導(dǎo)語：水電站洪水設(shè)計(jì)分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

古田溪是閩江下游北岸支流之一，全河分四級(jí)開發(fā)，一級(jí)水電站控制集水面積1325km2，占全流域的78.4%，總庫容6.4億m3，為年調(diào)節(jié)水庫，二級(jí)龍亭水電站，三級(jí)高洋水電站，四級(jí)寶湖水電站，集水面積分別為1551km2、1697km2和1722km2，庫容甚小均為日調(diào)節(jié)水庫。一級(jí)水庫對(duì)于各個(gè)梯級(jí)的發(fā)電、防洪起著舉足輕重的作用，是設(shè)計(jì)洪水復(fù)核的重點(diǎn)。

一級(jí)水電站建于1959年，至今已40多年了。隨著時(shí)間的推移，各個(gè)水文站積累了一大批觀測資料和梯級(jí)水庫運(yùn)行紀(jì)錄，情況也發(fā)生了很大變化。為確保水庫的防洪安全和提高防洪、發(fā)電效益，研究提高汛限水位的可行性，于是提出了對(duì)梯級(jí)電站設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行復(fù)核的工作。本次設(shè)計(jì)洪水的復(fù)核，包括洪水資料可靠性、代表性、一致性審查、特大洪水論證與處理、設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算、設(shè)計(jì)洪水過程線推求和成果可靠性分析等。

1.資料的審查

水文資料是水文分析計(jì)算的依據(jù)，它直接影響著此次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的精度、可靠性，是設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的基礎(chǔ)。該項(xiàng)工作包括資料的可靠性、代表性和一致性審查三個(gè)方面

1.1資料可靠性分析

古田溪一級(jí)水庫以上有大橋、前垅、達(dá)才、錢板、平湖（源里）等5個(gè)水文站和十五個(gè)雨量站。資料每年按規(guī)范要求整編和送福建省水文總站匯審，具有良好精度。建庫后，電廠對(duì)一級(jí)水庫庫水位、泄洪、發(fā)電、下游水位、入庫站流量均有系統(tǒng)完整的觀測記錄，因此用水量平衡法反算入庫洪水，是可靠的。

關(guān)于古田溪?dú)v史特大洪水調(diào)查先后進(jìn)行過兩次，第一次是1954年7月水電總局101工程勘測隊(duì)開展的，沿溪測量了1952年特大洪水痕跡，同時(shí)還調(diào)查了1948年洪水。第二次是1956年9月上海院會(huì)同古田水文站進(jìn)行的，調(diào)查和推算了1952、1931、1948年特大洪水。1964年上海院最后確認(rèn)一級(jí)水庫壩址1952、1931、1948年特大洪水洪峰流量依次為4200、3430、3170m3/s，估計(jì)1952年洪水重現(xiàn)期約為80~200年，1931年約為30年，1948年屬一般洪水。1964至今36年來尚未發(fā)生比1931年更大的洪水，因此，可將1952年的洪水重現(xiàn)期認(rèn)定為116-236年，平均約為180年；1931年約為60年。特大洪量的重現(xiàn)期難于調(diào)查，除一天洪量與洪峰流量關(guān)系密切可認(rèn)為與洪峰同頻率外，其它洪量重現(xiàn)期均難以確定，從安全考慮將作一般洪水看待。

1.2資料一致性分析

根據(jù)防洪計(jì)算要求，設(shè)計(jì)洪水應(yīng)為建庫條件下的入庫洪水，對(duì)此進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，推求設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位。因此必須把1931、1946~1958年建庫前的實(shí)測壩址洪水和1959年建庫后實(shí)測的庫水位、泄流、發(fā)電資料全部轉(zhuǎn)換為入庫洪水，以保證洪水系列的一致性。壩址洪水轉(zhuǎn)換，參照華東院1987年研究成果，入庫洪水與壩址洪水的洪峰流量、一天洪量、二天洪量、四天洪量的比值分別為1.16、1.04、1.00、1.00，按此將建庫前實(shí)測的壩址洪水轉(zhuǎn)換為入庫洪水。建庫后的入庫洪水，按照下述水量平衡方程反算：

式中是時(shí)段的平均凈入庫流量（即已扣除了水庫的蒸發(fā)、滲漏損失），取1小時(shí)；、分別為時(shí)段初、末的蓄水容積，由庫水位紀(jì)錄查庫容曲線求得；為溢洪道泄流和發(fā)電流量之和，分別由泄流記錄和發(fā)電負(fù)荷紀(jì)錄計(jì)算。

1.3資料代表性分析

一級(jí)水庫洪水系列具有1946~1958年的實(shí)測流量記錄和1959年至今反算的入庫洪水，洪水系列長達(dá)50多年，如圖1所示，包括多個(gè)豐枯周期性變化（每個(gè)周期約11年左右），并有可靠的歷史特大洪水資料，具備了良好的代表性要求。

以上表明，一級(jí)水庫洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算要求，可以采用由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水。

圖1多年洪峰流量變化過程

2．設(shè)計(jì)洪峰洪量計(jì)算

2.1洪水頻率分析

古田溪一級(jí)水電站為二級(jí)工程，按規(guī)范確定大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，即p=1%；校核標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇，p=0.1%。

按規(guī)范要求，考慮特大洪水作用，對(duì)一級(jí)水庫入庫洪峰、洪量系列按統(tǒng)一樣本法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，按矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)—均值、Cv和Cs，分布函數(shù)選用P-Ⅲ型，最后以適線法確定理論頻率曲線，如圖2為洪峰流量的理論頻率曲線，得設(shè)計(jì)洪峰、洪量見表1：

表1古田溪一級(jí)水庫入庫洪水頻率計(jì)算成果表

項(xiàng)目

成果名稱

洪峰流量

Qm(m3/s)

洪量W（106m3）

一天

二天

四天

統(tǒng)計(jì)參數(shù)

均值

1719

66.1

91.3

122.6

Cv

0.49

0.46

0.45

0.43

Cs/Cv

3.5

線型

P-Ⅲ

設(shè)計(jì)值

頻率

（%）

0.1

6370

229

310

399

1

4622

169

229

298

圖2一級(jí)水庫洪峰流量理論頻率曲線

3.設(shè)計(jì)洪水過程線推求

采用典型洪水同頻率控制放大法推求設(shè)計(jì)洪水過程線，即首先選擇典型洪水，然后按推求的設(shè)計(jì)洪峰、洪量對(duì)典型洪水進(jìn)行放大。

古田溪屬山溪性雨洪河流，洪水由暴雨形成，溪水源短流急，暴漲暴落，降雨分布常常不均勻，洪水峰型以雙峰和多峰居多。年最大洪水發(fā)生在3~10月，以5月下旬至7月中旬和9月居多，前者多為鋒面雨，后者常為臺(tái)風(fēng)雨。根據(jù)洪水特性和工程設(shè)計(jì)要求，從一級(jí)水庫實(shí)測資料的入庫洪水中，選擇了前八位的大洪水年份，即1966，1990，1977，1988，1968，1974，1982和1992年的洪水過程進(jìn)行比較分析，最后從中選擇了兩個(gè)典型：(1)1966年9月洪水發(fā)生時(shí)間比較靠后，地區(qū)分布上主要來源于上游，是晚期大洪水典型；(2)1992年7月5日~9日洪水，屬多峰型洪水，峰、量都很大，尤其洪量無論在一級(jí)水庫還是在區(qū)間均居第二位，地區(qū)分布上區(qū)間較大，是主汛期大洪水典型。據(jù)以往分析，對(duì)一級(jí)水庫防洪起決定作用的是設(shè)計(jì)洪峰和一天洪量、二天洪量、四天洪量，因此以設(shè)計(jì)洪峰、一天洪量、二天洪量和四天洪量為控制，分段放大典型洪水過程線，在保持時(shí)段設(shè)計(jì)洪量不變的條件下進(jìn)行修均，即得某種典型計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水過程線（見圖3、圖4,）。

圖3設(shè)計(jì)洪水過程線(66年9月型)

圖4設(shè)計(jì)洪水過程線(92年7月型)

4.結(jié)論

從以下幾個(gè)方面看，此次復(fù)核計(jì)算成果是比較合理可靠的，可作為下一步研究提高汛限水位可行性時(shí)調(diào)洪計(jì)算的依據(jù)。

1、實(shí)測洪水從1946-1999年，歷時(shí)54年，超過洪水設(shè)計(jì)規(guī)范要求的不低于30年的要求，并有豐富可靠的洪水調(diào)查成果，為正確計(jì)算奠定了牢固的基礎(chǔ)；

2、古田溪屬典型山區(qū)性河流，洪水陡漲陡落，其洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)Cv隨統(tǒng)計(jì)時(shí)段增長而逐漸減小，符合洪水變化的一般規(guī)律；設(shè)計(jì)洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)——均值、（=W/T,W為歷時(shí)T的洪量）、Cv、Cs/Cv隨統(tǒng)計(jì)歷時(shí)的變化，均有很好的規(guī)律性；

3、各頻率曲線綜合在一張圖上，彼此協(xié)調(diào)，不會(huì)出現(xiàn)相互交叉現(xiàn)象；

4、與上下游及相鄰流域洪水頻率分析成果比較，一級(jí)水庫的設(shè)計(jì)洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)與相關(guān)線（地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式）配合緊密，符合洪水的地區(qū)變化規(guī)律。

5、與1987年、1993年洪水復(fù)核成果相比（見表2），雖稍有偏大，但相差甚微，說明成果是相當(dāng)穩(wěn)定可靠的。

表2古田溪一級(jí)水電站洪水復(fù)核成果比較

復(fù)核年份/復(fù)核單位

P=0.1%

P=1%

Q

W1

W2

W4

Q

W1

W2

W4

1987/華東院

6110

239

311

374

4470

173

228

295

1993/武水

6330

219

300

386

4610

162

223

290

2001/武漢大學(xué)

6370

229

310

399

4622

169

229

298

注：Q代表洪峰流量，單位為m3/S；W1、W2、W4分別為一天、二天、四天洪量，單位為106m3。

Abstract:WestudythefeasibilityofheighteningthelimitingwaterlevelduringfloodseasonaboutthefirstcascadedpowerstationGutianxi,itbaseonthenewhydrologicaldataandoperationalrecordofthepowerstationafterbuildingreservoirin1959.Scientificallyprobethecalculationmethodofreservoirflood、dealwiththeextraordinaryflood、analyzingtherepresentationofdata、frequencyanalysisandassaytherationalityofresults.Insuretheresultsofcalculatingthedesignfloodofthefirstcascadedpowerstationisaccurateandreliable,makethesturdybasefordeeperstudythefeasibilityofheighteningthelimitingwaterlevelduringfloodseason.

Keywords:Feasibility；Designflood；Calculate；Analyzetherationality

作者簡介：陳剛（1977—），男，湖北孝感人，助理工程師，從事水文水資源工作。

參考文獻(xiàn)：

（1）雒文生、宋星原，洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度，湖北科技出版社，2001；

（2）古田溪梯級(jí)電站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核與優(yōu)化調(diào)度方案研究，武漢水利電力大學(xué)，福建省古田溪水力發(fā)電廠，1999；

（3）郭生練，水庫調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，武漢水利電力大學(xué)出版社，2000。