水电作为一种清洁可再生能源,具有良好的生态效益。总结我国水电开发的历程,上世纪大开发阶段,受技术能力、设计水平和建设时的社会经济条件等多因素的影响,使得大量服役时间长的水电站存在水头利用率不够、机组运行效率低、建筑物布置不合理等影响发电效益、生态效益的情形;另一方面,在水电开发建设管理的后工程时代,水生态、水环境因素越来越制约社会经济的发展。如何将老电站提质增效,更加充分发挥水资源效益,同时促进生态环境改善,值得开展深入研究并进行工程实施。本文对此开展研究,主要成果及结论如下:(1)基于我国水电站发展历程分析,分析了优化汛期调度和提高利用水头的工程措施现状,提出增加在役水电站有效利用水头的三种主要措施:包括基于风险理论的水电站水库汛限水位优化调度、下游河道疏挖降低尾水位和改善进水口水流条件等,并对相关原理进行了系统归纳。(2)以黄土溪水库为应用案例,通过拟定的汛限水位控制方案,定量计算防洪风险率以及增加的兴利效益,比较研究不同调度方案,综合评价效益,选择水头利用最充分的决策方案,可一定程度提高发电效益。(3)以双牌水电站为应用案例,考虑下游梯级电站的回水顶托影响,对比分析了双牌水电站尾水清滩前后稳定时段各机组出力下的尾水位变化,综合评价下游河道疏挖对提高水头利用的影响和获得的效益。(4)以东坪水电站为应用案例,基于进水口流态恶劣以至影响电站发电效益的现状分析,开展了对进水口建筑物的多种改善措施方案开展数值模拟和物理模型试验研究,选择推荐的措施,已经完成了工程实施,通过效果评价,实际验证了进水口流态改善这一途径对提高水电站利用水头的意义。提高在役水电站的效益,除了提高利用水头措施外,还可以通过改善发电机组的性能和效率,流域优化调度等措施;提高生态效益还可通过改善流域水土保持、加强水资源管理等措施,影响因素众多,且各因素之间还可能相互制约。下一步,可针对这些因素的综合影响展开深入研究。