洮河某已建水电站生态放流技术方案比选

第53卷第7期2017年7月

甘肃水利水电技术

GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY

Vol .53,No .7Jul .,2017

•设计与研究•

洮河某已建水电站生态放流技术方案比选

王爱伟

(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000)

摘要:洮河某已建水电站开发河段存在2.3 km 的减水河段，需要设置生态放流设施，设计选定溢流坝表孔左侧为生态

放流设施设置点，经技术方案比选，通过对工作闸门底坎的改造，使得平板门小开度永久开启，下泄一定流量，从而达 到保证生态基流水量，并满足恢复下游生态，下泄过程“无控制、不间断、可监测”的要求。

文献标志码：B

文草编号= 2095-0144(2017)07-0036-03

关键词：洮河；水电站；生态放流；流量；方案比选 中图分类号:TV 66;TV 698

1 前言为加强洮河流域生态保护，对洮河干流已建某 水电站工程恢复生态放流设施和设备并进行监测监 控，以保障下泄生态基流，加快脱流段的河道生态恢 复。设计选定在溢流坝表孔左侧设置生态放流设施 点，并进行相关技术方案的比选。

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工程概况

某已建水电站位于甘肃省临洮县西南约38 km 的洮河干流上，是洮河水能梯级开发的第37级电 站。电站枢纽及厂区位于临洮县境内，库区位于临洮 县、渭源县和康乐县境内，站址距上游九甸峡水电站 约26 km ，距下游三甲水电站约7 km 。站址以上控制 流域面积18 828 km 2,多年平均流量133 m 3/s 。采用 混合式开发，主要任务是发电。总装机容量60 M 1 (20 M W x 3)。

水电站由枢纽、引水系统及发电厂房三大部分 组成。枢纽挡水建筑物为闸坝结合型，从左至右依 次为左岸砼截渗墙、左岸砼挡水坝、泄洪冲沙闸、溢 流坝和碾压砼坝等建筑物。水库正常蓄水位及设计 洪水位均为2 002.0 %，校核洪水位2 004.0 %，死水位2 000.0叫坝顶高程2 005.0 %，最大坝高45 %，总库容 1 741万m 3,发电（日）调节库容248万m 3,设计洪水 标准为100年一遇，校核洪水标准为500年一遇。

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生态基流确定及任务

根据《洮河某水电站工程初步设计报告》，以及

工程批复文件，按照SL 322-2013《建设项目水资源 论证导则》，“北方河流生态基流原则不小于多年平 均流量的10%，枯水时段不应低于同期流量均值的 20%”，依据水文分析资料，按坝址处多年平均流量 133 m 3/.的10%计算，生态基流流量为13.3 m 3/S;按 坝址处枯水时段流量均值的20%计算，生态基流流 量为7.69 m 3/.，两者取大值，确定生态基流流量为 13.3m 3/.。工程任务是:通过实施方案改造，保证生 态放流的水量要求，恢复下游河道生态，并使下泄过 程满足“无控制、不间断、可监测”的要求。

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生态放流技术方案 4.1生态放流设施设计原则

(1) 生态放流设施按照“无控制，不间断、可监 测”的原则进行设计，并安装必要的监测计量设备；(2) 生态放流设施的设计应充分结合现状枢纽 建筑物的布置及运行方式；(3) 生态放流设施的设计不得影响原枢纽挡水 及泄水建筑物的功能和使用安全；

(4)

生态放流设施的设计应充分考虑出水断面

水流对下游建筑物、岸坡等的冲刷作用，设置必要的 消能防冲措施。

4.2方案比较

根据洮河某水电站枢纽区的地形与地貌特点， 结合工程现状实际布置情况，设置永久安全生态放 流设施的适宜位置为溢流坝坝顶左侧。根据现状枢

收稿日期：2017-05-17

作者简介:王爱伟（1985-)，男，甘肃靖远人，工程师，硕士，主要从事水利水电工程设计，E -mail : kivl 22@vip .qq .com .

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第7期王爱伟！洮河某已建水电站生态放流技术方案比选第53卷

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图1溢流坝单孔开度-泄量关系曲线

该方案由于闸门开度小，下泄水流流速大，流态 紊乱，水流长期冲刷堰面和侧墙，不利于长期运行， 且冬季运行期间会在溢流堰结冰，长期冻融对建筑 物的结构有一定的影响。但该方案实施简单可靠， 可在短时间内对闸孔进行改造后即刻运行，不影响 水库泄洪，对建筑物结构及功能影响最小，可迅速实 施完成后投人使用。

(2)方案二

在溢流坝左边孔工作平板钢闸门的底坎上横向 增设1道高1.2m 的钢梁，钢梁贯通整个闸门孔宽， 钢梁焊接固定在底坎和侧导板埋件上，平板工作闸 门底部坐落在钢梁上，在钢梁上均距放置3根 DN 800的泄水钢管，钢管末端设置超声波流量计。

纽建筑物布置、功能及设置生态放流设施方案布置 的技术条件分析，拟定以下方案：

(1 )方案C ■

在溢流坝左边孔平板钢闸门门叶上焊接数个钢 板小垫块，闸门无法完全关闭，使闸门永久小开度开 启实施流量下泄，同时对闸门启闭机控制柜进行改 造，对PLC 和显示屏重新编程，根据闸门开度与水 位关系进人重新编程后的数据处理模块，输出并显 示泄水流量的大小，并将泄水量上传到集中监控室。 在溢流坝出口下游河段设置红外线监测设施，将监 测信号传至控制室及监测运行平台进行流量数据的 监测。

根据水力学计算，溢流坝表孔工作闸门开度为 0.159 m 时，下泄流量可达13.36 m 3//，大于生态基流 13.3 m 3//，满足生态放流要求。溢流坝单孔开度与泄 量关系曲线如图1所示。

为满足超声波流量计测流的要求，在管道安装流量 计的下游侧安装控制蝶阀，满足有压测流要求及管 道出口消能。同时将监测的流量信号上传监控平台， 通过电信网络实时上传流量数据，与上级主管生态 流量在线监测平台相接，达到实时监控，确保生态流 量的足额下泄。

根据水力学计算，在正常水位2 002.0 m 工况 下，放水钢管管径DN 800,单管最小下泄流量4.46 m 5//，3根钢管总下泄流量13.38 m 3//，满足生态流量 13.3 m 3// 的下泄要求。

该方案优点是改造方案直观，可达到生态下泄 流量的要求。缺点是在平板钢闸门底坎设置1.2 m 高的横向钢梁，提高了现状溢流坝坝顶高程并改变 了溢流坝泄流堰面体型，影响过流流态，闸孔的泄洪 能力将受到限制，影响正常的泄洪功能，不满足防洪 要求;改变了现有闸门运行工况，不利于启闭，大坝 定检不能通过;当在水库泄洪时，设置在钢管末端的 流量计与控制蝶阀将被破坏。该方案施工难度大，工 期长，同时为了满足流量计测流及消能的要求，在钢 管末端设置了控制蝶阀，不满足不受人为控制下泄 生态流量的要求。

(3)方案三

在溢流坝左边孔平板工作闸门下部面板上开 孔，安装3根DN 800钢管，钢管末端设置流量计和 蝶阀用于测流和检修消能，将监测的流量信号传至 流量监测运行平台。该方案下泄流量同方案二，总下 泄流量13.38 m 3//，大于生态下泄流量13.3 m 3//，满 足生态流量下泄要求。

该方案缺点是改变了原闸门结构，在闸门面板 上切割开孔及焊接安装DN 800钢管时，对闸门的刚 度和强度有一定的影响，同时，在闸门泄洪启闭运行 时，影响重力平衡。生态基流通过安装在闸门上的泄 流钢管下泄，管内流速大，流态差，钢管过流时将产 生的振动，长期运行对闸门的整体稳定造成影响，危 及闸门安全。同时，为了满足流量计测流及消能的 要求，在钢管末端设置了控制蝶阀，不满足不受人 为控制的下泄生态流量的要求。该方案优点是改造 方案直观，不改变现状溢流坝堰面曲线及底坎高 程，对泄洪水流流态无影响，能够达到生态放流及 监测目的。

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