沙灣水電站庫區防護工程排澇能力的分析與研究

謝 琰， 付 玉， 王永青

(四川圣達水電開發有限公司，四川樂山 614900)

1 概述

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區葫蘆鎮，為大渡河干流下游梯級開發中的第一級，距上游已建的銅街子水電站11．5km。電站采用一級混合式(河床式廠房加長尾水渠)開發。電站以發電為主，兼顧灌溉，總裝機容量為480MW(4×120MW)，屬國家大(二)型規模電站。電站設計河段長約25km，落差30m，河床天然平均比降1．31‰，正常蓄水位高程 432m，額定水頭 24．5 m，設計引用流量 2203．2m3/s。

福祿鎮位于壩軸線上游約6．5km的大渡河右岸、沙灣水電站庫區中部，為福祿鎮鎮政府所在地，是全鎮政治、經濟、文化中心。城 區總面積1500畝，轄街道辦事處1個，居委會3個。水庫蓄水后，庫水回水大部分位于階地前緣及斜坡地段，福祿鎮位于Ⅰ級階地上，地面高程430．7～440m，地形平坦，水庫蓄水后，回水翹高至高程432．8m，地下水位壅高至 432．8 ～433．3m。因此，福祿鎮大部分建筑物和農田將遭受浸沒影響。當水庫正常蓄水位高程432m時，出現20a一遇洪水(相應洪水流量8800m3/s)時，回水至福祿鎮的水位將至約高程433．69～434．65m。為了滿足防洪要求，結合本工程實際情況，庫區堤防級別采用4級，設防標準為20a一遇洪水，相應洪水流量8800m3/s。為了解決防洪堤的內澇及浸沒問題，必須確定防護工程的排澇能力，設置排水設施和基礎防滲設施。

2 防護工程排澇能力的推算

由于福祿鎮防護區面積不大，不可能設專門的水文站測區域流量資料，根據防護區域內福祿水文站的實測資料，統計出1h、6h、12h三個時段的年最大暴雨資料，視資料情況插補延長后，根據《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中的公式，先推求設計暴雨，然后再由設計暴雨推求設計洪水，最終推求出防護區域的設計洪水總量，得出防護工程的排澇能力。

2．1 設計暴雨計算

對福祿水文站1970～2001年實測最大1h，6 h，24h暴雨系列進行分析，統計出設計流域暴雨分析參數見表1。考慮到福祿防護區域面積僅約1500畝，定點定面折算系數接近于1，因此，福祿防護區域直接以福祿水文站的點雨量代替設計面雨量使用，然后通過頻率計算，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線配線，推求設計流域設計暴雨，各時段設計暴雨成果見表2。

表1 設計流域暴雨分析參數表

表2 設計暴雨成果表

2．2 流域特征值

采用《四川省大渡河沙灣水電站可行性研究報告》中1/10000航測圖上量算出瓦廠溝、巖溝及福祿鎮排澇區的流域特征值，成果見表3。

表3 設計流域特征值計算成果表

2．3 支溝設計洪峰流量計算

根據福祿防護區域設計暴雨成果，采用《四川省中小流域暴雨洪水手冊》中的推理公式法推求設計洪水，其基本公式為:式中 Q為最大流量，m3/s;ψ為洪峰徑流系數;s為暴雨雨力，mm/h;τ為流域匯流時間，h;n為暴雨公式指數;F為流域面積，km2。

根據流域下墊面條件，選取產匯流參數計算推理公式中的計算系數。用推理公式計算出各頻率設計洪峰流量，其成果見表4。

表4 設計斷面各頻率洪峰流量計算成果表

2．4 支溝設計洪量計算

由設計暴雨推求設計洪水總量。洪水總量采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中的計算公式計算，即:

式中 Wp為設計洪水總量(萬m3);HTp為歷時為T(d)的設計暴雨(mm);α為徑流系數;h為徑流深(mm)。經計算，各頻率設計洪量成果見表5。

表5 各設計斷面各頻率設計洪量計算成果表

3 結語

福祿鎮防洪堤為城鎮防洪堤，根據防洪要求，結合本工程實際情況，將庫區堤防級別定為4級，設防標準為20a一遇洪水，相應洪水流量8800 m3/s。故福祿防護工程設置的排水設施排澇能力選取設計洪水洪量中設計頻率P=5%的計算成果。為避免暴雨時福祿鎮部分低洼地帶積水，位于沙灣水電站福祿防護工程區域低洼處的福祿鎮瓦廠溝溝口、巖溝溝口斷面及福祿鎮排澇塊防護工程必須滿足的排澇能力分別為199．941萬m3、39．722 萬 m3和4．722 萬 m3。