習水二郎電廠新建工程取水攔河壩水文分析

楊　勇

中圖分類號:TV7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810091-01

一、水文分析計算

(一)暴雨及洪水特性

二郎電廠取水攔河壩所在桐梓河流域屬較大暴雨區,暴雨具有量級大、強度大、歷時短的特點,易造成災害性洪水。桐梓河流域位于大婁山北面與四川盆地交界的迎風坡面上,易受冷鋒低槽和兩高切變天氣系統的影響而形成大暴雨,暴雨中心在官店、楚米、馬宗、桐梓一帶,從東北向西南遞減,暴雨多發生在5～9月,尤以5～7月最為頻繁,聞名全省的官店大暴雨,就發生在1972年5月27日,日暴雨量242.5mm。

桐梓河流域呈菱形,水系發育,支流眾多,屬山區河流,洪水多由暴雨形成,洪水陡漲陡落,峰型尖瘦,洪水過程一般2～4天,洪量主要集中在1日之內,峰型多為單式峰,呈典型的山區河流洪水特性。年最大洪水多發生在5～9月份,4月、10月亦有年最大洪水發生,但洪峰及洪量在量級上較小,洪水洪峰多為單峰,對工程最為不利的復式峰亦偶有出現。洪枯水位變幅大,二郎電廠取水河段洪枯水位變幅約13.8m(調查值)。

(二)歷史洪水

1.二郎壩水文站歷史洪水

根據《貴州省歷史洪水調查》資料,遵義地區水文隊(現遵義市水文水資源局)曾在二郎壩水文站河段進行過歷史洪水調查,調查到的歷史洪水有1920年、1921年、1935年、1972年(實測)、1977年(實測)五次,最大洪水發生在1972年5月27日,其次為1921年洪水。各年洪峰流量的推算借用1972年實測資料所定的H～Q曲線延長線推算并用比降法驗證,其中1972年和1977年為實測值。

2.楊家園～二郎壩水文站河段歷史洪水調查

楊家園水電站下游約3.3km處有二郎大橋(1971年建成),該橋為砌石拱橋,橋面高程410.04m,枯水水面高程393.88m,共設1個主孔及8個附孔(左、右各4孔);主孔拱頂高程408.73m、過水面積807m2,附孔拱頂高程409.68m、過水面積98m2;二郎大橋高水位時阻水嚴重,如1972年大橋上游側洪水位為410.07m,而下游側洪水位408.04m,相差2.03m。為查明高水位時二郎大橋對壩址河段洪水比降的影響,我院于2005年4月由水文人員組成洪水調查小組對楊家園～二郎壩水文站河段進行了歷史洪水調查。

(三)參證水文站及其資料評價

1.參證水文站的選擇

位于二郎電廠取水攔河壩下游約1.3km有二郎壩水文站,該站控制流域面積3149km2,為桐梓河的控制站,是本次防洪評價洪水分析的主要參證站。為滿足桐梓河洪水規律分析需要,將位于桐梓河上游的桐水文站列為參考站,該站控制流域面積458km2。

2.水文站基本情況及測驗情況

(1)二郎壩水文站。二郎壩水文站位于桐梓河干流下游習水縣的二郎鄉,控制流域面積3149km2,占全流域面積(3318km2)的95%,為桐梓河出口控制站,該站1963～2003年水位流量成果均整編,經復核,成果可靠,可滿足本次水文分析計算要求。

(2)桐梓水文站。桐梓水文站位于官渡河南溪河匯口下游,控制流域面積458km2,始建于1950年,1971年以前主要觀測水位、流量、降雨量等,1971年以后改為水位站。

3.水文站資料復核及評價

(1)二郎壩水文站。二郎壩水文站為國家二類精度水文站,有1963年至今的連續水位、流量、降雨和懸移質泥沙觀測等實測資料。該站歷年水文資料均通過整編刊印,進入國家水文數據庫,本次經復核分析,成果可靠。

(2)桐梓水文站。桐梓水文站有1951～1971年的水位流量資料,1971年后改為水位站,有連續水位觀測資料。該站資料均經貴州省水文水資源局整編刊印,經分析成果可靠,可滿足本次洪水分析要求。

4.洪水分析計算

二、二郎壩水文站洪水分析計算

(一)洪峰分析計算

1.資料系列的一致性處理

二郎壩水文站有1963～2003年的實測洪峰系列資料及1920年、1921年和1935年歷史洪水洪峰流量資料。

桐梓河上游蟠龍洞天然泄洪能力約為20m³/s,1955年代家溝工程通水后約為50m³/s,1978年蟠龍洞排洪工程竣工后泄洪能力由原來的50m³/s增大到220m³/s,由此造成二郎壩水文站1978年前后的洪峰系列資料的不一致,故需對二郎壩洪峰系列作一致性處理。具體處理辦法如下:

(1)1955年以前(歷史洪水)

Q*m二=Qm二+(220-20)

(2)1955年～978年之間

如果蟠龍洞以上洪峰大于等于220m³/s,則還現公式為:

Q*m二=Qm二+(220-50)

如果蟠龍洞以上洪峰小于220m³/s,則還現公式為:

Q*m二=Qm二+(Qm蟠-50)

Qm二二郎壩水文站實測洪峰流量(m³/s)。

Q*m二二郎壩水文站還現后洪峰流量(m³/s)。

Qm蟠蟠龍洞以上洪峰流量(m³/s)。

1963～1971年蟠龍洞以上洪峰流量由桐梓水文站實測洪峰流量按水文比擬法推求,1972年采用歷史洪水資料,1973～1978年洪峰流量由雨洪法推求。

(3)1979～2003年,蟠龍洞已打通,采用二郎壩水文站實測值。

2.首項洪水重現期的確定

由《貴州省歷史洪水調查》資料可知,遵義地區水文隊(現為遵義市水文水資源局)對二郎壩水文站河段進行歷史洪水調查的時間為1980年,被訪問者年齡從61～83歲不等,調查到的最早年份為1920年,距今已85年,而被訪者也未聽前輩說以前曾發生過比1972年還大的洪水,因此首項洪水(1972年洪水)重現期應大于100年。以年齡最大的被訪問者分析,該老人生于1897年,若按8歲(1905年)起可以有較清晰的記憶起算,則1972年洪水亦是1905～2004年100年中最大的洪水,其峰重現期亦為100年。出于偏安全考慮,本次洪水計算分析計算中1972年洪峰重現期采用100年。

3.洪峰頻率分析計算

分別對還現前和還現后洪峰進行頻率分析計算。按年最大值法由1963～2003年實測洪水洪峰及1920年、1921年和1935年歷史洪水洪峰組成計算系列,實測系列中1972年、2000年、1977年洪峰與調查歷史洪水量級相當,均作特大值處理。適線采用P-Ⅲ型曲線,均值采用計算值,Cv采用適線值,Cs采用4Cv。

考慮到蟠龍洞排洪工程對下游洪峰流量的影響是客觀的,故二郎壩水文站洪峰流量均值采用還現后成果:洪峰均值Qm=1470m³/s,Cv=0.57,Cs=4Cv。

(二)洪量分析計算

1.資料系列的一致性處理

由于蟠龍洞滯洪影響的客觀存在,造成二郎壩水文站1963～1978年和1979～2003年的1日、3日洪量系列資料的不一致,故也需對二郎壩洪量系列資料作一致性(還現)處理。

1963年～1978年蟠龍洞最大下泄流量為50m³/s,折合成1日洪量為0.043億m³,3日洪量為0.129億m³;1978年以后蟠龍洞最大下泄量為220m³/s,折合成1日洪量為0.19億m³,3日洪量為0.57億m³。1963～1971年蟠龍洞以上1日和3日洪量由桐梓水文站實測1日和3日洪量按水文比擬法推求,1973～1978年1日和3日洪量由雨洪法推求。

2.洪量頻率分析計算

二郎壩水文站有(還現后)1963～2003年的1日、3日洪量資料,按最大值法加入1920、1921、1935年歷史洪水洪量組成計算系列作頻率分析。歷史洪水洪量根據峰量關系推求(見插圖),首項洪水重現期采用100年,系列中1972年、2000年、1977年洪量作特大值處理。二郎壩水文站洪量分析計算成果見表1。