銅信溪水電站洪水分析計算

2011-03-15 15:03:46劉健張鵬

湖南水利水電 2011年1期

劉健張鵬

（懷化水文水資源勘測局懷化市 418000）

1 流域概況

沅江是湖南省四大水系之一，辰水則是沅江上游的一級支流。辰水流域地處湖南西部，發源于貴州省銅仁的梵凈山麓，自西南向東北流經貴州的江口、銅仁、湖南的麻陽，于辰溪縣大路口注入沅江。流域位置在北緯27°19′～27°58′和東經108°16′～109°41′之間。北以湘西山地與武水分野，南由西晃山脈與舞水為界，西以梵凈山與烏江分流，東臨沅江干流，流域范圍包括貴州的松桃、江口、銅仁、萬山特區、石阡、印江、湖南的麻陽、辰溪、鳳凰、瀘溪和鶴城區等11縣（區）的全部或部分。流域面積7560km2，其中湖南境內4190km2。

辰水干流長294km，河道總落差764.7m，平均坡降1.89‰，辰水為一狹長地形，東西長，南北短。地勢呈西南高、東北低，河源梵凈山高2493.8m，銅仁以上山區平均高程（800～1500）m，中游銅仁至銅信溪（800～1000）m，銅信溪峽谷位于此段，自銅信溪以下河谷漸展。進入丘陵區，山勢開闊，河谷寬敞，兩岸多農田，高程在150m以下，綜觀全流域，大抵西及西南為山區，中、下游為丘陵區，沿河間有小塊沖積平原。辰水有較大的支流3條，其中小江的面積為1253km2，其次是堯里河和太平河，分別為842km2和510km2。

根據辰水流域規劃，辰水共13個梯級，銅信溪水電站是其中的第六級，位于辰水中游，下距河口126km，上距河源168km，壩址控制集水面積4878km2，占流域面積的57%，壩址以上植被良好，水土保持較好。

2 水文氣象

辰水流域屬亞熱帶氣候，處東亞季風區，氣候溫和，雨量充沛，冬季嚴寒期短，每年7、8月份常出現炎熱高溫，夏季潮濕悶熱，春季大多是陰雨多云，冬季干燥，根據麻陽、陶伊、蘆家洞氣象資料統計，壩址處多年平均氣溫17.3℃，極端最高氣溫41.5℃（1972年8月27日），極端最低氣溫-10.5℃（1977年1月30日），無霜期330天，多年平均蒸發量698.8mm，月平均最大蒸發量在8月，為108.2mm，最小月蒸發量在2月，為24.1mm，平均相對濕度78%左右，多年平均風速24m/s。流域（省境內）多年平均降水量1331.4mm。銅信溪水電站流域內多年平均降水量1293mm，最大年降水量1498mm（1957年），最小年降水量1021mm （1960年），三天降水量最大達216.4 mm。洪水均由暴雨形成，陡漲陡落，具有明顯的山溪洪水特性。

3 水文測驗情況

銅信溪水電站上、下銅仁及陶伊兩站設站最早，始于1953年，其次1959年設立的銅信溪水文站，于1969年改為水位站；1975年在上游干流設蘆家洞水文站，1976年元月銅仁水位站撤銷后，由蘆家洞站作為上游錦江干流控制站，此外支流還有江口、吳家寨、西河口、沙田等站。辰水干流水文、水位站如表1。

表1 辰水干流水文、水位站一覽表

銅信溪水文站距壩址1.8km，與銅信溪水電站集水面積差僅為1.58%，以銅信溪站為依據站已能滿足銅信溪水電站的初步設計要求，因此本次分析以銅信溪站為重點，對歷年洪水資料進行審編。

銅信溪站設立于1959年，起始為水文站，與1969年改設為水位站，觀測資料延伸至1991年撤站為止。1987年下游錦和電站投產發電，1986年9月銅信溪站上游貴州規劃的第五級漾頭電站動工修建，1991年春竣工。銅信溪水位站處在錦和水電站的庫區，錦和水電站的建成，破壞了銅信溪水位站原有的水位流量關系，因此本次分析資料系列只采用1959～1986年的洪水流量及水位資料。

銅信溪站測驗河段位于麻陽縣官村，1959年1月1日設立之初，基本水池設立于官村上游2km處銅信溪，但該段面河槽主流太深，不適合測流，同年3月1日往下移2km處后再未變動。采用測站基面為吳淞基面（黃海+ 1.838=測站基面）。基本斷面上游300m處有一沙洲，形成兩股水流匯入斷面，在洪水時期沙洲被淹，下游300m處也有一沙洲，枯水時期露出水面，對斷面無頂托影響。測驗河段整直，上游小、下游大，系喇叭形。卵石河床，中間深，河槽收束，兩邊較淺，左岸為巖石高山，右岸為滿灘地，河床穩定，無沖淤現象。設站時下游300m處建有一筒車壩，在滴水是對水位流量關系有影響，偏高0.03m左右，但1965年沖毀后再未恢復。

銅信溪資料：1965～1968年流量資料，1969年后為水位資料。根據其水位～流量關系的確定，低水時采用1966～1968年綜合單一線，在190m以上時，由于1964年均采用流速儀施測且有實測資料，并參照1920年、1935年及1995年歷史洪水調查資料確定。

4 洪水

4.1 洪水特性

銅信溪以上河流屬山溪性河流，洪水來勢猛、退水快，洪峰持續時間短，具有暴漲暴落之特點。洪水由暴雨形成，暴雨多為冷暖峰交綏的鋒面造成，一般發生在4～8月，以6、7月出現最多，洪水歷時一般3天左右，單峰多于復峰。

4.2 歷史洪水

（1）歷史洪水重現期的確定。

對于銅信溪河段的歷史洪水，省內外多個單位都先后進行過調查，最早始于1955年長委會，之后湖南省水利部門所屬的水文部門和省水電勘測設計院，于20世紀60～70年代先后組織專門人員進行過多次調查，上述資料經過多部門匯審后刊布于《湖南省洪水調查資料》匯編成果。在本次電站設計工作中，懷化水電勘測設計院再次組織人員，會同麻陽錦和水管站及錦和電站有關人員在錦和鎮進行了洪水調查。

歷史洪水重現期確定。根據湖南省水電勘測設計研究院1993年銅信溪可行性研究報告稱：1920年7月洪水，相當于170年一遇洪水，查閱《麻陽縣水利水電志》記錄有1822～1920年所發生的旱情及旱災情況，但沒有暴雨洪水災害情況記錄，由此可以為該時期無大洪水發生，本次分析采用省水電勘測設計研究院的擬定成果：1920年7月洪水，為1822～2002年的最大洪水，其次為1935年洪水，1995年7月洪水在錦和鎮十字街心雖比1920年水位高，但根據調查，是由于錦和水電站大壩的影響造成的，實際比1935年洪水略小。

（2）歷史洪水洪峰流量的審查與推求。

《湖南省洪水調查資料（1988年）》匯編中，對銅信溪、陶伊、銅仁等站，1920年7月和1935年6月洪水的洪峰流量均作了刊布。但是本次分析發現，銅信溪的洪峰流量是根據該站1964年實測的水位～流量關系曲線，用斷面平均流速法高水延長后推求的。經分析：該站實測高水流速水位不高，高水點據不夠，流速高水延長走向不明，導致推算流量可能偏小。此次改用曼寧公式和謝才公式對高水延長重新定線，并對1920年和1935年的洪水洪峰流量重新進行推算，成果見表2。

表2 歷史洪水調查成果表

1995年7月的洪峰流量，曾用多種方法進行計算推求，其結果比較接近。直線內插法為9450，比降改正法為9480，借用上游劉家灣斷面流速法9860，利用陶伊～蘆家洞1995年的實測洪水資料分析其n值用面積比擬法推求的洪峰流量為9550，經綜合分析后，采用9550。為了檢查銅信溪歷史洪水的可靠性和合理性，對上游蘆家洞站和下游陶伊站的歷史洪水資料也進行了認真的審查分析，并作了適當的改正。