的通航水流条件也获得了很好的成效。但是,在电站担负电力系统日调节任务的过程中,也存在由于电站负荷调节频繁,造成泄流不稳定而给航运带来影响的实例。如碧口水电站,担负着电力系统的调峰,高频和备用应急发电任务,工程建成运用后,由于负荷调节频繁,下游水流不稳定,致使河道中水位忽高忽低,给航道的管理和维护、船舶的运输、物资周转等带来一定困难,另由于无预报的水位起落,给浅滩上的行船带来危险,海损事故有所增加。丹江口水电站,由于大容量调节,也给航运带来一定影响,表现在日变幅所引起的波谷的传播,使浅滩水深减小,造成船舶搁浅等。另由于水库上游干流石泉电站和支流黄龙滩电站均有日调节任务,泄流不稳定,特别是停机时,下泄流量为零,严重影响丹江口水库变动回水区的航深,给航运造成一定困难。三峡电站有着巨大的调峰效益,非汛期和汛期调峰是提高三峡电能质量不可或缺的重要举措。三峡电站非汛期调峰以枯汛交替的5月份、汛枯交替的10月份和11月份,以及枯水期12月份和3月份的负荷日调节为典型的控制性方案。在调峰运行过程中,4h内流量变幅最大可达16000m3s,而1h内的流量变幅最大值可达6000m3s。 汛期调峰以调峰容量为6、8、10GW为控制性方案,并进一步选定对航运不构成实质性不利影响的调峰容量,相应的日平均流量级为10000、15000、20000m3s。在调峰过程中,流量变幅随着调峰容量的增大而增加。枢纽在24h内不同时段下泄流量的变化随各时段电站输出电量的变化而变化。可见,三峡工程在电站调峰运行条件下的非恒定流问题是很突出的。 如图1所示为三峡电站日调节水力学模型范围示意图(正态比尺1∶150),自三峡坝轴线至葛洲坝坝轴线,流程38.39km,称两坝间河段。其中三峡坝轴线至乐天溪,流程9.6km,为宽谷段,上首为三斗坪弯道(坝下),下首为乐天溪弯道,二弯道间河道顺直,河槽呈复式断面,汛期江面宽最大可达1400m,乐天溪自弯道凹岸(北岸)注入长江。乐天溪至南津关,流程26.49km,为狭谷段,河槽窄深,呈“U”或“V”型,水面宽一般为300m,最窄处仅200m,全段多急弯、瓶颈段,岸壁陡峭,两岸多有山嘴伸布江中,错相对峙。葛洲坝建坝前,汛期水深流急,翻泡、旋涡、冲击波、剪刀水等险恶流态发育,形成中、高洪水滩(40000m3s以上);葛洲坝建坝后,本段水流一般较为平缓,但在高洪水期和葛洲坝泄洪期其水势几近于天然状态。枯水、平水期(25000m3s以下)水流平顺,流速不大。全段多支流入汇。南津关至葛洲坝前,流程2.3km,为山区向平原过渡段,江面自300m展宽为2500m以上,水势平缓。坝前500m北岸有较大支流黄柏河入汇。两坝间河段的有效调蓄库容为8600万m3(相应的葛洲坝坝前水位为63～66m),具有“水库”及“河道”双重特性。由于葛洲坝工程峻工,该河段形成河道型水库,冲淤变化已达到基本平衡。葛洲坝水库蓄水后,两坝间航道处于水库的常年回水区中,航运条件得到了根本改善。 三峡和葛洲坝两电站联合运行的三个典型月份调度方案特性见表表中有地下厂房为扩机增容方案三峡电站基荷为800.0～1300.0