KEWZK水電站設計洪水分析計算

程鋒華

（江西省水利水電開發(fā)有限公司,江西 南昌 330095）

1 引言

水電站工程修建可改善水資源分布不均勻問題,有利于防洪、發(fā)電、灌溉,具有顯著的生態(tài)、經(jīng)濟效益[1-3]。洪水是影響水電站設計的一個重要參數(shù),設計洪水參數(shù)的準確對水電站工程設計具有較大影響[4-6]。因此,在水電站設計前,調查區(qū)域洪水特征,確定設計洪水參數(shù)是十分必要的。

2 工程概況

KEWZK水電站為引水式電站,電站引水渠自渠首引水,引水系統(tǒng)沿河道右岸階地或坡面布置,電站廠房臨河布置,洪水對本工程產(chǎn)生的主要影響是DJEGL河河道洪峰流量對引水渠首和電站廠房的影響。廠址斷面利用莫合爾水文站的設計洪水成果,按照面積比擬法計算設計洪峰及時段洪量。引水渠首布置在DJEGL河河口以上約32 km,莫合大橋以上約150 m處,引水渠布置在河道右岸,長度10.887 km。電站廠房布置在河道右岸河漫灘上。

DJEGL河是一條東西流向的河流,由大、小50 條支流組成,其中較大的支流有5條,自東向西依次是小EBT河、大EBT河、庫爾德寧河、莫合爾河和阿克布拉克河,除阿克布拉克河在河流右岸外,其余均在左岸。DJEGL河全長約119.1 km,流域面積2185 km2（與TKS河匯合口斷面以上流域面積）,河道平均縱坡26.5‰,多年平均徑流量12.60 億m3（匯合口斷面以上）。河流在莫乎爾水文站后5 km處折向北匯入TKS河。

DJEGL河上沒有國家基本水文站,只有莫乎爾專用水文站,是與恰甫其海水利樞紐水情測報系統(tǒng)同期建立的,設立于 2004 年 ,其地理位置為東經(jīng)82°33′,北緯43°19′,從2004 年6 月開始觀測至今,根據(jù)現(xiàn)場勘查,水文站斷面河道較為順直,水位流量關系曲線較好,測量斷面完整,測驗規(guī)范,資料是可靠的。莫乎爾站以上流域面積為2165 km2,廠房以上流域面積為1711.7 km2。

3 洪水特征及歷史洪水調查

3.1 洪水成因與特征

DJEGL河發(fā)源于平均海拔4000 m左右的東部那拉提山脈,由于高山的冰川和積雪的面積較少,洪水主要由暴雨形成,主要發(fā)生在每年4 月～6 月,形成于中、低山地帶,季節(jié)性積雪融水型洪水較少。

據(jù)DJEGL河水文站5 年實測洪峰流量統(tǒng)計資料,實測這幾年最大洪峰、流量大部分發(fā)生在6 月,因此時段是一年中降水最多季節(jié)。由此分析,洪水的成因以降雨為主,以季節(jié)性融雪為輔。

3.2 歷史洪水

3.2.1 基本情況介紹

歷史洪水調查與分析河段為DJEGL河莫乎爾站及EBT溝入DJEGL河入河口,全長約48 km。在該河以上河段按照上、中、下分別布設3 個代表性水文計算斷面,斷面編號分別為A1、A2 和A3 斷面,計算斷面概況見表1。各斷面具體位置如下：

表1 DJEGL河流域水文計算斷面概況一覽表

（1）A1 斷面：位于EBT溝入DJEGL河河口下游100 m處,地理位置東經(jīng) 82°59′,北緯 43°12′；

（2）A2 斷面：位于大庫爾德寧溝入DJEGL河河口處庫爾德寧風景區(qū)DJEGL河大橋下游90 m處,地理位置東經(jīng)82°55′,北緯43°15′；上距A1斷面13.2 km；

（3）A3 斷面：位于DJEGL河莫乎爾水文站測驗斷面處,地理位置東經(jīng)82°34′,北緯43°19′；上距A2 斷面32.0 km；

DJEGL河流域計算斷面分布見圖1。

圖1 DJEGL河流域水文計算斷面分布示意圖

3.2.2 歷史洪水調查情況

YL水文水資源勘測局調查情況如下：

（1）A3 斷面（DJEGL河莫乎爾水文站）

經(jīng)調查訪問,確定本次調查所測的最高洪痕對應的洪水發(fā)生在2002年7月。

（2）DJEGL河A2斷面

大庫爾德寧溝和DJEGL河的洪水主要發(fā)生在5月～7月,只有連續(xù)下大雨才能來大洪水。2002年7月洪水最大,前一天（7月22日）大雨,第二天（7月23日）暴雨,洪水暴發(fā)。1996年5月3日幾天暴雨,洪水也較大。

（3）DJEGL河A1斷面

經(jīng)調查訪問,確定DJEGL河本次所測的最高洪痕對應的洪水也發(fā)生在2002年7月。

3.2.3 洪水計算方法及成果

根據(jù)洪水資料條件,YL水文水資源勘測局共采用四種方法對DJEGL河各斷面的設計洪峰流量進行了計算。

（1）長短系列比值法推求設計洪峰流量；

（2）區(qū)域洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法推求設計洪水；

（3）洪峰流量模數(shù)法推求設計洪水；

（4）調蓄經(jīng)驗單位線計算設計洪水。

采用多種方法進行計算,因資料條件和分析計算的方法不同,其設計成果也有一定的差距,推薦地區(qū)洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法推求的結果,見圖2。

圖2 各水文計算斷面推薦采用設計洪峰流量

3.3 莫乎爾水文站洪水計算

莫乎爾水文站只有5年的洪峰、洪量資料實測值見表2,因此需利用恰甫河洪峰和洪量的CV值和倍比值。恰甫河恰甫站有實測完整的連續(xù)洪峰、一日洪量、三日洪量、七日洪量,收集到洪峰、洪量系列資料52年,其中包括了大、中、小洪水,資料系列具有較好的代表性,計算結果見表2。

表2 莫乎爾水文站洪水計算結果

計算參證站仍采用恰甫河恰甫站。 參證站和計算站洪峰、洪量參數(shù)統(tǒng)計見表3。

表3 參證站和計算站洪峰、洪量統(tǒng)計表

根據(jù)上表,利用長短系列法,計算得莫乎爾站多年平均洪峰流量為240 m3/s,多年平均最大一日洪量為18.08×106m3,最大三日洪量為44.25×106m3,最大七日洪量為86.40×106m3。

根據(jù)上述兩種計算洪水的方法,比較發(fā)現(xiàn)這兩種方法計算的洪峰結果比較接近,考慮到洪水調查有一定的局限性,因此本次采用長短系列法的計算結果,通過上述的比較,認為這種方法計算的結果是可靠的。

3.4 計算成果分析

通過上述計算結果可知,莫乎爾站各保證率下洪峰計算結果比YL水文水資源勘測局計算結果偏小,見表4。

表4 計算結果比較表

4 工程場址洪水計算

擬建電站引水口處斷面在A2 斷面附近,其設計洪水以莫乎爾站作為參證站進行面積比擬法計算,其中洪峰流量面積指數(shù)采用0.67,洪量面積指數(shù)采用1。結果見表5。

表5 縮放比例結果表

發(fā)電廠房處的洪峰成果見表6。

表6 縮放比例結果表

DJEGL河洪水計算是在缺少洪水實測資料基礎上,利用附近河流上的水文站斷面實測資料推求出來的,推求結果的準確性還要進一步證實,隨著莫乎爾站洪水資料增長,計算結果會更加準確,本次設計洪水結果能夠滿足本階段要求,結果是合理的。

5 結論

KEWZK水電站工程建設旨在改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境條件,并提供清潔能源。為了保證水電站工程建設的安全,通過收集水文站洪水參數(shù),分析了流域洪水特征,確定了工程廠址區(qū)的洪水參數(shù),可為工程設計提供參考。