胡 湘，周 龍，高志國(guó)

( 牡丹江市水務(wù)科學(xué)研究院，黑龍江 牡丹江157000)

0 引 言

水文計(jì)算是進(jìn)行水利計(jì)算、論證設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理性的基礎(chǔ)，是確定水工建筑物規(guī)模尺寸的依據(jù)，是一項(xiàng)重要的前期工作。

水文過程是一種復(fù)雜的過程，由于自然變遷及人類活動(dòng)等的影響，改變了河段天然徑流的情況，徑流系列發(fā)生變化，進(jìn)行水文計(jì)算時(shí)就需要首先對(duì)變化后的徑流系列進(jìn)行系列代表性分析。

本文以三間房水電站為例，淺談一下電站工程的徑流系列及其代表性分析。

1 工程概述

牡丹江市三間房水電站在牡丹江干流上，位于牡丹江市西安區(qū)溫春鎮(zhèn)老黑山村下游1.4 km處，上游距鏡泊湖發(fā)電廠100 km，距石頭發(fā)電廠約50 km，距石頭水文站46.7 km，距溫春鎮(zhèn)12 km，下游距牡丹江市區(qū)14 km。流域面積16 664 km2，占全流域面積的44.3%。

牡丹江為松花江第二大支流，發(fā)源于長(zhǎng)白山牡丹嶺，經(jīng)吉林省敦化市境內(nèi)流入寧安市鏡泊湖，河流大致近南北向，全長(zhǎng)725 km，平均坡降1.39‰，總落差為1 007 m，流域面積37 600 km2。

牡丹江為山區(qū)性河流，流域內(nèi)植被覆蓋率高，水量充沛，水能資源極為豐富。

流域地形的基本特點(diǎn)是坡降陡的山地丘陵，故暴雨過后集流很快，形成洪水過程陡漲陡落。

2 水文測(cè)站概況

牡丹江流域水文氣象觀測(cè)較早。牡丹江站1907年開始觀測(cè)雨量，之后依蘭、敦化分別于1916、1929年開始觀測(cè)雨量，到1945年停止觀測(cè)。自1950年又陸續(xù)恢復(fù)和增加新的雨量站，到目前為止共有雨量站89 處。水位最早于1934年在敦化、寧安開始觀測(cè)，至1945年全流域先后設(shè)立水位站共18 處。流量測(cè)驗(yàn)早在1935—1945年間，曾在四季通、牡丹江市、二道溝、泥什哈等處進(jìn)行過。1945年6月—1948年期間，除鏡泊湖有些水文紀(jì)錄外，全流域水文觀測(cè)中斷。解放后逐步恢復(fù)了以往的水文測(cè)站，同時(shí)在干、支流上增設(shè)一些水文站及水位站，至今全流域有水文站19 處，水位站22 處。

三間房水電站建在牡丹江干流上，鄰近有兩處水文站，即石頭水文站和牡丹江水文站。

2.1 石頭水文站

該站位于牡丹江中游寧安市石巖鎮(zhèn)，流域面積為13 771 km2，建站始于1955年7月1日，同時(shí)開始水位流量的觀測(cè)，測(cè)驗(yàn)河段基本斷面的上、下游500 m內(nèi)，斷面變化很小，沖淤甚微，斷面呈U 型，河床為砂卵石，無雜草灌木。建站后遭遇過1956年、1957年和1960年大洪水，1956年、1957年有高水位資料，1960年測(cè)流設(shè)備被沖毀，高水位相應(yīng)流量是采用比降法推算的。

東勘院在1964年、1991年兩次復(fù)查，都提出用1957年H～Q 修正1956年、1960年H ～Q 成果。設(shè)計(jì)采用東勘院修正后成果，即1960年洪峰流量為2 700 m3/s。經(jīng)多次審查，資料可靠，測(cè)驗(yàn)精度較高，其測(cè)驗(yàn)資料均由省水文局統(tǒng)一整編。

2.2 牡丹江水文站

該站位于牡丹江市城區(qū)，1934年2月8日成立，1945年抗戰(zhàn)勝利后停測(cè)，1949年9月由松江省人民政府農(nóng)業(yè)廳水利局在海浪大橋設(shè)水位站，1954年改為水文站，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、輸沙率、水溫、冰凌。當(dāng)時(shí)流量測(cè)驗(yàn)斷面在海浪大橋下游300 處，1961年1月1日流量測(cè)驗(yàn)斷面上遷800 m，大連高程系統(tǒng)，此處集雨面積為22 194 km2。測(cè)驗(yàn)河段附近河道順直，基本水尺和水準(zhǔn)點(diǎn)沒有變動(dòng)，流量測(cè)驗(yàn)均為流速儀測(cè)流，斷面垂線、測(cè)點(diǎn)布置和儀器檢測(cè)均按水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行。H ～Q 曲線比較穩(wěn)定，基本成一狹窄的條帶，離差很小，各年水位歷時(shí)曲線銜接。經(jīng)多次復(fù)查，資料可靠，測(cè)驗(yàn)精度較高，其測(cè)驗(yàn)資料均由黑龍江省水文局統(tǒng)一整編。

3 徑流系列及其代表性分析

3.1 水文資料復(fù)核

牡丹江水文站及石頭水文站水文資料復(fù)查分別由東勘院、松遼委、省院和牡丹江市院等單位進(jìn)行過多次，資料可靠，測(cè)驗(yàn)精度較高。

3.2 分析計(jì)算

石頭水文站上游53.3 km處為鏡泊湖發(fā)電廠。鏡泊湖老電廠自1939年開始興建，于1942年建成，電站裝機(jī)容量36 000 kW。鏡泊湖新電廠自1979年并網(wǎng)發(fā)電，電站裝機(jī)容量60 000 kW。由于新、舊電廠的建成，改變了本河段天然徑流的情況，因此需要分別對(duì)短系列1958—1978年、1979—2005年進(jìn)行系列代表性分析。

利用石頭站為參證站，借用牡丹江站1908—2005年長(zhǎng)系列年降水資料，用差積曲線法進(jìn)行系列代表性分析。

首先分析石頭站與牡丹江站短系列同期年降水和年徑流差積曲線的一致性，進(jìn)而分析牡丹江站短系列對(duì)長(zhǎng)系列降水的代表性。牡丹江站及石頭站差積曲線成果詳見表1、表2及圖1 ～圖4。

表1 牡丹江站年降水長(zhǎng)、短系列比較表

表2 1979—2005 石頭站年降水量差積曲線計(jì)算

圖1 系列代表性分析圖

圖2 系列代表性分析圖

從差積曲線圖1、2 中可以看出，1958—1978年石頭站同期年降水和年徑流差積曲線的變化基本相對(duì)應(yīng)，和牡丹江站的同期年降水變化也基本上是一致的，因此可以通過年降水系列代表性分析年徑流系列的代表性。從牡丹江站長(zhǎng)系列降水差積曲線來看，1958—1965年是豐水年，1965—1974年是平水年，1974—1978年為枯水年。由于新電廠的建成，改變了徑流情勢(shì)，雖然該系列有一個(gè)較完整的豐、平、枯水周期，但對(duì)于三間房水電站建成后的徑流不具有代表性，故設(shè)計(jì)中不采用1958—1978年系列。

圖3 系列代表性分析圖

圖4 系列代表性分析圖

從差積曲線圖3、4 可以看出，1979—2005年的石頭站同期年降水和年徑流差積曲線的變化基本相對(duì)應(yīng)，和牡丹江站的同期年降水變化也是一致的，因此可以通過年降水系列代表性分析年徑流系列的代表性。從牡丹江站長(zhǎng)系列降水差積曲線來看，1979—1994年是豐水年，1994—1999年為枯水年，1999—2005年為平水年。1979—2005年系列是一個(gè)完整的豐、平、枯水周期，系列代表性較好，并且從1979年至今鏡泊湖電廠到石頭站，通過分析氣候因素、地理因素、人類活動(dòng)影響，發(fā)現(xiàn)徑流還是比較穩(wěn)定的，系列的一致性較好。三間房電站建成運(yùn)行后的徑流情勢(shì)與1979—2005年相似，故設(shè)計(jì)中采用1979—2005年系列做為計(jì)算系列。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于電站工程，通常由于流域梯級(jí)開發(fā)或其它工程的興建使得水文資料系列發(fā)生變化，這時(shí)就需要對(duì)水文計(jì)算中的采用系列先行進(jìn)行系列的三性分析，才能為工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。

［1］華東水利學(xué)院. 水文學(xué)的概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)［M］. 北京: 水利電力出版社，1981:331－353.

［2］金光炎. 水文水資源隨機(jī)分析［M］. 北京: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

［3］譚維炎 張維然. 水文統(tǒng)計(jì)常用圖表［M］. 北京: 水利出版社，1982.