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淺談參窩水庫淤積對發(fā)電的影響論文
1 工程概況
1.1 工程簡介
參窩水庫位于遼寧省遼陽境內太子河干流上，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、工業(yè)用水、并結合供水進行發(fā)電的綜合利用的大(Ⅱ)型水利樞紐工程。參窩發(fā)電廠為壩后式電廠，1973 年發(fā)電廠廠房竣工，1974 年4 月正式投入運行，現(xiàn)有5 臺發(fā)電機組，總裝機容量44 440 kW，設計年發(fā)電量8×108 kW·h，截至2011 年年底，累計發(fā)電31.776 億kW·h。1 號、2 號機組單機裝機容量2×20 000kW·h，流量80.6 m3/s，額定轉速214.3 r/min，最高水頭36 m，設計水頭28.5 m，最低水頭22 m，3號機組單機裝機容量3 800 kW·h，流量14.7 m3/s，額定轉速300 r/min，最高水頭37 m，設計水頭30.5 m，最低水頭22 m。4 號、5 號機組裝機容量是2×320 kW·h。
1.2 水庫及水文特性
水庫設計最高水位仍保持102.0 m，相應庫容7.91 億m3，水庫設計洪水位100.8 m，相應庫容為7.298 億m3，正常蓄水位96.6 m，相應庫容為5.43m3;防洪限制水位86.2 m，相應庫容為2.14 m3，死水位74.7 m，相應庫容為3.467 m3。
壩址以上流域面積6 175 km2，年徑流量24.5億m3，全流域降雨均值為850 mm，多年平均徑流量是78 m3/s。多年平均輸沙率為0.616 kg/m3，輸沙量為194 萬t。
2 水庫的運行方式
參窩水庫承擔著遼陽市城市防洪任務，保護著10.93 萬hm2 設計農田，灌溉面積為4.67 萬hm2。發(fā)電用水和灌溉調度用水之間經常發(fā)生矛盾，雖然電費是主要的經濟來源，但從水庫的安全運行和保護下游灌區(qū)用水和防洪方面，嚴格按照“電調必須服從水調”的原則和水利廳批復的“度汛方案”調整水位，在每年的汛期，保證水位在限制水位以下。
3 水庫淤積對發(fā)電的影響
太子河屬于少沙河流，但是由于庫區(qū)周邊采選企業(yè)向庫區(qū)棄巖棄渣，選礦企業(yè)向庫區(qū)排放尾礦，填土造地，違法圈地建房、建廠，企業(yè)破壞山體植被，造成嚴重的水土流失，水庫上游企業(yè)違規(guī)生產，淤積水庫庫容。
由于參窩水庫嚴重淤積，防洪庫容減少，直接造成水庫防洪能力的下降，并且又被列入病險運行水庫，因此在滿足下游防洪任務、以及大壩的自身防洪安全的前提下，降低水庫汛限水位運用，并對水庫調洪運用方式進行了調整。2012 年主汛期水庫限制水位調整到81.7 m，2011 年之前汛限水位是86.2 m，降幅達4.5 m。這種方式雖然保證了下游的防洪標準和大壩抗洪能力，但降低汛限水位運行，完全靠犧牲參窩水庫興利效益來保證下游防洪任務。
3.1 發(fā)電機負荷隨水位的變化
發(fā)電機的發(fā)電負荷隨著水位的高低不同而不同，在水位為86.2 m 時，發(fā)電機的負荷可達到額定負荷的79%，在84 米時能達到額定負荷的52%，低于84 m 時停機。機組在低負荷運行時，會產生振動，對機組本身會造成影響。
3.2 汛限水位調整對發(fā)電量的影響
以2012 年水庫調度為例，在庫水位為86.2 m時，日發(fā)電量為88 萬kW·h，經過尾水出庫的水量為1 600 萬m3。平均發(fā)電耗水率為18 m3/kW·h。在庫水位為84.3 m 時， 日發(fā)電量為78 萬kW·h，經過尾水出庫的水量為1 443 萬m3，平均發(fā)電耗水率為18.5 m3/kW·h。
2012 年7 月9 日到29 日，水庫水位低于86.2m，此時間段通過底孔出庫的總水量大約為3.06億m3，如果限制水位在86.2 m 以上并用于發(fā)電，則可以發(fā)約1 700 萬kW·h 電。如果限制在84 m以上并用于發(fā)電，則可以發(fā)電約1 654 萬kW·h。由于機組的最低運行水位是84 m，低于84 m 時運行對機組損害過大，故這部分水因為水位調整的原因被棄而不能發(fā)電。
3.3 泥沙過機影響
由于淤積越來越嚴重，汛期入庫的水含沙量比較大，在沒有澄清之前就進入了引水道，含沙水流對機組過流部件會在材料表面上產生氣蝕和磨損。氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生會造成材料表面凸凹不平，加速設備磨損，造成水流的局部擾動和氣蝕的進一步發(fā)展，轉輪的不對稱加劇機組的振動，影響機組的安全運行。
3.4 泥沙對冷卻系統(tǒng)的影響
泥沙對技術供水系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)再磨損、淤堵。泥沙的磨損如果嚴重的話,可導致發(fā)電機空冷器和軸承油冷卻器鋼管磨穿，會發(fā)生發(fā)電機缺員受損，燒壞發(fā)電機;軸承則會在無潤滑下運行，導致軸承燒息。
在冷卻水中各類鹽物質的作用下，長時間運行的管壁內產生不同程度的結垢。水中的沙子顆粒進入冷卻管后，會產生堵塞或者影響冷卻水正常循環(huán)。嚴重時會使機組運行溫度過高而被迫停機。
4 建議
1)加大對庫區(qū)周圍的采礦業(yè)的管理和山體植被的保護。
2)對大壩進行除險加固，增加大壩的防洪能力，提高在汛期水位的高度，力爭汛期水位達到水輪機組正常運行的最低水位。
3)由于水庫淤積特別嚴重，可實行壩體加高工程，增加庫容，提高大壩的蓄水水位和防洪能力。
4)汛期前后對機組過水部件進行檢查，對磨損和氣蝕較大的部位加強檢查，使用先進的材料進行防護處理。
5)低水位運行期間，加大對減壓閥的檢查及排污，注意冷卻水壓力幅度變化，以防水管被堵。加大振動，擺度測量，找出不同水位下的振動區(qū)，避免振動區(qū)運行。
5 結語
參窩水庫所在的太子河雖屬于含沙低的河流，但是最近幾年，由于庫區(qū)周邊環(huán)境惡化的原因，水庫淤積特別嚴重，淤積程度超過了18%，再加之大壩的病險運行，所以水庫防洪能力下降，在汛期被迫超低水位運行，不但影響了機組的健康運行，還影響了發(fā)電效益。做好水庫調度，盡量在壩前不產生大量泥沙，壩體加固，提高水位，汛前仔細檢查機組各個部件，才是解決水庫淤積對發(fā)電所帶來問題的前提。
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