【摘要】：本文概述了小型水電站的特點；提出了無資料地區(qū)小型水電站設(shè)計中水能計算方法；水頭確定；裝機容量選擇與單機容量選擇以及變壓器的選擇。
【關(guān)鍵詞】：小型水電站；水能計算；水頭；裝機容量
中圖分類號：TV742文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
1引言
本人在工作實踐中，多次參與小型水電站勘測、設(shè)計、施工、驗收工作。其中有過成功的喜悅，也有過失敗的教訓(xùn)。下面把我從事小型水電站設(shè)計的幾點體會交流給大家，供同行們參考。
2小型水電站的特點
2.1地理位置偏僻
小型水電站多數(shù)分布在相對偏僻的山溝里，交通不便、通訊不便，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，外購材料采購不便，給施工帶來諸多不便。
2.2缺少水文資料
小型水電站多數(shù)分布在流域面積只有幾十平方公里到幾百平方公里的小型河流上，沒有水文站和實測水文資料，徑流計算，洪水計算和水能計算需要按無資料法和面積比法計算。
2.3工程規(guī)模小投資少
受流量、水頭和地形條件的限制，小型水電站裝機容量一般在200～3000kw范圍；壩高在6～15m之間；設(shè)計水頭在5～20m范圍；總庫容在20～500萬m3之間，沒有調(diào)節(jié)庫容；庫區(qū)回水長度在500～2000m之間；工程投資一般在200～2000萬元之間。
2.4工程占地少、淹沒范小、移民動遷工作簡單
多數(shù)小型水電站庫區(qū)回水范圍都在原來行洪斷面之內(nèi)，不淹沒耕地、林地，沒有移民動遷工作。即使有淹沒，多數(shù)是淹沒少量的河邊薄耕地與疏林地，工程占地也很少。淹沒處理與工程征地工作相對容易。
2.5對自然環(huán)境影響不大
小型水電站規(guī)模小，淹沒范圍小，占地少，對自然環(huán)境影響不大，沒有污染排放，在環(huán)境評價方面及水保方面容易過關(guān)。
2.6建設(shè)期短經(jīng)濟效益顯著
小型水電站多數(shù)利用自然優(yōu)勢，工程規(guī)模小，工程量小，建設(shè)期短。如果施工組織科學(xué)合理，多數(shù)小型水電站可以在一年內(nèi)建成投產(chǎn)。工程投資在200～2000萬元之間，單位千瓦投資在6000～8000元之間，一般在10～12年可以收回成本，經(jīng)濟效益比較顯著。與其他行業(yè)相比，不用采購原料，不用外出推銷產(chǎn)品，管理方便，運行陳本低，收入穩(wěn)定，是一項好產(chǎn)業(yè)。
3小型水電站的設(shè)計程序應(yīng)當(dāng)簡化
大中型水利工程設(shè)計程序包括：規(guī)劃報告―項目建議書―可行性研究報告―初步設(shè)計―施工圖設(shè)計―招投標(biāo)設(shè)計。而對于小型水電站，工程規(guī)模小，影響范圍小，結(jié)構(gòu)簡單，從項目建議書到初步設(shè)計，在設(shè)計深度上沒有什么顯著變化，應(yīng)當(dāng)采取兩步到位，第一步初步設(shè)計，第二步施工圖設(shè)計。設(shè)計報告的編寫也應(yīng)當(dāng)適當(dāng)簡化，沒有必要面面俱到，沒有內(nèi)容的章節(jié)可以省略。
4小型水電站的設(shè)計要點
4.1水能計算
小型水電站多數(shù)沒有水文資料，給水能計算帶來不便。對于下游有水文站的河流，并且有長系列實測流量資料，可以用面積比法推求到電站壩址處，再利用推算的水文成果進(jìn)行本電站水能計算。對于沒有水文資料，又沒有可比條件的小型水電站水能計算，可以采用查水文手冊的辦法，從水文手冊上查出本電站壩址以上流域多年平均徑流深，按以下公式計算全年來水量。
W年=0.1F
公式中：
W年―全年來水量，萬m3；
F―流域面積 ，km2；
―多年平均徑流深，mm。
月來水量Q月=W年×月分配系數(shù)（查水文手冊）
月平均流量=Q月÷全月時間秒數(shù)
全年發(fā)電量E年=E月
E月=NT =AHT月
式中：
E年―全年發(fā)電量，萬kw.h，等于12個月發(fā)電量之和；
E月―每個月發(fā)電量，萬kw.h；
N―水能出力，kw；
T月―一個月小時數(shù)，一個月按30.4天，T月=30.4×24=729.6小時；
A―發(fā)電機組綜合效率系數(shù)，一般取7.5～8；
H―平均水頭，m；
經(jīng)過實踐檢驗，小型河流洪水歷時短，洪峰流量陡漲陡落，加上庫容小，沒有調(diào)節(jié)能力，按月平均流量計算的年發(fā)電量E年偏大，應(yīng)乘以一個折減系數(shù)K，根據(jù)實踐經(jīng)驗，流域面積越小，庫容越小，折減率越大，一般取K=0.75～0.85，即E年設(shè)=E年×K。
4.2小型水電站設(shè)計水頭的確定
小型水電站壩高較小，庫區(qū)水深小，正常運用時，庫區(qū)允許消落深度h值也小，因此，水頭H值變化不大。H值按以下公式確定：
H=正常水位--滿負(fù)荷發(fā)電尾水位-總水頭損失
一般情況下，取h=（正常水位-滿負(fù)荷發(fā)電尾水位）×10%
4.3裝機容量與單機容量選擇及配套變壓器選擇
小型水電站裝機容量應(yīng)按水能計算成果確定，一般在幾百千瓦到幾千千瓦，從目前發(fā)展趨勢來看，趨向大裝機、提高水資源利用率方向發(fā)展。
按年利用小時數(shù)衡量，年利用小時數(shù)應(yīng)在2000～3000小時比較合理。按水資源利用率衡量，水資源利用率在50%～60%比較合理。按引用流量衡量，引用流量是多年平均流量的2倍左右比較合理。
每座小型電站機組臺數(shù)不易過多，一般2～4臺比較合理。如果3～4臺，選擇單機容量相同為好；如果選擇2臺，應(yīng)一大一小，并且大機組容量是小機組容量2倍左右比較合理。
電站升壓變壓器應(yīng)與發(fā)電機容量相匹配。一般配套2臺為好。如果安裝2臺發(fā)電機組，采取單機單變升壓方式；如果安裝3臺相同機組，采取一臺單機單變，另外兩臺采取兩機一變升壓方式；如果安裝4臺相同機組，采取兩機一變的升壓方式比較合理。
4.4電站設(shè)計盡量不占耕地林地，避免移民動遷
當(dāng)前我國已經(jīng)有森林法、土地法、物權(quán)法，對于耕地、林地控制很嚴(yán)，賠償標(biāo)準(zhǔn)很高；涉及移民動遷工作就更難辦了。因此，盡量控制5年一遇洪水不淹沒耕地、林地，20年一遇洪水不淹住戶，盡量避免出現(xiàn)移民動遷工作。占地賠償與移民安置費用應(yīng)控制在總投資20%以內(nèi)。
5、結(jié)束語：
以上6方面體會是本人在工作中遇到的問題和解決問題的辦法，謹(jǐn)供同行們參考。
參考文獻(xiàn)
〔1〕《水力學(xué)》（第二版） 肖明葵主編 重慶大學(xué)出版社 2005年8月
〔2〕《工程水文學(xué)教材》（第三版）河海大學(xué)詹道江 武漢大學(xué)葉守澤合編中國水利水電出版社 2000年10月
〔3〕《水電站建筑物》（第二版）武漢大學(xué)馬善定 浙江大學(xué)汪如澤合編中國水利水電出版社 1995年8月
