清河水库利用废弃建筑物建设水电站可行性分析

蒋丽霞，韩颖慧，卢恩胜

（1.辽宁省清河水库管理局，辽宁，铁岭 112003；2.辽宁省供水局，辽宁 沈阳 110003）

清河水库利用废弃建筑物建设水电站可行性分析

蒋丽霞1，韩颖慧1，卢恩胜2

（1.辽宁省清河水库管理局，辽宁，铁岭 112003；2.辽宁省供水局，辽宁 沈阳 110003）

文章从工程条件、水能资源条件等分析清河水库开发建设水电站的可行性。分析表明，清河水库建设水电站具有十分优越的工程和水能条件，既可利用已有工程，又可利用废弃建筑物，且有储量可观的水资源，实现“一物多用，一水多用”，投资小，效益好，各方面均有可行性。

清河水库；废弃建筑物；水能资源；水电站；可行性

1 工程条件

1.1 工程概况

清河水库是辽河流域的重要水利枢纽工程之一，位于辽河支流清河下游。水库是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程。工程规模为大 （2） 型，于1960 年建成投入运行。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、左右岸泄洪洞 4 部分组成，坝长 1 622 m，坝高 39.6m。原设计防洪标准按 1 000 年一遇洪水设计，10 000 年一遇洪水校核，总库容 9.71×108m3，正常蓄水位 131.00m，防洪限制水位 127.00m，死水位 109.70m。2011 年，经水利部批准，清河水库进行除险加固，大坝加高 1.15m，枢纽主要建筑物防洪标准按 500 年一遇洪水设计，10 000 年一遇洪水校核，设计洪水位 135.10m，相应库容 7.97×108m3，校核洪水位 138.06m，相应库容 9.68×108m3。

1.2 水电站可利用工程

清河水库主要工业供水任务是为清河发电厂提供机组冷却用水。1970 年 12 月至 2006 年 7 月，供水方式采用以清河水库为冷却池的大循环冷却系统，主要由 5 km 的回水明渠、回水泵站以及直径 4.0 m，长 752.0 m 的回水隧洞（位于清河水库拦河坝右坝端山体内）组成。电厂从水库取水，冷却机组后，经回水明渠、回水泵站升压后通过回水隧洞返回水库。2006 年 8 月以后，由于清河电厂运行方式的优化、火电行业技术的不断进步，将水循环方式转变为内循环，使原有的回水明渠、泵站、隧洞、调压井等建筑物失去了原有的使用功能，被废弃闲置。后经水库与电厂协商，将回水隧洞、泵站等建筑物无偿划归清河水库使用。

2010 年除险加固设计，将清河电厂原回水隧洞设计改造为泄洪洞，配套建设有进水闸、出口阀门、调压井等。这些已有建筑物的可利用性，为建设清河水库坝下水电站提供了必要的工程条件，且可节约大量建设投资。

2 水能资源条件

2.1 农业灌溉放水及泄洪

清河水库主要供水任务之一是农业灌溉供水，供水范围涉及铁岭、沈阳、鞍山、盘锦 4 市的 12个区县。自 1961 年开始农业灌溉供水以来，供水总量已达 155.41×108m3，年平均供水量 2.96×108m3。供水时间为每年4月下旬至9月上旬，年平均供水天数 80 d 左右，5-6 月泡插期连续供水 35~45 d，日平均流量为 50~150 m3/s，后期补水流量一般为 25.0~30.0m3/s，最小流量 3.0m3/s。50 多年来，这些水资源一直未能重复利用，造成严重浪费。

另外，汛期发生洪水时，水库泄洪也是可利用的重要水资源。清河水库建成至今，共发生大中洪水 10 多次，泄洪年份 20 余年，泄洪总量55.35× 108m3，这些洪水资源也是可利用发电的重要资源之一。

2.2 跨流域联合调水

辽宁西北部及辽河干流属资源性严重缺水地区，缺水已经严重制约了该地区的经济社会可持续发展，跨流域调水是解决该地区水资源短缺问题、促进经济社会协调可持续发展的唯一途径。根据规划设计，辽宁将建设跨流域调水工程，清河水库在此供水系统中起到非常重要的调节作用，其任务调整为以农业灌溉、防洪、城市供水为主，兼顾发电和生态补水等综合利用。增加的供水任务主要有：周边地区的城市生活与工业需水；下游区间的高效农业及水田用水；向盘锦双台河口湿地供水；向辽干及大凌河河口环境补水，在水量富足的情况下增加辽河河道冲沙水量。调水前后，清河水库特征水位保持不变。

经 1956—2007 年 52 年长系列径流分析计算，调水前，清河水库入库水量为多年平均 4.47×108m3，调水后，清河水库增加外调水量 8.52×108m3，设计入库水量增加到 12.99×108m3，总供水量为 11.01× 108m3，水能资源储量十分可观。

2.3 生态环境供水

清河水库建成以来，为辽河干流生态环境、水质的改善起到了重要作用。尤其是近些年，辽河水质问题引起多方高度重视。2012 年 11 月中旬至2013 年 4 月上旬，按省政府指示，清河水库为辽河干流连续供水 145 d，供水量 1.45×108m3，最大流量 23.4 m3/s，最小流量 10.0 m3/s，有效改善了辽河干流枯水期水质。同时，这种生态环境供水，为水电站建设提供了另一项水能来源。

3 水能计算及装机发电量估算

3.1 特征水位及电站水头

根据清河水库调度方案，水位控制条件为：6月1日至 9 月 20 日汛期，防洪限制水位 127.00m；9 月21 日至翌年 5 月 31 日非汛期，兴利水位 131.00m。

清河水库拦河坝坝高 39.6m，坝上、坝下可利用水头差达 31.0～34.0m；根据拦河坝运行水位和相应的尾水渠尾水位，并考虑水头损失，计算出电站水头分别为：Hmax=31.0m，HV=30.0m，Hmin=27.0m。

3.2 水能计算

根据电站的水头和流量，计算水能总量，计算公式采用下式，计算结果见表 1。

N=KQH

式中：N——出力，kW；K——出力系数，K 取 8.5； Q——日平均放流量，m3/s；H——净水头，m。

表1 电站出力计算表

3.3 装机容量及多年平均发电量估算

根据出力计算成果 （多年平均出力为 7 318 kW），可选择装机 8 750，10 000，11 250，12 500 kW进行多年平均发电量、年利用小时数以及其它各项指标的比较。根据计算，随着装机容量的增加，年发电量增加速度减缓，单位装机造价减速减缓，单位电能造价变化不大。从工程实际出发，为充分利用当地水能资源，装机容量宜选较大方案，可初定装机容量为 12 500 kW。经计算得出，该电站总装机 12 500 kW，多年平均年发电量为 6 393 万kW·h，年利用时长为 5 115 h。

4 结语

综上所述，清河水库利用清河发电厂废弃的隧洞等建筑物及水库已建成工程开发建设水电站具有十分优越的工程和水能条件，可利用的建筑物为拦河坝、进水闸、泄洪洞、调压井等，改造的工程为清河泵站厂房、引水渠和进场道路等，完全新建的为配电室和升压站。

该水电站的建设，可谓一举多得：

1）大部分利用已有工程，工资投资较小；

2）利用废弃建筑物，有利于“变废为宝”，盘活国有固定资产；

3）充分利用水资源，实现“一水多用”；

4）不消耗不可再生能源，有利于节能减排。

因此，清河水库利用废弃隧洞等建筑物开发建设水电站，是可行的，并且非常必要。

TV74

A

1002－0624（2014）07－0013－02

2013-11-18