南椏河栗子坪水電站設計洪水計算

朱　禎，　侯 小 波

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都　610072)

南椏河栗子坪水電站設計洪水計算

朱禎，侯 小 波

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：在水電站設計洪水地區組成研究中常采用頻率組合法，即分析計算上游與設計斷面同頻率(區間相應)或區間與設計斷面同頻率(上游相應)等情況下設計斷面的設計洪水成果。在南椏河栗子坪水電站設計洪水計算中，采用常規方法計算受上游水庫影響的設計洪水比較復雜。針對這種情況，提出了適用于較小流域受上游水庫影響的設計洪水計算的簡易方法，可供相關技術人員參考和借鑒。

關鍵詞：設計洪水；設計洪水地區組成；栗子坪水電站；計算

1概述

南椏河系大渡河右岸一級支流，發源于四川省甘孜藏族自治州九龍縣牦牛山東麓，分南、北兩源，北源為勒丫河，南源為石灰窯河，兩源于兩岔河匯合后始稱南椏河。南椏河干流大致自西南向東北流，在栗子坪鄉先后從右岸納入孟獲城河和阿魯倫底河，在回隆鄉涼橋右岸處有竹馬河加入，于石棉縣城注入大渡河。河道全長78km，集水面積1 200km2。

栗子坪水電站閘址位于石棉縣栗子坪鄉南椏村，集水面積為387km2，廠址位于石棉縣栗子坪鄉，集水面積為754km2。該電站于上游冶勒水電站建成后修建。

該電站水文分析計算涉及的站點有南椏河、南瓜橋、冶勒及安寧河上的安寧橋。

2設計洪水

2.1暴雨洪水特性

南椏河冶勒以上流域屬安寧河上游暴雨區的波及地帶，洪水由降雨形成。6～9月受西南季風控制，來自南海和孟加拉灣的水汽與北部高原南下的冷空氣在本流域上空遭遇，產生降雨。由于地勢較高，暴雨強度不大，一般籠罩范圍也較小，加之巖石風化嚴重，裂隙發育，植被較好，降雨時截流及下滲水量增加，致使洪峰流量相對不大；但因山高坡陡，匯流快，洪水過程呈陡漲陡落。

一次降雨過程一般在24h以內，主要集中在6h左右，形成歷時約1d的單峰洪水過程，兩次連續降雨形成約3d的雙峰洪水過程。根據南瓜橋站35a資料的統計，年最大流量一般發生在6～9月且集中在7、8、9 3個月，最早出現在5月28日(1970年)，最晚出現在9月23日(1963年)。

圖1　楠椏河流域水系示意圖

2.2南瓜橋站的設計洪水

2.2.1歷史洪水

南瓜橋水文站河段的歷史洪水按大小序位計有1863年、1909年、1919年、1934年四次。1863年首大歷史洪水的重現期無法合理確定，該年至1909年間無法確定是否發生大于或與1909年同級的洪水，故1909年的洪水只能作為1909年以來的首大歷史洪水，重現期為88a(1909年至1996年)；1919年、1986年、1934年分別為1909年以來的二大、三大、四大歷史洪水，重現期為44、29、22a。因1986年實測大洪水的洪量在實測系列中不屬于首大，故在計算時不提出實測系列，將1934年洪水相應各時段洪量排位于1919年之后，重現期為29a。1954年洪水的最大24h、3d、5d、7d洪量在實測系列中為首大，且與1934年洪量接近，故提出作特大值處理，排位于1934年之后，重現期為22a。

2.2.2洪水系列還原計算

筆者對受大洪溝排洪及南椏河三級電站發電影響的南椏河洪水系列進行還原。

2.2.3洪水系列插補延長

南瓜橋站缺測的1961年、1962年、1979～1984年年最大洪峰流量無插補條件。據調查，這些年的洪水屬一般量級，故不再插補。分別按照面積比的2/3和1次方并根據南椏河站1954～1959年年最大洪峰流量、年最大24h、3d、5d、7d洪量推算南瓜橋站1954～1959年年最大洪峰流量、年最大24h、3d、5d、7d洪量。

2.2.4頻率計算

2.3栗子坪電站設計洪水

分別采用面積比的2/3、0.85、0.9次方并將南瓜橋站設計洪峰流量及3 d、7 d洪量推算至冶勒電站壩址、栗子坪電站閘、廠址及冶勒至栗子坪電站閘、廠址區間。栗子坪電站天然情況下的設計洪水成果見表2。

因其上游冶勒電站已經建成，故栗子坪電站閘、廠址洪水實際上是由冶勒電站泄洪流量和相應區間流量組成。因此，需要研究設計洪水的地區組成。

表1　南瓜橋站設計洪水成果表

表2　栗子坪電站天然設計洪水成果表

設計洪水地區組成的計算方法通常有典型年法和頻率組合法，筆者根據多年地區洪水組成計算經驗，提出了第三種方法，即：簡便算法。該方法在計算設計洪水地區組成時，假設上游、區間與設計斷面均發生同頻率洪水，適用于較小流域。鑒于典型年法對資料條件要求較高，不適合在本流域使用，故筆者僅對頻率組合法和簡便算法進行描述。

(1)頻率組合法。

頻率組合法需根據上、下游及區間洪水的遭遇情況分別研究區間與栗子坪水電站同頻率、冶勒水電站以上相應及冶勒水電站以上與栗子坪水電站同頻率、區間相應兩種情況下的設計洪水。限于篇幅，筆者僅以區間與栗子坪水電站閘、廠址設計洪水同頻率、冶勒水電站以上相應為例。

根據栗子坪水電站閘、廠址及冶勒至栗子坪水電站閘、廠址區間天然設計洪水成果并考慮傳播時間后推求出冶勒水電站以上相應的設計洪水成果及設計洪水過程。

采用冶勒水電站相應設計洪水過程，根據擬定的調洪原則和起調水位進行調洪計算，將其下泄流量過程錯開傳播時間后與區間流量過程疊加，得出栗子坪電站閘、廠址設計洪水過程線，取其洪峰流量作為栗子坪電站受冶勒電站調洪后的設計洪峰流量。采用頻率組合法計算得到的栗子坪電站閘、廠址設計洪水成果見表3。

表3　栗子坪電站閘、廠址設計洪水成果表(頻率組合法)

(2)簡易方法。

通過在一些小流域的實踐證明，區間與上游發生同頻率洪水的幾率相當大，因此，繼續采用頻率組合法具有一定的局限性，可能對工程不利。

鑒于此，簡易方法僅考慮冶勒電站壩址以上及區間均與栗子坪電站閘、廠址同頻率的情況，同時省去了上游或區間相應洪水的推求，簡化了計算過程。

與頻率組合法相同，簡易方法對洪水過程錯峰疊加，得出栗子坪電站閘、廠址設計洪水過程線，取其洪峰流量作為栗子坪電站受冶勒電站調洪后的設計洪峰流量。采用簡易方法計算得到的栗子坪電站閘、廠址設計洪水成果見表4。

3討論

表4　栗子坪電站閘、廠址設計洪水成果表(簡易方法)

栗子坪電站設計洪水計算采用常規方法考慮的組合情形較多，并需要反演出各相應洪水過程，操作比較復雜。由于水庫調洪影響(上游冶勒水庫正常蓄水位起調，來水量小于泄流能力時無調節，來水量大于泄流能力時，以泄流能力泄流)，采用簡易方法僅考慮了一種組合情形，并將計算過程有效簡化，其計算的小頻率洪水與常規方法計算的結果相差無幾；而較大頻率洪水則較常規方法要大。在類似南椏河這種面積較小的流域，區間與上游發生同頻率洪水的幾率相當大，采用常規方法計算設計洪水成果對工程來說可能偏于不安全，而簡易方法計算的成果更為合理，值得引起注意。除栗子坪電站以外，我院在其他小型電站設計洪水地區組成分析計算中也已采用上述的簡易方法，效果較好，如寶興河民治電站等。

4結語

筆者認為：類似南椏河這樣的小流域，計算受上游水庫影響的設計洪水采用區間、上游與設計斷面同頻率的方法簡化計算是可行的，甚至是必要的。

參考文獻：

[1]能源部,水利部.水利水電工程設計洪水計算手冊[M].北京:中國水利水電出版社,1995.

[2]劉畫眉.設計洪水地區組成計算方法研究及應用[D].武漢大學,2005.

[3]邵利萍.無資料小流域洪水疊加計算方法初探[D].浙江大學,2009.

朱禎(1974-)，男，甘肅靖遠人，室主任，高級工程師，碩士，從事水文分析計算及水情自動測報系統設計工作；

侯小波(1985-)，男，四川宜賓人，工程師，碩士，從事水文分析計算工作.

(責任編輯：李燕輝)

蘇布雷電站2號機肘管順利吊裝

4月3日，由中水五局公司EPC模式總承包建設的科特迪瓦最大水電站——蘇布雷水電站廠房2號機組尾水肘管順利啟動安裝。蘇布雷水電站位于科特迪瓦西部，工程采用EPC總承包管理模式，目前是科特迪瓦最大的水電站工程。蘇布雷水電站最大壩高20m，大壩全長4.5km，水庫總庫容8 300萬m3，總裝機容量27萬kW。蘇布雷水電站將會創造近5 000個工作機會，包括數百個長期性崗位。同時，還建設醫院、學校等基礎設施，蘇布雷水電站將造福當地百姓，促進旅游業的發展，改善科特迪瓦以火電為主的電力能源結構，提供更多的清潔能源，推動地方經濟的發展。廠房及金屬結構施工是決定著蘇布雷水電站樞紐發電的關鍵工程，為實現提前發電目標，該項目部對廠房混凝土、金結與機電施工精心組織、合理規劃，在3月3日為1號機組尾水肘管提供安裝作業面后，短短一個月時間內，又快速完成2號機組肘管下一期混凝土及預埋件施工，為2號機組尾水肘管現場拼裝與焊接提供作業面，有效確保主廠房施工進度。這次吊裝的第一節肘管寬16.7m，高4.1m，重量約為9t，采用門機吊裝就位。

收稿日期:2014-12-12

文章編號:1001-2184(2015)03-0071-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV12;TV7;TV122;[TV123]

作者簡介: