龙口市员外刘家水库光伏发电项目对防洪库容的影响分析

王荣磊

（龙口市水库管理中心，山东龙口 265704）

1 基本情况

龙口波峰5.7 MW分布式光伏发电项目位于山东省烟台市龙口市北马镇员外刘家村南1 600 m，北马南河上游，总占地面积约190亩。场区中心地理坐标位于北纬37°33′46.79″，东经120°24′25.19″。

光伏发电项目总装机容量为5.7 MW，工程建设等级为中型。该项目光伏板2根一组，共710组，平均高度6 m，倾斜摆放的太阳能光伏板板底高程为81.80 m。根据《光伏发电站设计规范》（GB 50797—2012），项目防洪等级为Ⅲ等，防洪标准为30年一遇。

员外刘家水库于1958年11月兴建，1960年5月建成，控制流域面积为14.67 km2，干流比降0.01，是一座集防洪、灌溉、供水、养殖为一体的小（1）型水库。

水库总库容为613 万m3、兴利库容为400 万m3、死库容为6 万m3。工程防洪标准为30年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞组成。

大坝系黏土心墙砂壳坝，坝轴线长338 m、最大坝高19.58 m、顶宽6 m、坝顶高程84.62 m，设1 m高防浪墙。

溢洪道位于大坝西端，为开敞式无控制宽顶堰，堰顶高程80.8 m、堰顶净宽20 m，溢洪道上建有交通桥，为浆砌石双孔拱桥。

新建放水洞为C25钢筋砼结构，位于大坝桩号0+092处，洞身设计为矩形断面，净宽1.2 m、高1.8 m、壁厚0.4 m。竖井长6.2 m、宽4.0 m。

闸室底板顺水流方向长8.8 m、厚1.0 m、底板顶高程67.59 m，设工作闸门和检修闸门，进口底高程67.59 m、出口底高程67.17 m、全长99.8 m，最大过水流量1.0 m3/s。

2 与员外刘家水库设计指标的符合性分析

2.1 暴雨资料

员外刘家水库流域内未设雨量站，采用附近雨量站北邢家站，该站自设立起至2015年的实测雨量资料完整。

本次资料选取的雨量站有连续的实测降雨记录，雨量站资料系列长度>30年，满足计算设计暴雨规范要求。本系列降雨资料丰枯交替出现，包含多个丰水组和枯水组，具有较好的代表性。本次水文计算使用的暴雨资料系列具有较高的可靠性、连续性。

2.2 水文分析计算

（1）洪水标准。

员外刘家水库为小（1）型水库，总库容613 万m3。根据《国家规划东部重点小型水库员外刘家水库除险加固工程施工图设计》《小型水库大坝注册登记申报表》《防洪标准》《水利水电工程等级划分及防洪标准》，员外刘家水库正常运用（设计）洪水标准30年一遇（P=3.33%），非常运用（校核）洪水标准500年一遇（P=0.2%）。工程等级为Ⅳ级，主要建筑物级别为4级。

（2）由实测暴雨资料推求设计洪水。

根据流域内实测降雨资料计算，水库多年平均降水量585.5 mm，降水量年内分配不均，主要集中在汛期6～9月，汛期多年平均降水量415.7 mm，约占年降水量的73.1%。

员外刘家水库选用北邢家雨量站实测降雨资料。经计算，该雨量站多年平均最大24 h点雨量为108.23 mm。

设计雨量分析计算采用数理统计法，以矩法初估暴雨统计参数，取偏态系数Cs=3.5Cv，采用皮尔逊-Ⅲ型分布曲线进行适线，以理论频率曲线与经验点据拟合较好为原则。适线Cv=0.52，适线后得到流域内不同设计频率最大24 h点雨量。

北邢家站历年最大24 h点雨量频率曲线（1971～2015年）如图1所示。

图1 北邢家站最大24 h点雨量频率曲线（1971～2015年）

根据山东省最大24 h暴雨点面关系折减系数可知员外刘家水库流域的面雨量。

员外刘家水库各设计频率雨量成果如表1所示。

表1 员外刘家水库各设计频率雨量成果

由表1可知，施工报告所得面雨量较大。本次计算成果在施工报告所采用的雨量系列（1971～2003年）基础上延长至2015年，2004～2015年无特大暴雨且均值较小，采用施工报告中的计算成果更安全，直接采用《国家规划东部重点小型水库员外刘家水库除险加固工程施工图设计》成果。

2.3 洪水调节计算

员外刘家水库洪水调节计算成果直接采用《国家规划东部重点小型水库员外刘家水库除险加固工程施工图设计》中成果。员外刘家水库溢洪道为无闸控制开敞式，溢洪道堰顶宽度20 m、堰顶高程80.8 m。以溢洪道堰顶高程（兴利水位）80.8 m为起调水位。员外刘家水库水位、库容、泄量关系采用施工图设计成果。

员外刘家水库水位、库容、泄量关系如表2所示。

表2 员外刘家水库水位、库容、泄量关系

员外刘家水库设计洪水位为82.96 m、最大下泄流量为95.5 m3/s、库容为543.7 万m3、防洪库容143.7 万m3。500年一遇校核洪水位为84.19 m、最大下泄流量为187.4 m3/s、库容为613 万m3。

洪水调节成果如表3所示。

表3 员外刘家水库洪水调节成果（施工图设计成果）

3 符合性分析

3.1 建设项目与现有水利规划的关系与影响分析

员外刘家水库于2008年9月21日～11月16日进行一期除险加固；2010年3月9日～6月16日进行二期除险加固，目前暂无新的正式规划。

太阳能光伏板下缘高程为81.80 m，光伏发电板支架高程较低，会对水库清淤工程、除险加固工程或增容工程的实施造成不利影响，增加治理难度。

3.2 建设项目与现有防洪标准的适应性分析

根据《国家规划东部重点小型水库员外刘家水库除险加固工程施工图设计》《小型水库大坝注册登记申报表》《防洪标准》《水利水电工程等级划分及防洪标准》，员外刘家水库设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为500年一遇。

太阳能光伏板下缘的高程为81.80 m，以80.80 m作为防洪的起调水位。根据《光伏发电站设计规范》（GB 50797—2012），龙口波峰5.7 MW分布式光伏发电项目设计洪水标准为30年一遇，光伏发电项目设计洪水标准与员外刘家水库设计洪水标准相匹配。发生设计洪水时，以80.80 m作为防洪起调水位，30年一遇洪水最高水位为82.96 m，高于太阳能光伏板下缘1.16 m，对水库行洪和自身光伏板安全影响较大。光伏发电项目校核洪水标准低于水库校核洪水标准，以80.80 m作为防洪起调水位的计算的500年一遇最高调洪水位为84.19 m，高于太阳能光伏板下缘2.39 m，故按80.08 m起调，发生水库校核标准洪水时，光伏项目不利于水库行洪和自身光伏板安全。

3.3 建设项目对水库库容的影响分析

根据《国家规划东部重点小型水库员外刘家水库除险加固工程施工图设计》《小型水库大坝注册登记申报表》，员外刘家水库总库容613 万m3，兴利库容400 万m3。

水库校核洪水位以下、库底线以上光伏发电项目支架总体积为503 m3，约占水库总库容的0.008 2%。其中，未占用死库容，占用兴利库容420 m3，比例为0.010 5%。光伏发电项目对水库防洪及洪水调节能力会造成一定不利影响，但总体影响较小。

3.4 建设项目对防汛抢险的影响分析

光伏发电项目布设在员外刘家水库库区范围，未占用水库大坝，对防汛抢险基本无影响。

4 结语

项目支架总体积为503 m3，与水库防洪库相比较小，占水库总库容的0.082‰，占水库防洪库容比例为0.35‰（按兴利水位80.80 m起调）、0.3‰（按75.00 m起调），对水库总库容、防洪库容基本无影响。