第24卷第4期2008年10月
电网与清洁能源
Power System and Clean Energy
中图分类号：TV697.1
Vol.24No.4
Oct.2008文献标志码：A
文章编号：1674-0009（2008）04-0076-03
水电站设计死水位及汛限水位的合理性分析
李成家，马强理，韩凤娟
（陕西省电力公司，西安
710048）
Analysis of the Design Level of Dead Water and Level of Limit Water
LI Cheng -jia, MA Qiang -li, HAN Feng -juan
（Shaanxi Electric Power Corporation, Xi ’an 710048，China ）
ABSTRACT ：Xihe hydropower station is one of the three cascade stations on the HangJiang River. The Xihe hydropower station was expounded.
Based on research and analysis of
application practice, it was pointed out that the dead storage and level were not rational, and it is suggested to re-determine the dead level.
KEY WORDS:Xihe waterpower station; level of dead storage; limitwaterlevelforfloodseason;reservoiroperation
摘要：喜河电站是汉江干流上游梯级开发的第三座水电站，2006年底机组全部投产发电。介绍了喜河电站，通过理论研
究与实际应用分析，得出了其设计死水位与汛限水位的不合理性，提出重新进行核算的建议。
喜河水电站；死水位；汛限水位；水库调度关键词：
表
喜河电站参数表
差，洪水汇流速度快，因此，洪水具有猛涨陡落、峰型尖瘦的特点。一次洪水过程为3～5d ，而且洪量比较集中，最大24h 洪量约占3d 洪量的50%，整个汛期水量变化极大，实际发生的最大洪峰流量为
1汉江喜河电站简介
喜河电站是汉江干流上游梯级开发的第三座
16600m 3/s（1998年），实际发生的最小洪峰流量为1550m 3/s（1997年），前者是后者的11倍。汛期分为
桃汛（4～5月）和大汛（7～10月）。
水电站，位于陕西省石泉县喜河镇下游约10km 处，距上游已建成的石泉电站46km ，距下游已建成的安康电站约150km 。电站设计以发电为主，安装3台
2设计死水位及汛限水位
水电站的特征水位主要有：死水位、正常蓄水
60MW 的轴流转浆式水轮发电机组，总装机容量180MW ，设计水头25m ，年利用小时数2710h ，保证出力21.8MW, 多年平均发电量为4.878亿kW ·h ，2006年底机组全部投产发电，是陕西境内第三大水力发电厂[1]。喜河电站有关参数见表1。
喜河坝址以上流域洪水主要由暴雨形成。本流域暴雨量大，强度集中，加之山高坡陡，岩层透水性
位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位及校核洪水位。其中，水库的死水位是指在满足兴利要求的条件下，在正常运行时，允许水库消落的最低水位。死水位以下的水库容积叫做死库容，一般情况下，死库容中的水量是不被利用的，它是为了保持水电站有一定的工作水头，满足其他综合利用对库
第24卷
第4期
电网与清洁能源
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水位的要求及考虑水库的淤积等原因而留下的。以发电为主的水库，确定死水位时，应考虑水电站获得最优动能指标、机组运行条件、综合利用要求以及对下游各梯级水库的影响等因素，拟定几个可行方案，进行水利动能经济计算与综合分析比较，确定合理的死水位[2]。喜河电站设计死水位为360m 。
汛限水位是指汛期为满足防洪要求限制水库兴利而允许蓄水的上限水位，又叫汛前水位。汛限水位一般低于正常蓄水位，它是根据汛前需要预腾出一定的库容以备拦蓄洪水的要求而定的。汛限水位的确定有以下3种情况：
（1）与死水位重合，这种方式适用于汛期洪水变化规律较稳定的河流，对防洪与兴利的结合非常有利。如北京的官厅电站水库，正常蓄水位479m ，死水位及汛限水位为476m 。
（2）介于正常蓄水位与死水位之间，这种方式适用于汛期洪水在发生时间上虽然不稳定，但仍有一定规律可循的河流。如陕西的石泉电站水库，正常蓄水位410m ，汛限水位405m ，死水位400m 。
（3）与正常蓄水位重合，这种方式适用于洪水出现不定期，或全年中有多次洪峰，必须在任何时候都应预留出防洪所需的库容[3]。如海南的大广坝电站水库，正常蓄水位及汛限水位140m ，死水位116m 。
喜河电站设计汛限水位为357m ，不符合以上3种情况。水库特征水位示意见图1。
（1）根据电站设计保证率，选择设计枯水年；（2）在选定的正常蓄水位下，根据综合要求，拟定若干个死水位方案，求出相应的兴利库容和水库工作深度；（3）对各死水位方案进行径流调节及水能计算，求出各方案的保证出力及多年平均发电量；（4）用电力电量平衡法计算各方案的必需容量；（5）求出不同死水位方案的水电站年费用；（6）对于不同死水位方案，为了同等程度满足系统对电力、电量的需求，计算各方案的替代电站补充必需容量和电量，进而求出各方案的补充年费用；（7）根据系统年费用最小准则，确定合理的死水位方案。
喜河电站设计死水位为360m ，这表明在360m 以上运行时，喜河电站才可能发挥出较好的综合效益。但喜河电站设计汛限水位为357m ，这又造成在长达几个月的汛期内，喜河电站必须在357m 以下运行，与设计死水位产生矛盾，由此造成喜河水库无法合理进行调度。
2007年是喜河电站机组全部投运的第一年，水
库水位调度过程见图
2
。
图22007年喜河电站水库水位逐月变化过程图
造成喜河电站汛限水位与设计死水位产生矛盾的主要原因是：确定汛限水位时，主、次因素考虑不周，没有处理好兴利库容与防洪库容的关系，尤其是对以发电为主的喜河水库，过多地考虑了防洪功能，而实际上喜河水库作为日调节水库对汉江的防洪作用很小[4]。
4
图1
水库特征水位示意图
汛限水位产生的影响
2007年由于执行357m 的汛限水位，导致库区水
位降幅过大，造成库区渔业养殖较大的经济损失；此外，由于水位过低，导致汛期库区漂浮物大量堆积挂卡在机组进水口拦污柵上，使水轮机工作水头急剧下降，单机容量60MW 的机组出力只有10MW ，迫使在汛期弃水的情况下多次停机处理，损失电量巨大。
喜河电站水位、库容与耗水率关系见表2，
2007
3喜河电站设计死水位及汛限水位的合理性分析
死水位、正常蓄水位和装机容量是水电站水能规划设计中的3个主要参数。死水位的设计原则是：
78
李成家等：水电站设计死水位及汛限水位的合理性分析Vol.24No.4
年9月因执行汛限水位而少发电量情况见表3。表2表明，从357m 到360m 的库容差仅有2905万m 3，相对于峰高量大的汉江洪水其防汛作用微乎其微[4]；表3表明，若2007年9月份汛期水位按360m 控制，则比按357m 控制运行可多发电1160万kW ·h ，若按·362m 控制，可多发电量1686万kW h 。若考虑整个汛期，则喜河电站因执行357m 的汛限水位要求而损失了巨大的电量效益。
表2
喜河电站水位、库容与耗水率关系表
5重新确定的汛限水位
喜河电站的汛限水位设计不合理，给水库调度
工作带来极大不便，鉴于喜河水库下泄能力大（水位360m 时，下泄流量可达18401m 3/s；水位362m 时，下泄流量可达20923m 3/s。），且上游石泉水库具备较精确的预报条件，经设计单位重新复核、计算，并经上级防汛部门批准，2008年执行360m 的汛限水位。
参考文献
[1]李成家, 潘良军. 喜河电站建设期间的经济运行分析[J].陕
西电力,2006,(3):48-50.
[2]黄强. 水能利用［M ］. 北京:中国水利电力出版社,1998. [3]
华中工学院. 水电站经济运行［M ］. 北京:水利电力出版社,1984.
朱战齐, 刘基兴. 喜河水电站水库调度设计有关问题探讨[J]. 西北水力发电,2006,(S1):78-80.
表32007年9月因执行汛限水位而少发电量情况表
[4]
———————————————————
收稿日期：2008-03-07。作者简介：
李成家（1967—），男，高级工程师，副处长，长期从事水电运行研究与技术管理工作。
（编辑李沈）
科普链接
死水位
死水位（dead storage level ）是指：水库在正常运用情况下的最低水位。正常蓄水位与死水位之间的高差，称为水库消落深度。死水位应通过综合技术经济比较和分析选定。其原则是：（1）使水电站的保证出力和年发电量在既定的正常蓄水位条件下接近最大值；（2）考虑防洪及其他综合用水部门如灌溉、航运等对水库最低水位的要求；（3）要注意低水位时水轮机运行工作情况和闸门制造条件等限制因素；（4）注意泥沙淤积对水库水位的影响，死水位以下的容积应能满足在一定运用期间的淤沙要求，可按有关设计规范计算确定。对于梯级水电站上游水库的死水位选定，应充分考虑对下游其他梯级的影响，以总的梯级能量经济效益最大为比选准则。当电力系统中有多座水电站联合运行时，应考虑相互间能量补偿对设计水电站死水位的影响。
第24卷第4期2008年10月
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Power System and Clean Energy
中图分类号：TV697.1
Vol.24No.4
Oct.2008文献标志码：A
文章编号：1674-0009（2008）04-0076-03
水电站设计死水位及汛限水位的合理性分析
李成家，马强理，韩凤娟
（陕西省电力公司，西安
710048）
Analysis of the Design Level of Dead Water and Level of Limit Water
LI Cheng -jia, MA Qiang -li, HAN Feng -juan
（Shaanxi Electric Power Corporation, Xi ’an 710048，China ）
ABSTRACT ：Xihe hydropower station is one of the three cascade stations on the HangJiang River. The Xihe hydropower station was expounded.
Based on research and analysis of
application practice, it was pointed out that the dead storage and level were not rational, and it is suggested to re-determine the dead level.
KEY WORDS:Xihe waterpower station; level of dead storage; limitwaterlevelforfloodseason;reservoiroperation
摘要：喜河电站是汉江干流上游梯级开发的第三座水电站，2006年底机组全部投产发电。介绍了喜河电站，通过理论研
究与实际应用分析，得出了其设计死水位与汛限水位的不合理性，提出重新进行核算的建议。
喜河水电站；死水位；汛限水位；水库调度关键词：
表
喜河电站参数表
差，洪水汇流速度快，因此，洪水具有猛涨陡落、峰型尖瘦的特点。一次洪水过程为3～5d ，而且洪量比较集中，最大24h 洪量约占3d 洪量的50%，整个汛期水量变化极大，实际发生的最大洪峰流量为
1汉江喜河电站简介
喜河电站是汉江干流上游梯级开发的第三座
16600m 3/s（1998年），实际发生的最小洪峰流量为1550m 3/s（1997年），前者是后者的11倍。汛期分为
桃汛（4～5月）和大汛（7～10月）。
水电站，位于陕西省石泉县喜河镇下游约10km 处，距上游已建成的石泉电站46km ，距下游已建成的安康电站约150km 。电站设计以发电为主，安装3台
2设计死水位及汛限水位
水电站的特征水位主要有：死水位、正常蓄水
60MW 的轴流转浆式水轮发电机组，总装机容量180MW ，设计水头25m ，年利用小时数2710h ，保证出力21.8MW, 多年平均发电量为4.878亿kW ·h ，2006年底机组全部投产发电，是陕西境内第三大水力发电厂[1]。喜河电站有关参数见表1。
喜河坝址以上流域洪水主要由暴雨形成。本流域暴雨量大，强度集中，加之山高坡陡，岩层透水性
位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位及校核洪水位。其中，水库的死水位是指在满足兴利要求的条件下，在正常运行时，允许水库消落的最低水位。死水位以下的水库容积叫做死库容，一般情况下，死库容中的水量是不被利用的，它是为了保持水电站有一定的工作水头，满足其他综合利用对库
第24卷
第4期
电网与清洁能源
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水位的要求及考虑水库的淤积等原因而留下的。以发电为主的水库，确定死水位时，应考虑水电站获得最优动能指标、机组运行条件、综合利用要求以及对下游各梯级水库的影响等因素，拟定几个可行方案，进行水利动能经济计算与综合分析比较，确定合理的死水位[2]。喜河电站设计死水位为360m 。
汛限水位是指汛期为满足防洪要求限制水库兴利而允许蓄水的上限水位，又叫汛前水位。汛限水位一般低于正常蓄水位，它是根据汛前需要预腾出一定的库容以备拦蓄洪水的要求而定的。汛限水位的确定有以下3种情况：
（1）与死水位重合，这种方式适用于汛期洪水变化规律较稳定的河流，对防洪与兴利的结合非常有利。如北京的官厅电站水库，正常蓄水位479m ，死水位及汛限水位为476m 。
（2）介于正常蓄水位与死水位之间，这种方式适用于汛期洪水在发生时间上虽然不稳定，但仍有一定规律可循的河流。如陕西的石泉电站水库，正常蓄水位410m ，汛限水位405m ，死水位400m 。
（3）与正常蓄水位重合，这种方式适用于洪水出现不定期，或全年中有多次洪峰，必须在任何时候都应预留出防洪所需的库容[3]。如海南的大广坝电站水库，正常蓄水位及汛限水位140m ，死水位116m 。
喜河电站设计汛限水位为357m ，不符合以上3种情况。水库特征水位示意见图1。
（1）根据电站设计保证率，选择设计枯水年；（2）在选定的正常蓄水位下，根据综合要求，拟定若干个死水位方案，求出相应的兴利库容和水库工作深度；（3）对各死水位方案进行径流调节及水能计算，求出各方案的保证出力及多年平均发电量；（4）用电力电量平衡法计算各方案的必需容量；（5）求出不同死水位方案的水电站年费用；（6）对于不同死水位方案，为了同等程度满足系统对电力、电量的需求，计算各方案的替代电站补充必需容量和电量，进而求出各方案的补充年费用；（7）根据系统年费用最小准则，确定合理的死水位方案。
喜河电站设计死水位为360m ，这表明在360m 以上运行时，喜河电站才可能发挥出较好的综合效益。但喜河电站设计汛限水位为357m ，这又造成在长达几个月的汛期内，喜河电站必须在357m 以下运行，与设计死水位产生矛盾，由此造成喜河水库无法合理进行调度。
2007年是喜河电站机组全部投运的第一年，水
库水位调度过程见图
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图22007年喜河电站水库水位逐月变化过程图
造成喜河电站汛限水位与设计死水位产生矛盾的主要原因是：确定汛限水位时，主、次因素考虑不周，没有处理好兴利库容与防洪库容的关系，尤其是对以发电为主的喜河水库，过多地考虑了防洪功能，而实际上喜河水库作为日调节水库对汉江的防洪作用很小[4]。
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图1
水库特征水位示意图
汛限水位产生的影响
2007年由于执行357m 的汛限水位，导致库区水
位降幅过大，造成库区渔业养殖较大的经济损失；此外，由于水位过低，导致汛期库区漂浮物大量堆积挂卡在机组进水口拦污柵上，使水轮机工作水头急剧下降，单机容量60MW 的机组出力只有10MW ，迫使在汛期弃水的情况下多次停机处理，损失电量巨大。
喜河电站水位、库容与耗水率关系见表2，
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3喜河电站设计死水位及汛限水位的合理性分析
死水位、正常蓄水位和装机容量是水电站水能规划设计中的3个主要参数。死水位的设计原则是：
78
李成家等：水电站设计死水位及汛限水位的合理性分析Vol.24No.4
年9月因执行汛限水位而少发电量情况见表3。表2表明，从357m 到360m 的库容差仅有2905万m 3，相对于峰高量大的汉江洪水其防汛作用微乎其微[4]；表3表明，若2007年9月份汛期水位按360m 控制，则比按357m 控制运行可多发电1160万kW ·h ，若按·362m 控制，可多发电量1686万kW h 。若考虑整个汛期，则喜河电站因执行357m 的汛限水位要求而损失了巨大的电量效益。
表2
喜河电站水位、库容与耗水率关系表
5重新确定的汛限水位
喜河电站的汛限水位设计不合理，给水库调度
工作带来极大不便，鉴于喜河水库下泄能力大（水位360m 时，下泄流量可达18401m 3/s；水位362m 时，下泄流量可达20923m 3/s。），且上游石泉水库具备较精确的预报条件，经设计单位重新复核、计算，并经上级防汛部门批准，2008年执行360m 的汛限水位。
参考文献
[1]李成家, 潘良军. 喜河电站建设期间的经济运行分析[J].陕
西电力,2006,(3):48-50.
[2]黄强. 水能利用［M ］. 北京:中国水利电力出版社,1998. [3]
华中工学院. 水电站经济运行［M ］. 北京:水利电力出版社,1984.
朱战齐, 刘基兴. 喜河水电站水库调度设计有关问题探讨[J]. 西北水力发电,2006,(S1):78-80.
表32007年9月因执行汛限水位而少发电量情况表
[4]
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收稿日期：2008-03-07。作者简介：
李成家（1967—），男，高级工程师，副处长，长期从事水电运行研究与技术管理工作。
（编辑李沈）
科普链接
死水位
死水位（dead storage level ）是指：水库在正常运用情况下的最低水位。正常蓄水位与死水位之间的高差，称为水库消落深度。死水位应通过综合技术经济比较和分析选定。其原则是：（1）使水电站的保证出力和年发电量在既定的正常蓄水位条件下接近最大值；（2）考虑防洪及其他综合用水部门如灌溉、航运等对水库最低水位的要求；（3）要注意低水位时水轮机运行工作情况和闸门制造条件等限制因素；（4）注意泥沙淤积对水库水位的影响，死水位以下的容积应能满足在一定运用期间的淤沙要求，可按有关设计规范计算确定。对于梯级水电站上游水库的死水位选定，应充分考虑对下游其他梯级的影响，以总的梯级能量经济效益最大为比选准则。当电力系统中有多座水电站联合运行时，应考虑相互间能量补偿对设计水电站死水位的影响。