大甲溪梯级水电站

大甲溪位于台湾中西部，是台湾全省水能资源最丰富的河流。大甲溪发源于台湾中央山脉西麓的南湖东山，穿过台中县境在清水镇流入台湾海峡。全长140km，河床平均坡度为1/39，流域面积1236km²，平均年降雨量2370mm，平均年径流量约为25亿m³。技术可开发水电资源1404mW，约占台湾全省的28%。流域地形可分为3段：上游段开阔平坦，森林茂密；中游段为高山深谷，河道在峡谷中穿行，有利于修建水电站；下游段为大片肥沃平原，并有台中市等重要工业城市。整个流域的地图和各梯级电站开发情况见图。

大甲溪梯级水电站平面位置和剖面示意图

大甲溪流域开发从天轮水电站开始。该电站靠近下游平原工农业区，交通便利，最初是在日本侵占期间开始修建的。1945年台湾光复后，台湾电力公司接手重新修建。电站装机4台共90mW，建有混凝土重力坝1座，最大坝高59m，水库有效库容47.5万m³，厂房为地下式厂房，设计水头为173m，设计流量为68m³/s，平均年发电量4.11亿kW·h。第1台机组于1952年9月发电。此后3台机组分别于1953、1956、1978年发电。接着开发的是其上游的谷关水电站。谷关水电站装有4台45mW机组，总装机180mW。谷关水库的大坝为混凝土圆形拱坝，最大坝高85.1m，上游坝面半径92m，坝体厚度顶部4m到底部变为10m。坝体上部设有4个泄水孔，设计泄洪量为5760m³/s。水库有效库容685万m³设计发电水头182m，设计流量133.6m³/s，平均年发电量约为4.84亿kW·h。电站于1957年9月开工建设，1961年12月2台机组发电，1966年2月最后2台机组并网发电。20世纪60年代中期，台湾电力公司开始在谷关水电站的上游修建流域中装机最大的青山水电站。青山水电站装有4台90mW机组，总装机360mW。青山水电站的水库大坝为混凝土重力坝，最大坝高45m，有效库容59万m³，水库通过直径6.6m、长5.5km的引水隧洞和压力钢管与地下厂房内的机组连接，设计水头275m，设计流量175m³/s；年发电量约6亿kW·h。青山水电站于1970年12月建成发电，最后2台机组分别于1973年5月和7月并网发电。大甲溪流域的龙头水电站德基水电站是梯级电站中最大的工程，控制流域面积514km²。坝址地区山高坡陡，水面宽度仅20m。坝基地质由石英砂岩和板岩组成，无重大断层，适于修建高拱坝。德基水库大坝为181m高的双曲薄拱坝，坝顶长290m，坝顶厚4m，坝底厚20m，厚高比为0.11。水库正常蓄水位1408m，死水位1 350m，总库容2.3亿m³，有效库容1.75亿m³。发电厂房设在地下，装有3台78mW发电机组，设计水头162.7m，设计流量217.5m³/s，总装机234mW，年发电量约3.754亿kW·h。工程于1969年12月开工，1974年6月第1台机组发电。德基水电站修建后，大甲溪流域经历35年完成第1阶段流域综合开发，当时大甲溪流域各电站总装机864mW。

随着台湾电力事业的发展，水电比重不断下降。为充分发挥各水电厂的调峰发电效益，1977年在大甲溪流域的最下游修建了石岗水库，其270万m³的有效库容不仅可以为大甲溪下游及台中地区提供灌溉和公共用水，而且还可以作为上游各电站的反调节水库。自1974年德基水电站建成后，大甲溪4个电站一直采用联合调度发电。为充分发挥水电的优越性，各电站在电力系统中主要担任峰荷发电。当时，各电厂的用水量分别为：德基200m³/s，青山150m³/s，谷关116m³/s，天轮68m³/s。但是由于天轮水电站的调节库容仅为47.5万m³，无法调节谷关电站的峰荷发电尾水，经常造成弃水浪费。1978年天轮水电站曾扩增了1台机组，但仍未能从根本上解决问题。此后，台湾电力公司采用从谷关坝引水至天轮，修建新天轮水电站，装有1台70mW机组。新天轮水电站建成后可减少天轮坝弃水50%～80%，增加大甲溪系统的尖峰发电能力175.5mW。年增发电量0.79亿kW·h。新天轮水电站于1988年开工，1996年4月并网发电。此外，大甲溪下游自天轮坝至入海口长度约45km，落差557m，除其中石岗坝以下为台中平原，地势平坦开阔，河流坡度平缓，不具备水电开发价值外，天轮至石岗坝河段仍有约300m落差。为充分开发大甲溪水电资源，台湾电力公司又于1992年4月开工建设马鞍水电站，1998年建成投产。马鞍水电站装机2台，共133.5mW，年发电量约4亿kW·h。

截至1999年底，大甲溪流域已经建成水电站6座，共装机1 104mW。为统一大甲溪流域的水电调度运行，台湾电力公司于1996年8月将大甲溪流域各电厂合并成立大甲溪水电厂，总控室设在天轮电厂，其他各电厂均为分厂，由总厂遥控运行。为增加大甲溪水电厂在台湾电力系统中的调峰能力，台湾电力公司正计划在大甲溪流域已建电站的基础上增加抽水蓄能机组。考虑的方案有：德基水库为上水库，谷关水库为下水库；德基水库为上水库，在青山电厂尾水出口河段另建下水库；以德基水库为下水库，在上游另建上水库。