老撾Nam mat 2級水電站水文計算

宋建坤，彭 舟

(中國水利水電第十工程局有限公司勘測設(shè)計院，四川 都江堰 611830)

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老撾Nam mat 2級水電站水文計算

宋建坤，彭 舟

(中國水利水電第十工程局有限公司勘測設(shè)計院，四川 都江堰 611830)

在Nam mat 2級水電站設(shè)計中，水文測站選擇及水文成果計算關(guān)系電站的成敗。Nam mat 2級水電站的水文計算中，我們選擇了Ban Phiengluang水文站作為參政站，Ban Phiengluang水文站位于南俄河(Nam Ngum)上游右岸支流，距豐沙灣直線距離約14.1km，南俄河上源與Nam mat河接壤。經(jīng)綜合分析，水文成果較為合理、可靠。

水電站設(shè)計；水文站選擇；水文計算；水文成果

1 流域概述

Nam mat 2級水電站工程位于老撾川礦省Nonghet District的Nam mat河中下游地區(qū)，采用引水式開發(fā)，電站距Phonsavanh Town約92 km。水電站壩址位于Ban Yortxao村下游約5 km處，廠址位于Ban Vagkham村下方約1 km處的Nam mat河右岸一級階地上，壩廠相距約4.7 km。

Nam mat河發(fā)源于老撾川壙省孟坎南部，位于川壙省省會豐沙灣東部的丘陵地區(qū)。Nam mat河的大致流向是從西向東，河流基本處于山區(qū)，沿途只有零星的村莊分布，人為活動影響較小，在河流下游地區(qū)和Nam houay河匯合流向越南。

根據(jù)老撾人民民主共和國的1∶90000地形圖計算Nam mat 2級壩址的受控流域面積為1 516 km2。Nam mat河流域水系如圖1所示。

圖1 Nam mat河流域水系示意

2 基本資料

2.1 流域水文測驗

Nam mat河流域中沒有水文站和雨量站。一些水文站、雨量站和氣象站分布在南衫河、南椰河和南俄河等附近的流域中。Ban Phiengluang水文站位于南俄河Nam Ngum上游右岸支流，距豐沙灣直線距離約14.1 km，南俄河上源與Nam mat河接壤。周邊流域水文站、雨量站和氣象站的詳細(xì)情況見表1。

表1 周邊流域水文站、雨量站和氣象站

注：*表示錯過測量的降雨量、水位和流量數(shù)據(jù)系列

上文提及到的所有站都是湄公河委員會創(chuàng)建的水文站。這些水文站的所有水文數(shù)據(jù)都來自老撾國家水文局。

2.2 水文資料評估

Nam mat河附近流域中的所有水文站都位于老撾人民民主共和國的內(nèi)地，很少出現(xiàn)異常的水文現(xiàn)象；Nam mat河和附近河流流域中的植被覆蓋相對較好，河道的沉沙變化很穩(wěn)定。同時，在上述站的水文數(shù)據(jù)中并沒有發(fā)現(xiàn)不合理的現(xiàn)象。因此，可以根據(jù)當(dāng)前階段上述站中的數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析和計算Nam mat 2級水電站項目。

通過匯總類似于水文站的地理位置、受控流域面積、代表性以及數(shù)據(jù)系列長度等，將與Nam mat河、臨近的Ngum河上游的Ban Phiengluang站作為Nam mat河Nam mat 2級水電站項目的水文設(shè)計依據(jù)站，將周圍的孟梅站、班毛特站、波利坎站、班納隆站、班欣和站、萬榮站以及芒卡斯站作為水文設(shè)計參考站。

Ban Phiengluang水文站收集了1995～2014共19年的水位、流量和降雨資料。

Nam mat 2級水電站項目所處的流域沒有雨量站，只能通過老撾人民民主共和國的常年平均降雨量等值線而獲取流域的平均降雨量。為了分析降雨量等值線的可靠性，應(yīng)將孟琨站、波利坎站、北汕站以及孟梅站實(shí)際測得的常年平均降雨量與從老撾人民民主共和國降雨量等值線獲取的讀數(shù)相比較，比較結(jié)果可參考表2。

表2 附近流域?qū)嶋H測得的降雨量與降雨量等值線的比較

從表中得知：在所有站實(shí)際測得的常年平均降雨量與老撾人民民主共和國常年平均降雨量等值線中反應(yīng)出的常年平均降雨量沒有什么重大差異。表明老撾人民民主共和國的降雨量等值線在南特河和附近流域中是可靠和具有代表性的，Ban Phiengluang站作為設(shè)計依據(jù)站，它所控制流域基本沒有農(nóng)林、水土改良措施、蓄水和飲水工程以及分洪、河流改道等人類活動，所以Ban Phiengluang站的水文流量數(shù)據(jù)具有良好的一致性，并且可將這些站的數(shù)據(jù)用于Nam mat 2級水電項目的水文分析和計算。

3 壩址徑流計算

3.1 壩址的月徑流系列推算

根據(jù)1996年1月到2014年12月Phiengluang水文站中的每月徑流系列，可以通過校正面積與降雨量而確定1996年1月到2014年12月壩址的每月徑流系列，計算公式如下：

Q壩址= (P壩址/P參考站)×(F壩址/F參考站)×Q參考站

式中Q壩址——為壩址的流量，m3/s；

Q參考站——為參考站的流量，m3/s；

P壩址——為壩址的降雨量，mm；

P參考站——為參考站的降雨量，mm；

F壩址——為壩址面積1 516 km2；

F參考站——為參考站的面積715 km2

從老撾人民民主共和國年降雨量等值線獲取的電站壩址和Phiengluang水文站以上流域平均年降水量大致都在1 350 mm上下，因此降水可不作修正。由上式可將Phiengluang水文站推算至電站壩址處的1996年1月到2014年12月壩址的月徑流系列，多年平均流量39.5 m3/s。

3.2 壩址的設(shè)計徑流

由于Phiengluang水文站和nam mat 2級壩址所控制的流域面積在下墊面條件和降雨量方面比較相似，固采用水文比擬法，將Phiengluang水文站的計算成果移植到Nam mat 2級水電站項目的壩址處。同樣采用上面的面積和降雨量進(jìn)行修正，Nam mat 2級水電站項目壩址處的設(shè)計徑流成果見表3。

表3 Nam mat 2級水電站徑流設(shè)計成果

3.3 徑流結(jié)果的合理性

設(shè)計流域無水文觀測資料，Nam mat 2級電站徑流計算依據(jù)相鄰流域的Phiengluang水文站徑流推算，該站已有19年的徑流系列，對總體尚有一定的代表性，同時該站為老撾國家發(fā)布的正式整編資料，資料的精度一般比較可靠。因此，據(jù)此推算的Nam mat 2級電站的徑流成果具有一定的精度；另一方面，推算的壩址徑流成果與周邊流域有關(guān)水文站徑流成果進(jìn)行比較，在地區(qū)上徑流深自北向南增加的趨勢十分明顯，南俄河上游向下游也是明顯遞增，分析降水量的地區(qū)分布，可以看出Nam mat河和南俄河上源地區(qū)是一個地區(qū)徑流低值區(qū)(呈低槽型)，向北和向南降水均由所增加，特別是向南至南俄、南椰匯入湄公河一帶有兩個超過3 000 mm的強(qiáng)降水中心，這些都與徑流的地區(qū)分布相一致，說明壩址徑流成果屬于合理。

4 洪 水

4.1 壩址處的設(shè)計洪水

Nam mat 2級壩址的設(shè)計洪水可由Ban Phiengluang水文站的洪水成果用水文比擬的方法用下式推算：

式中Q壩址/發(fā)電站——為壩址與發(fā)電站的設(shè)計洪水平均值，m3/s；

Q參考站——為設(shè)計參考站的設(shè)計洪水流量平均值，m3/s；

F壩址/發(fā)電站——為壩址與發(fā)電站的流域面積，km2；

F參考站——為設(shè)計參考站的流域面積，km2；

n——為面積比指數(shù)。

面積比指數(shù)n參考云南南部的水文站并結(jié)合老撾人民民主共和國創(chuàng)建的洪峰平均值與洪峰面積之間的相關(guān)性，確定設(shè)計洪峰區(qū)指數(shù)。通過分析以及通過創(chuàng)建11個站的洪峰面積與洪峰平均值之間的相關(guān)性，我們可獲取洪峰面積的平均值指數(shù)約為0.70，本次設(shè)計將n值取為0.70。

鑒于作為依據(jù)站的Ban Phiengluang水文站洪水系列較短，數(shù)據(jù)的代表性不足，同時考慮到又沒有歷史洪水調(diào)查資料，計算的設(shè)計洪水成果有可能偏小，為工程安全計，對閘(P=0.2%)、廠(P=0.5%)的校核洪水分別增加20%和15%安全修正值。

關(guān)于Nam mat 2級水電站項目壩、廠址的設(shè)計洪水成果，可參見表4。

表4 Nam mat 2級水電站壩、廠址設(shè)計洪水成果

4.2 壩址洪水合理性分析

Nam mat河上游的南特電站繪制過老撾人民民主共和國北部以及云南南部在1 000年重現(xiàn)期內(nèi)的洪峰流量與最大洪水面積的相關(guān)圖，見圖2。

從圖中得知，所有站的洪峰流量與洪峰流量面積之間的相關(guān)性比較強(qiáng)，基本上分布在趨勢曲線的兩側(cè)上，并反應(yīng)出區(qū)域中不同地點(diǎn)的設(shè)計洪水結(jié)果相互一致。查詢圖中的數(shù)據(jù)Nam mat 2級水電站壩址和廠址與關(guān)系曲線比較適合。

圖2 1000年重現(xiàn)期內(nèi)最大洪水的流域面積與洪峰流量的相關(guān)示意

5 結(jié) 語

Nam mat河水文成果顯示，Nam mat 2級水電站裝機(jī)容量比原可行性研究報告擴(kuò)大1倍，多年平均發(fā)電量較原可研成果提高60%。水文計算中拋棄了原可研采用降雨法，計算結(jié)果更趨合理，因水文結(jié)果的變化，導(dǎo)致電站動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較原可研報告有較大幅度提高，報告得到了業(yè)主方的高度認(rèn)可。

2016-04-07

宋建坤(1980-)，男，河南駐馬店人，工程師，從事水電站設(shè)計工作。

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