水利工程論文-古田溪一級(jí)水電站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核的研究.doc

水利工程論文-古田溪一級(jí)水電站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核的研究摘要：為研究古田溪一級(jí)水庫(kù)提高汛限水位的可行性，我們根據(jù)1959年建庫(kù)以來(lái)積累的新的水文氣象資料和水電站運(yùn)行紀(jì)錄，對(duì)入庫(kù)洪水計(jì)算方法、特大洪水處理、資料代表性分析、頻率計(jì)算和成果的合理性論證，作了比較系統(tǒng)的探討，保證了一級(jí)水電站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果的準(zhǔn)確、可靠，為進(jìn)一步研究提高汛限水位的可行性打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：可行性設(shè)計(jì)洪水復(fù)核合理性分析古田溪是閩江下游北岸支流之一，全河分四級(jí)開(kāi)發(fā)，一級(jí)水電站控制集水面積1325km2，占全流域的78.4%，總庫(kù)容6.4億m3，為年調(diào)節(jié)水庫(kù)，二級(jí)龍亭水電站，三級(jí)高洋水電站，四級(jí)寶湖水電站，集水面積分別為1551km2、1697km2和1722km2，庫(kù)容甚小均為日調(diào)節(jié)水庫(kù)。一級(jí)水庫(kù)對(duì)于各個(gè)梯級(jí)的發(fā)電、防洪起著舉足輕重的作用，是設(shè)計(jì)洪水復(fù)核的重點(diǎn)。一級(jí)水電站建于1959年，至今已40多年了。隨著時(shí)間的推移，各個(gè)水文站積累了一大批觀測(cè)資料和梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行紀(jì)錄，情況也發(fā)生了很大變化。為確保水庫(kù)的防洪安全和提高防洪、發(fā)電效益，研究提高汛限水位的可行性，于是提出了對(duì)梯級(jí)電站設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行復(fù)核的工作。本次設(shè)計(jì)洪水的復(fù)核，包括洪水資料可靠性、代表性、一致性審查、特大洪水論證與處理、設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算、設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線推求和成果可靠性分析等。1.資料的審查水文資料是水文分析計(jì)算的依據(jù)，它直接影響著此次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的精度、可靠性，是設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的基礎(chǔ)。該項(xiàng)工作包括資料的可靠性、代表性和一致性審查三個(gè)方面1.1資料可靠性分析古田溪一級(jí)水庫(kù)以上有大橋、前垅、達(dá)才、錢板、平湖（源里）等5個(gè)水文站和十五個(gè)雨量站。資料每年按規(guī)范要求整編和送福建省水文總站匯審，具有良好精度。建庫(kù)后，電廠對(duì)一級(jí)水庫(kù)庫(kù)水位、泄洪、發(fā)電、下游水位、入庫(kù)站流量均有系統(tǒng)完整的觀測(cè)記錄，因此用水量平衡法反算入庫(kù)洪水，是可靠的。關(guān)于古田溪?dú)v史特大洪水調(diào)查先后進(jìn)行過(guò)兩次，第一次是1954年7月水電總局101工程勘測(cè)隊(duì)開(kāi)展的，沿溪測(cè)量了1952年特大洪水痕跡，同時(shí)還調(diào)查了1948年洪水。第二次是1956年9月上海院會(huì)同古田水文站進(jìn)行的，調(diào)查和推算了1952、1931、1948年特大洪水。1964年上海院最后確認(rèn)一級(jí)水庫(kù)壩址1952、1931、1948年特大洪水洪峰流量依次為4200、3430、3170m3/s，估計(jì)1952年洪水重現(xiàn)期約為80200年，1931年約為30年，1948年屬一般洪水。1964至今36年來(lái)尚未發(fā)生比1931年更大的洪水，因此，可將1952年的洪水重現(xiàn)期認(rèn)定為116-236年，平均約為180年；1931年約為60年。特大洪量的重現(xiàn)期難于調(diào)查，除一天洪量與洪峰流量關(guān)系密切可認(rèn)為與洪峰同頻率外，其它洪量重現(xiàn)期均難以確定，從安全考慮將作一般洪水看待。1.2資料一致性分析根據(jù)防洪計(jì)算要求，設(shè)計(jì)洪水應(yīng)為建庫(kù)條件下的入庫(kù)洪水，對(duì)此進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，推求設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位。因此必須把1931、19461958年建庫(kù)前的實(shí)測(cè)壩址洪水和1959年建庫(kù)后實(shí)測(cè)的庫(kù)水位、泄流、發(fā)電資料全部轉(zhuǎn)換為入庫(kù)洪水，以保證洪水系列的一致性。壩址洪水轉(zhuǎn)換，參照華東院1987年研究成果，入庫(kù)洪水與壩址洪水的洪峰流量、一天洪量、二天洪量、四天洪量的比值分別為1.16、1.04、1.00、1.00，按此將建庫(kù)前實(shí)測(cè)的壩址洪水轉(zhuǎn)換為入庫(kù)洪水。建庫(kù)后的入庫(kù)洪水，按照下述水量平衡方程反算：式中是時(shí)段的平均凈入庫(kù)流量（即已扣除了水庫(kù)的蒸發(fā)、滲漏損失），取1小時(shí)；、分別為時(shí)段初、末的蓄水容積，由庫(kù)水位紀(jì)錄查庫(kù)容曲線求得；為溢洪道泄流和發(fā)電流量之和，分別由泄流記錄和發(fā)電負(fù)荷紀(jì)錄計(jì)算。1.3資料代表性分析一級(jí)水庫(kù)洪水系列具有19461958年的實(shí)測(cè)流量記錄和1959年至今反算的入庫(kù)洪水，洪水系列長(zhǎng)達(dá)50多年，如圖1所示，包括多個(gè)豐枯周期性變化（每個(gè)周期約11年左右），并有可靠的歷史特大洪水資料，具備了良好的代表性要求。以上表明，一級(jí)水庫(kù)洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算要求，可以采用由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水。圖1多年洪峰流量變化過(guò)程2設(shè)計(jì)洪峰洪量計(jì)算2.1洪水頻率分析古田溪一級(jí)水電站為二級(jí)工程，按規(guī)范確定大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，即p=1%；校核標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇，p=0.1%。按規(guī)范要求，考慮特大洪水作用，對(duì)一級(jí)水庫(kù)入庫(kù)洪峰、洪量系列按統(tǒng)一樣本法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，按矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值、Cv和Cs，分布函數(shù)選用P-型，最后以適線法確定理論頻率曲線，如圖2為洪峰流量的理論頻率曲線，得設(shè)計(jì)洪峰、洪量見(jiàn)表1：表1古田溪一級(jí)水庫(kù)入庫(kù)洪水頻率計(jì)算成果表項(xiàng)目成果名稱洪峰流量Qm(m3/s)洪量W（106m3）一天二天四天統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值171966.191.3122.6Cv0.490.460.450.43Cs/Cv3.5線型P-設(shè)計(jì)值頻率（%）0.1637022931039914622169229298圖2一級(jí)水庫(kù)洪峰流量理論頻率曲線3.設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線推求采用典型洪水同頻率控制放大法推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線，即首先選擇典型洪水，然后按推求的設(shè)計(jì)洪峰、洪量對(duì)典型洪水進(jìn)行放大。古田溪屬山溪性雨洪河流，洪水由暴雨形成，溪水源短流急，暴漲暴落，降雨分布常常不均勻，洪水峰型以雙峰和多峰居多。年最大洪水發(fā)生在310月，以5月下旬至7月中旬和9月居多，前者多為鋒面雨，后者常為臺(tái)風(fēng)雨。根據(jù)洪水特性和工程設(shè)計(jì)要求，從一級(jí)水庫(kù)實(shí)測(cè)資料的入庫(kù)洪水中，選擇了前八位的大洪水年份，即1966，1990，1977，1988，1968，1974，1982和1992年的洪水過(guò)程進(jìn)行比較分析，最后從中選擇了兩個(gè)典型：(1)1966年9月洪水發(fā)生時(shí)間比較靠后，地區(qū)分布上主要來(lái)源于上游，是晚期大洪水典型；(2)1992年7月5日9日洪水，屬多峰型洪水，峰、量都很大，尤其洪量無(wú)論在一級(jí)水庫(kù)還是在區(qū)間均居第二位，地區(qū)分布上區(qū)間較大，是主汛期大洪水典型。據(jù)以往分析，對(duì)一級(jí)水庫(kù)防洪起決定作用的是設(shè)計(jì)洪峰和一天洪量、二天洪量、四天洪量，因此以設(shè)計(jì)洪峰、一天洪量、二天洪量和四天洪量為控制，分段放大典型洪水過(guò)程線，在保持時(shí)段設(shè)計(jì)洪量不變的條件下進(jìn)行修均，即得某種典型計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線（見(jiàn)圖3、圖4,）。圖3設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(66年9月型)圖4設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(92年7月型)4.結(jié)論從以下幾個(gè)方面看，此次復(fù)核計(jì)算成果是比較合理可靠的，可作為下一步研究提高汛限水位可行性時(shí)調(diào)洪計(jì)算的依據(jù)。1、實(shí)測(cè)洪水從1946-1999年，歷時(shí)54年，超過(guò)洪水設(shè)計(jì)規(guī)范要求的不低于30年的要求，并有豐富可靠的洪水調(diào)查成果，為正確計(jì)算奠定了牢固的基礎(chǔ)；2、古田溪屬典型山區(qū)性河流，洪水陡漲陡落，其洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)Cv隨統(tǒng)計(jì)時(shí)段增長(zhǎng)而逐漸減小，符合洪水變化的一般規(guī)律；設(shè)計(jì)