清河流域水能开发利用前景分析

蒋丽霞，韩颖慧

（辽宁省清河水库管理局，辽宁 铁岭112003）

1 流域概况

清河是辽河干流左侧的一级支流，位于辽宁省的东北部，流域面积5253km2，河长171km，河道比降0.158%，山地占80%以上，植被较好。上游河道狭窄，水流湍急。中下游地势平缓，支流发育，水量丰沛，水资源丰富。主要支流有碾盘河、寇河，二级支流有叶赫河。其径流主要来自地表水和地下水补给，流域多年平均降水量748.3mm，多年平均径流量11.25×108m3。

清河干流上主要水利控制工程有清河水库和清河拦河闸。清河水库位于清河偏下游处，是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，兼顾养鱼、生态供水等综合利用的大（2）型水利枢纽工程，集水面积2376km，总库容9.71×108m3。主要建筑物包括大坝、溢洪道及左右岸泄洪洞。清河水库径流丰枯变化较大，多年平均年径流量5.08×108m3。

清河拦河闸位于清河水库下游八宝镇四社村，始建于1973年，规模为大（2）型，2010年汛期水毁后拆除重建，重建后拦河闸总宽344.14m，闸门孔口尺寸8.0m×3.5m，共36孔。

诚信水库位于清河支流寇河上游，2008年建成，集水面积142.86km2，为中型水库，总库容3294×104m3。

清河流域水文测站主要有八棵树、耿王庄、清河水库、南城子水库、开原、松树，流量资料最早观测于1935年。

2 水能资源蕴藏量估算

清河流域水能蕴藏量估算，根据流域天然情况将河流进行分段，分别计算各河段的水能蕴藏量。分段的原则，主要是以支流汇入点作为分段点。

计算河段水能蕴藏量N的公式为：

式中：Q1和Q2——分别为通过计算河段首段和末段断面的流量，m3/s（一般采用多年平均流量）；△Zi——计算河段的落差m。

经计算清河流域水能蕴藏量为7.59万KW。

3 水能开发利用前景

3.1 流域水能开发现状

清河流域现仅有两座水电站，一座位于二级支流叶赫河南城子水库电站，装机容量为1200 kW，引用流量为8.1m3/s，另一座位于二级支流小寇河上的宝兴水库电站，装机容量为100kW，引用流量为0.9m3/s。总计年发电量285万kW·h，流域内水能资源利用率不足2%，水力资源开发利用率极低。其中最早开发的水电站始建于1974年，这些电站的开发对当地的电力供给条件改善及经济发展、改善当地人民的生产、生活条件起到了重要作用。但是由于当时历史经济及技术和条件的限制，这些电站工程尚存在着一定的问题：

1）工程设计标准较低，工程设施比较简陋，有些工程（如宝兴水库电站）存在着维修费用较大，年久失修效益不显著、甚至报废等问题，急需技术改造。

2）已建的电站工程所依赖的水库虽有一定的调节能力，但发电不是主要建设任务。因此目前运行的小电站调节能力较差，没有调峰能力，完全依赖国网调峰。

本研究以蜀冈-瘦西湖风景名胜区的海外游客为样本，在其主要景点瘦西湖、大明寺、唐城遗址、观音山禅寺、汉陵苑、宋夹城、笔架山温泉度假村、史公祠等处进行随机调查.调查时间为2011年5月1日至10日，2011年7月6日至20日和2011年10月1日至10日.共发放问卷400份，回收394份，其中无效问卷9份，有效问卷385份，有效率为97.71%.样本情况如表1所示.

3）已开发电站规模较小，总装机容量最大仅为1300kW，开发的位置都位于清河二级支流上。而干流及一级支流上已建成三座拦河工程，具备了很好的开发条件，急需优先开发。

4）已开发的电站总装机容量仅占流域水能蕴藏量的1.7%，已开发的比例太小，急待进一步开发。

3.2 清河干流水力发电前景

根据清河流域水能蕴藏量、水能开发现状及流域内现有工程状况可以得出，清河流域水能开发利用前景很可观，可以进行分级开发，尤其是干流上利用已建成的水利控制工程进行开发，工程投资较小。干流可分两级电能开发，第一级兴建清河水库水电站，利用清河水库拦河坝、进水闸、泄洪洞进行蓄、引水，仅需新建引水隧洞、调压井、电站厂房、升压站、尾水渠和办公楼，尾水直接排入清河下游。第二级兴建开西灌区水电站：利用清河拦河站进行蓄、引水，仅需新建引水渠、电站厂房、升压站、尾水渠和办公楼，尾水进入下游河道或灌溉渠道。

根据水电站运行水位、清河水库调度方案、尾水渠特征水位、电站水头等参数进行水能计算。对清河水库电站水头、出力保证率及累积电能计算结果分析：对清河水库电站装机容量选择在9000～15000kW之间是合适的。这次规划考虑到既充分利用水能资源，又有较佳的经济效益，清河水库电站装机容量拟定为10000kW。

考虑到水库放流量、电站运行管理和工程造价，参考水轮机型谱和各水轮机厂家水轮发电机样本，该电站机组容量选取5000×1+2500×2kW组合形式，故电站共布置3台水轮发电机组，水轮机型号分别HLA551C-LJ-170及HLA551C-LJ-120，发电机型号分别SF5000-22/3250及SF2500-16/2600。

利用清河水库4月下旬至9月中旬农业灌溉放流及跨流域生态放水，该电站多年平均发电量为2976万kW·h，年利用小时为2976h。

开西灌区电站位于清河拦河闸下游40m处，紧邻河道右侧布置。电站主要利用上游水库及电站的放流进行发电，发电水位为79.10m。

根据清河拦河闸上游来流量、尾水渠特征水位、电站水头等参数计算水能总量。根据出力计算成果（多年平均出力为1800kW），对开西灌区电站水头、出力保证率及累积电能计算结果分析：电站装机容量选择在1500～2300kW之间是合适的。这次规划考虑到既充分利用水能资源，又有较好的经济效益，开西灌区电站装机容量拟定为2000kW。

考虑到水库放流量、电站运行管理和工程造价，参考水轮机型谱和各水轮机厂家水轮发电机样本，该电站机组容量选取800×2+400×1kW组合形式，故电站共布置3台水轮发电机组，水轮机型号分别ZDJ6-LH-200及ZDJ6-LH-140，发电机型号分别SF800-16及SF400-20。

利用清河水库调出水量及南城子水库电站发电流量进行发电，多年平均发电量453.74万kW·h，年利用小时数为2269h。

3.3 清河支流-寇河水力发电前景

根据清河流域水能开发现状及流域内现有工程状况，支流寇河电能开发为兴建诚信水库水电站，即利用诚信水库拦河坝、进水闸、泄洪洞进行蓄、引水，仅需新建引水隧洞、调压井、电站厂房、升压站、尾水渠和办公楼，尾水直接排入寇河下游。

根据出力计算成果，对诚信水库电站水头、出力保证率及累积电能计算结果分析：电站装机容量选择在150～300kW之间是合适的。这次规划考虑到既充分利用水能资源，又有较好的经济效益，开西灌区电站装机容量拟定为200kW。

考虑到水库放流量、电站运行管理和工程造价，参考水轮机型谱和各水轮机厂家水轮发电机样本，该电站机组容量选取1台200kW形式，故电站共布置1台水轮发电机组，水轮机型号为ZD560a-LH-60，发电机型号为SF200-8。

利用诚信水库5月下旬至9月中旬农业灌溉放流进行发电，多年平均发电量34.56万kW·h，年利用小时数为1728h。

4 开发建议

根据清河流域干流、支流水能开发前景分析，提出开发建议：

1）在清河干流上利用清河水库枢纽工程和清河拦河闸，兴建清河水库水电站和开西灌区水电站；在支流寇河上，兴建诚信水库水电站，三处电站工程的兴建，可新增发电量3464.3万kW·h，可有效缓解区域电网供电压力，改善城镇电网质量，对促进铁岭市经济发展和社会效益都将十分显著。

2）拟建三处电站均利用现有水库拦河坝，不涉及新的淹没，新建工程发电厂房、升压站及尾水渠均在河滩地，不占用耕地和林地。

3）工程建设对环境影响不大，采取相应措施可以减免，总体看来利大于弊。

4）工程总投资为7046万元。在财务评价中，财务内部收益率15.21%，经济内部收益率23.52%，大于行业内部收益率8%，大于社会折现率10%，说明该流域内电站工程建设对国民经济具有促进作用，评价指标满足要求。

综上所述，清河流域水力发电规划中电站的修建是十分必要的，工程在财务和国民经济上是合理可行的。

［1］中华人民共和国水利部.SL76-2009小水电水能设计规程［S］.北京：中国水利水电出版社，2009.

［2］中华人民共和国水利部.SL221-2009中小河流水能开发规划编制规程［S］.北京：中国水利水电出版社，2009.

［3］周之豪，沈曾源，施熙灿，李惕先.水利水能规划.［M］.北京：中国水利水电出版社，1997.