金安桥水电站溢流表孔及泄洪冲沙底孔泄流流量系数率定分析

文章编号：1006-0081（2019）09-0022-04

摘要：金安橋水电站位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段，为保证水电站科学调度和安全运行，通过分析水电站溢流表孔及右岸泄洪冲沙底孔在不同工况下的泄流量，与采用实测资料推算的泄流量进行比较，率定出较为稳定的泄流流量系数。研究成果可为金安桥水电站的科学调度和安全运行提供技术支撑。

关键词：溢流;泄洪：泄流流量系数;金安桥水电站

中图法分类号：TV651

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.09.005

1金安桥水电站概述

金安桥水电站位于金沙江中游河段，上游有阿海电站，下游紧邻龙开口电站。电站坝下2.5km有金沙江一级支流五郎河（五郎河上有总管田水文站控制水量）从左岸汇人，河流下游500m有金安桥水文站承担金沙江水量、泥沙监测任务。

金安桥水电站坝址以上控制流域面积23.7万km2，电站装机容最2400MW（4x600MW），总库容8.47亿m3，调节库容3.46亿m3;主要泄洪建筑物由右岸溢洪道、右岸泄洪冲沙底孔、左岸冲沙底孔组成。溢流表孔布置于右岸13-15号坝段，共设5孔孔口尺寸小为13mx20m的开敞式表孔，最大泄量14900m3/S，约承担着总泄最的85%。右岸泄洪冲沙底孔布置在12号坝段，主要任务有泄洪、冲沙兼后期导流，2孔孔口尺寸为5mx8m，设计过流能力2640m3/s，约占总泄洪流量的15%。左岸冲沙底孔布置在6号坝段，出口由孔口尺寸为4mx4m的弧门控制，设计过流能力为566m3/s，低水位时冲沙，不承担泄洪任务。

2电站泄流流量系数率定方法

金安桥水电站自2012年8月建成运行以来，上下游先后新建有阿海和龙开口水电站（均于2014年建成投产），来水来沙条件发生不同程度地改变，加之水工建筑物磨损，导致水电站下泄流量与水力因素的关系发生相应变化，从而影响水电站的科学调度。2015年，根据水电站运行渊度需要，金安桥水电站有限公司对电站右岸溢流表孔及泄洪冲沙底孔泄流流量系数进行率定，验证和修正有关技术参数[1]，以保证水电站科学调度和安全运行。

2.1率定原理

运用历年所收集的水电站发电流量、总管田水文站资料，结合金安桥水文站的实测流量，计算下泄流量。使用的泄流流量均扣除发电流量、总管田水文站实测流量。金安桥水文站实际泄流量计算公式为

Q泄=Q金-Q金-Q发-Q总

（1）式中，Q泄为金安桥推算泄流量，m3/S; Q金为金安桥按综合线查得流量或实测流量，m3/S;Q发为发电流量，m3/S;Q总为总管田站流量，m3/S。

2.2率定断面选择

根据金安桥水电站历年运行情况，并考虑到电站泄流时右岸溢流表孔和泄洪冲沙底孔组合使用的情况很少，故选择这两个断面进行泄流率定。

2.3资料收集

（1）采用2015-2017年实测及计算的资料进行泄流率定分析工作，实测流量128次，计算流量86次。

（2）收集金安桥水电站运行以来的水位资料、闸门运行记录、水电站运行工况（包括泄流时流量）、水电站入库流量推算成果。

（3）五郎河总管田水文站相应时段的水文资料。

3泄流流量系数率定过程

溢洪表孔共有5孔，率定工作分3种情况。在所有冲沙底孔关闭的情况下，溢流表孔闸门每提升1m，布置一个测次，分别在开启1个孔（中3号闸孔）、3个孔（左1号、中3号闸孔、右5号闸孔）、5个孔（左1号、左2号、中3号闸孔、右4号、右5号闸孔）3种工况条件下进行泄流量测验。

泄洪冲沙底孔共有2孔，率定工作分2种情况。在溢流表孔不参与运用情况下，泄洪冲沙底孔闸门每提升1m，布置一个测次，按开启1个孔和2个孔2种工况逐一进行泄流测验。

3.1溢流表孔泄流流量系数率定及分析

3.1.1金安桥3号闸门泄流流量

率定分析前，先对3号闸门在坝上水位1409-1417m不同水位级工况下进行流量测次布设，建立了闸门开高与流量的相关关系。

根据金安桥站、五郎河总管田水文站相应时段实测水位、流量资料，运用金安桥闸门开启记录中的水位、发电流量及水电站泄流量，推算出金安桥水电站实际泄流量，其变幅为121-2408m3/s，相应的坝上水位变幅为1408.89-1417.90m。

金安桥水电站泄流量与金安桥水文站推算的泄流量拟合建立关系，见图1。

由表1可知，3号闸门泄洪流量与金安桥水电站实际泄洪流量定线随机不确定度为12.6%，系统误差为0.2%，满足定线要求[2]。

3.1.2金安桥1，3，5号闸门泄流流量

2015-2017年，对1，3，5号闸门在坝上水位1 414，1417m水位级开展闸门开高与泄洪流量率定工作，通过实测流量，建立闸门开高与流量的相关关系。

运用金安桥闸门开启记录中的水位、泄流量以及金安桥站、总管田站相应时段实测水位、流量资料，推算出金安桥水电站泄流量，变幅为427-6156m3/s，相应坝上水位变幅为1411.59-1417.58m。

点绘金安桥水电站泄流量与金安桥水文站推算的泄流量关系见图2。

从表2定线误差检验结果可知，1，3，5号闸门泄洪流量与金安桥实际泄洪流量定线随机不确定度为26.0%，系统误差为-0.7%.满足工程要求。

3.1.3金安桥1，2，3，4，5号闸泄流流量

根据1，2，3，4，5号闸门同时开闸泄洪的情况，在坝上水位1414，1415m时开展不同工况下闸门开高与泄洪流量测验，建立了闸门开高与流量的相关关系。

根据各工况下金安桥站、总管田站相应时段实测的水位、流量资料以及闸门开启记录查算水电站相应的泄流量，推算水电站实际泄流量，流量变幅为1588-7001m3/s，相应坝上水位变幅为1411.44-1417.41m。

金安桥水电站泄流量与金安桥水文站推算的泄流量关系见图3。

从表3定线误差检验结果可知，5个闸门同时开启时的泄洪流量与金安桥水电站实际泄洪流量定线随机不确定度为4.2%，系统误差为-0.1%，满足定线要求。

3.2右岸泄洪冲沙底孔泄流流量系数率定

2015-2017年，對右岸泄洪冲沙底孔在坝上水位1416m时开展闸门开高与泄洪流量测验布置，建立了闸门开高与泄流量的相关关系。

运用金安桥泄洪冲沙底孔开启记录中的水位、泄流量以及金安桥站、总管田站相应时段实测的水位、流量进行综合分析，推算金安桥水电站实际泄流量，变幅为83.0-1304m3/s，相应坝上水位为1411.63-1416.91m。

金安桥水电站泄流量与金安桥水文站推算的泄流量相关关系见图4。

从表4定线检验误差检验结果可知，金安桥水电站泄洪冲沙底孔泄流量与实际泄洪流量定线随机不确定度为12.2%，系统误差为0.1%，满足工程要求。

4结果分析

在对金安桥水电站溢流表孔闸门、泄洪冲沙底孔泄流曲线率定项日中，共采用缆道测流128次，结合水电站开闸放水及发电情况计算流量86次。通过214次实测流量分别计算各种工况时下泄流量，与设计下泄流量建立了比较稳定的相关关系。

利用率定的相差关系，计算电站泄流量，与设计泄流量进行误差分析[3]，误差统计见表5。

从表5可以看出，两者相对误差在-0.21%-15.0%之间，大部分情况下误差较小，误差较大的情况发生在闸门开启过低或是过高时，误差最大的是在较小流量级和最大流量级。主要原因有：

（1）水位高、闸门开启高时，大流量级持续时间短，流量测验与电站出流同步性难以做到完全一致。

（2）水位低、闸门开启低时，下泄流量很小，而金安桥水文站位于两坝间，即使下泄流量很小，其过水断面面积也较大，使得断面流速非常小，使用常规流速仪难以准确测定，均造成流量测验存在一定误差。

（3）高水时，金安桥水电站的泄流流量一般为实测，非实测泄洪流量的资料均为实测关系线外延推算值，也会产生一定误差[4]。

5结语

金安桥水电站闸门开启时的泄洪流量与金安桥水文站所推算的泄洪流量存在一定关系，且关系稳定，可以用作大坝泄洪流量的推算结果，以为水电站的科学调度及安全运行提供技术支撑。

参考文献：

[1]SL247-2012水文资料整编规范[S].

[2]GB50179-2015河流流量测验规范[S].

[3]涂俊清，杨开华，刘茂盛.皂市大坝下泄流量率定与分析[C].高坝建设与运行管理的技术进展——中国大坝协会2014学术年会论文集，2014.

[4]长江委水文局上游局.金安桥水电站溢流表孔、右岸冲砂泄洪底孔泄流流量曲线率定实施方案[R].重庆：长江委水文局上游局，2017.

（编辑：李晓漾）

收稿日期：2019-04-22

作者简介：李文杰，男，工程师，主要从事水文测验方面的工作。E-mail： 240520383@qq.com