府谷清水川煤電一體化電廠三期工程防洪評價

藺艷琴，趙彥平

（1.陜西省府谷縣防汛抗旱指揮部辦公室，陜西 府谷 719499，2.陜西省府谷縣水利水保工作隊，陜西 府谷 719499）

1 概況

府谷清水川煤電一體化電廠項目總裝機規模4600MW，分三期建設。本次三期2×1000MW電廠擴建工程位于府谷縣境內馮家塔井田，在二期工程東南側的預留場地上進行擴建（即二期擴建端廠址）。廠址距入黃口約5 km，距上游清水水文站約11 km。根據設計資料，規劃面積約60 hm2。工程采用“煤電一體化”建設模式，采用黃河地表水生產，設計防標準為100年一遇。計劃于2019年12月第1臺機組投產，2020年3月第2臺機組投產。項目區位于清水川下游段，為了確保項目安全建設，需對其防洪情況進行評價。

2 河道演變分析

2.1 水文氣象特征

項目區屬中溫半干旱大陸性季風氣候，多年平均降水量453.5mm，年平均蒸發量1192.2 mm。降水量年內、年際分布不均，且多以暴雨形式出現。清水川屬季節性河流，雨季暴漲，旱季斷流。河川徑流年內、年際變化較大，并具有“雙汛型”（“春汛”和“夏汛”）特征。

2.2 河道及防洪現狀

清水川屬黃河右岸一級支流，府谷縣境內流長47 km，流域面積567 km2。項目區所在清水川河段兩岸塬面相對寬闊平坦，河床寬淺、平坦，河寬為120~200 m，水面寬3~5 m，水流居中，水深約15 cm。經現場查勘，已建堤防工程包括一期、二期整個廠區及三期廠址的約2/3段，剩余段為府墻公路既有路堤，與防洪堤自然順接，目前尚未砌護。清水川電廠東側的山洪沖溝直對本期廠區，擬在靠山側設截洪溝導引洪水穿過防洪堤瀉入清水川，設計標準采用100年一遇洪水。

2.3 河道演變分析

根據歷史資料，清水川主要有以下特點：河道水流受到兩岸山體和階地的制約，自由活動余地較小；由于支流洪水較小，對主流頂沖作用較小，不影響主流流向；河段內存在多處對河流水勢起控導作用的山體和陡岸，能使水流長期在這里坐彎，形成相對穩定的河段。因此，清水川河道多年來未出現過大的擺動，河床變形相對緩慢，河床穩定性相對較好，河勢基本穩定。

3 洪水影響分析

3.1 設計洪水分析計算

項目區上游11 km處為清水川清水水文站，本次收集了清水水文站1977~1995年共19年的洪峰流量資料系列。與清水川東北相鄰的皇甫川流域上的皇甫水文站控制集水面積3175 km2，本次收集了皇甫水文站1953~2015年共63年的洪峰流量資料系列。現采用四種方法分析項目區所在河段的百年一遇設計洪峰流量：

（1）采用清水水文站資料系列的P-III型頻率曲線適線法

將清水水文站1977~1995年年最大洪峰流量組成系列，采用皮爾遜III型曲線，以矩法計算各站洪水統計參數的初始值，用離差平方和準則進行參數優化，再經目估適線進行調整，求得清水站不同頻率洪峰流量成果。根據確定的統計參數，采用皮爾遜III型理論頻率曲線進行經驗適線，原則是在適度考慮使理論頻率曲線通過大小水經驗點距的中心位置的基礎上，側重考慮使曲線與上、中部較可靠的較大洪水點距吻合，且絕對誤差相對最小，以克服均值代表性問題。根據計算的清水站設計洪峰流量成果，采用面積比擬法，求得項目區所在河段百年一遇設計洪峰流量，見表1。

（2）對清水站資料系列插補延長的P-III型頻率曲線適線法

由于清水水文站的實測資料系列較短，現采用皇甫站同期實測資料進行洪峰流量的插補，即以清水站1977~1995年年最大洪峰流量和皇甫站同期數據建立相關關系，以延長清水站洪峰系列至2015年，使其具有1953~2015年連續的63年洪峰流量資料系列。兩站同期洪峰流量相關關系式如下：Q清水=0.21Q皇甫+285.52，相關系數為0.74。采用經過插補延長后的清水水文站洪峰流量資料系列，方法同上，求得清水站不同頻率洪峰流量成果，再采用面積比擬法，求得項目區所在河段百年一遇設計洪峰流量，見表1。

（3）采用皇甫水文站資料系列的P-III型頻率曲線適線法

將皇甫水文站1953~2015年年最大洪峰流量組成系列，將1989年發生的11600 m3/s洪峰及1972年發生的8400 m3/s洪峰作為特大洪水對待，其余均按常規洪水對待，方法同上，求得皇甫站不同頻率洪峰流量成果，再采用面積比擬法，求得項目區所在河段百年一遇設計洪峰流量，見表1。

（4）利用暴雨資料進行計算

根據榆林地區水文手冊上的綜合經驗公式：

式中：QN為重現期為N的洪峰流量（m3/s），6100；CN為重現期為N的地理參數，0.98；h6為重現期為N的設計流域6h面雨量（mm），118.42；f為流域形狀系數為流域長度（km），72。F 為匯水面積（km2），861；β、ε、n 為經驗指數，0.87，0.08，0.7。

經計算，廠址河段百年一遇設計洪峰流量為6100 m3/s。

表1 洪峰流量頻率計算成果表

3.2 右岸支流洪水及廠區山洪分析

根據《陜西銀河府谷電廠工程河勢分析及防洪影響評價報告》（2013年審批），其廠址斷面百年一遇設計洪峰流量為4800 m3/s。當發生百年一遇洪水時，支流匯入清水川的洪峰流量為86 m3/s，所占比列不到1.8%，對清水川的洪水不會造成頂托，反而是清水川主流會對支流造成頂托作用。因此，支流洪水對清水川河道洪水影響可以忽略不計。清水川電廠項目已修建及本期規劃修建的截排洪溝，將山洪引至清水川河道，百年一遇標準下，山洪洪峰流量為28 m3/s，僅占河道洪峰流量的1%。綜上所述，由于支流流量及山洪流量均相對較小，影響甚微，所以，本次評價不考慮此部分流量對項目區河段設計洪峰流量的影響。

3.3 設計洪水流量計算成果及對比與選用

將本次計算成果與《陜西銀河府谷電廠工程河勢分析及防洪影響評價報告》成果進行對比（見表2）可知，由皇甫站資料系列及暴雨資料推求的設計洪水成果偏高，由清水站資料延長后得到的設計洪水成果偏低，由清水站資料系列求得的設計洪水與《評價報告》的成果較接近，因此，綜合考慮，本次設計洪水流量采用清水站資料系列的頻率計算成果，即廠址段河道100年一遇設計洪水流量為4900 m3/s。

表2 廠址河段百年一遇設計洪水計算成果比較與選用

3.4 設計洪水位分析計算

清水川電廠一期、二期工程廠址占用了部分河灘，壓縮了河道天然狀態下的過水斷面。本次實測了六個現狀典型斷面進行設計洪水位計算，其中，1#、2#、3#、4#、6# 斷面左岸均為現狀堤防，5#斷面左岸為府墻公路既有路堤，即自然岸坎。根據確定的河道糙率、水面比降及實測斷面，采用曼寧公式，分別計算出1#、2#、3#、4#、5#、6#斷面100年一遇設計流量對應的設計洪水位分別為860.36 m、860.02 m、859.06 m、858.94 m、857.56 m、855.04 m。

3.5 堤頂高程復核

根據實測現狀斷面資料，1#斷面左岸堤防堤頂高程862.10m，2#斷面為861.00 m，3#斷面左為860.00 m，4#斷面為860.00 m，5#斷面左岸路堤高程為859.00 m，6#斷面左岸堤頂高程858.00 m。根據《公路工程水文勘測設計規范》的規定，經計算，當發生百年一遇設計洪水時，波浪爬高為0.55 m，風壅增水高度為0.012 m；安全加高為0.5 m，得到堤頂超高為1.062 m。由設計水位計算成果，1#斷面百年一遇水位為860.36 m，設計堤頂高程為861.42 m，低于現狀高程0.68 m；2#斷面百年一遇水位為860.02 m，設計堤頂高程為861.08 m，高于現狀高程0.08 m；3#斷面百年一遇水位為859.06 m，設計堤頂高程為860.12 m，高于現狀高程0.12 m；4#斷面百年一遇水位為858.94m，設計堤頂高程為860.00 m，與現狀高程一致；5#斷面百年一遇水位為857.56 m，設計堤頂高程為858.62 m，低于現狀高程0.38 m；6#斷面百年一遇水位為855.04 m，設計堤頂高程為856.10 m，低于現狀高程1.90 m。

4 洪水影響評價

4.1 與防洪標準、有關技術及管理要求的適應性分析

根據《防洪標準》（GB50201-2014）及中華人民共和國電力行業標準《電力工程水文技術規程》（DL/T5084-2012），本次清水川煤電一體化電廠三期2×1000MW擴建工程設防標準為100年一遇，與堤防工程設防標準一致，滿足要求。

4.2 對河道行洪的影響分析

經計算復核，當發生百年一遇設計洪水4900 m3/s時，廠址區河段2#斷面和3#斷面處堤防高程低于設計高程，不滿足要求，即現狀堤防不滿足百年一遇設計洪水的安全高程；4#斷面處堤防高程與設計堤頂高程一致，是安全的；1#、5#、6#斷面處路堤高程高于現狀高程，也是安全的。

4.3 對河道防洪搶險的影響分析

項目區所在河段位于清水川下游段，受兩岸地形制約，河勢基本穩定。因此，項目建設對河道河勢不會產生影響。廠區南側為府墻公路，其路堤即為清水川左岸堤防，當汛期防洪搶險時，府墻公路便可作為防汛搶險通道。因此，項目建設不會對防汛搶險產生影響。

4.4 對第三人合法水事權益的影響分析

廠址區所在河段有村民自建的小型給排水工程，本項目建設對其影響較小；除此之外，兩岸無已建、在建的其他取水、排水工程。因此，項目建設不存在對其他第三人合法水事權益的影響。

5 結語

清水川煤電一體化電廠三期項目采用100年一遇洪水設計標準，符合國家《防洪標準》要求，項目區河勢基本穩定。經分析計算，100年一遇設計洪水洪峰流量為4900 m3/s，現狀條件下，1#、2#、3#、4#、5#、6# 斷面百年一遇設計洪水位分別為860.36 m、860.02 m、859.06 m、858.94 m、857.56 m、855.04 m。經復核，除2#、3#堤防斷面需要加高加固外，其它堤段均滿足防百年一遇防洪要求。為滿足河道安全行洪，建議對已建堤防進行加高，且應加高至設計堤頂高程；對堤防的損毀部分應采取加固措施；對未修建部分，應至少修建至清水川電廠廠區下游100 m范圍處，且應符合設計堤頂高程。