Kiubo瀑布景觀最小流量分析

余揚(yáng) 中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司

1.KIUBO瀑布概述

Kiubo瀑布位于盧菲拉河中游，昆代隆古國(guó)家公園西北，地理位置介于東經(jīng)24°24'38.6"～26°52'40.4"、南緯10°50'13.7"～8°28'1.6"之間。瀑布位于盧菲拉河左岸基尤博鎮(zhèn)和右岸穆薩比拉鎮(zhèn)之間。瀑布天然落差約35m，瀑布幕寬約200m。

瀑布上游河道多年平均流量多年平均徑流180m3/s，最枯月月平均徑流76m3/s。

根據(jù)剛果（金）國(guó)家環(huán)保規(guī)定，電站開(kāi)發(fā)應(yīng)按照多年平均流量的10%下放生態(tài)流量，即18m3/s。

圖1 景觀瀑布落差和每米寬需水量關(guān)系圖

表1 查算法計(jì)算瀑布景觀流量

2.Kiubo瀑布幕寬需水量測(cè)算

2.1 Kiubo瀑布水流查算

結(jié)合文獻(xiàn)，采用查算法和經(jīng)驗(yàn)法分別計(jì)算綜合分析后確定合理的Kiubo瀑布需水量，對(duì)Kiubo瀑布的流量進(jìn)行驗(yàn)證。

2.1.1 查算法

為確保瀑布幕寬具有足夠水量下泄，選取Kiubo瀑布分析幕寬需水量，因其寬度（高差35m，寬200m）已經(jīng)超過(guò)園林設(shè)計(jì)瀑布景觀用水量查算表限值，所以應(yīng)對(duì)原查算表進(jìn)行展延：繪制瀑布落差和每米寬需水量關(guān)系圖（見(jiàn)圖1），建立冪函數(shù)相關(guān)方程，利用該方程進(jìn)行延長(zhǎng)。

表2 日本/中國(guó)經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算瀑布景觀流量

依據(jù)上圖中冪函數(shù)方程，對(duì)應(yīng)Kiubo 瀑布每米寬需水量為0.018m3/s，則最小總寬需水量為3.2m3/s。

2.1.2 經(jīng)驗(yàn)法

一是日本經(jīng)驗(yàn)法：瀑布高2m，以每米寬流量0.0083 m3/s為宜，據(jù)此推算Kiubo瀑布需水量為1.66m3/s。二是國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)法：以每秒每延長(zhǎng)0.005～0.01 m3/s為宜，據(jù)此推算Kiubo瀑布需水量為2.0m3/s。

根據(jù)上述計(jì)算，瀑布最小景觀流量為3.5m3/s，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)保生態(tài)要求，選取18m3/s為Kiubo瀑布的最小下放流量。

3.瀑布景觀規(guī)模計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)資料，瀑布景觀的水力計(jì)算和瀑布形狀，規(guī)模相關(guān)。瀑布的規(guī)模主要由瀑布落差、寬度和形態(tài)決定。懸掛式按落差區(qū)分，大于3m落差為大型瀑布，其水流跌落過(guò)程中受空氣阻力影響會(huì)造成水流破裂。為保證景觀，瀑布瀑身厚度建議不小于3mm，其中懸掛式瀑布瀑身厚度與瀑布?xì)鈩?shì)之間的關(guān)系見(jiàn)下表，而折線型瀑布所需的瀑身最小厚度為懸掛瀑布瀑身厚度的一半。

以此為依據(jù)，本次按照總寬需水量為18m3/s，計(jì)算Kiubo瀑布規(guī)模見(jiàn)表4。

綜合上述分析，計(jì)算得到Kiubo瀑布的景觀流量均在生態(tài)流量18m3/s 的控制范圍內(nèi)，滿足環(huán)保和景觀需要。因此，采用生態(tài)流量18m3/s可以保證瀑布景觀需求。

表3 落差大于3m，跌落方式、瀑身厚度之間關(guān)系參考值

表4 瀑布厚度計(jì)算表

4.結(jié)論

作為國(guó)際水電站開(kāi)發(fā)必須考慮的因素之一，減少對(duì)原生環(huán)境的影響往往至關(guān)重要。Kiubo瀑布具備良好的電站開(kāi)發(fā)潛力以及旅游價(jià)值，對(duì)帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)具有很好的促進(jìn)作用，本文結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)保生態(tài)流量、瀑布幕寬需水進(jìn)行分析計(jì)算，綜合確定Kiubo瀑布生態(tài)需水量為年均18m3/s，可在保障電站效益的同時(shí)保障瀑布景觀。