唐 昕

(安吉縣水文站，浙江 安吉 313300)

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橫塘村水文站測流方案變更與成效分析

唐 昕

(安吉縣水文站，浙江 安吉 313300)

橫塘村水文站是西苕溪流域控制站，其水位、流量等水文要素是西苕溪水利規(guī)劃、綜合治理和西苕溪洪水預(yù)報的重要依據(jù)。近年來，因受上游西苕溪陽光水利樞紐工程(江東電站)的運(yùn)行影響，該站測流河段水文情勢發(fā)生了變化，其測流方案應(yīng)適其而變，確保水文監(jiān)測成果的合理、真實，可靠，為防汛抗旱減災(zāi)、水資源開發(fā)利用保護(hù)做好技術(shù)支撐。圖2幅，表2個。

水文站；測流方案；方案變更；成效分析

1 概 述

西苕溪位于浙江省西北部，主源為西溪，發(fā)源于天目山北麓安吉縣大沿坑，北流經(jīng)杭垓鎮(zhèn)入賦石水庫，出水庫后至長潭與南溪匯合稱西苕溪，匯合后右岸有大溪、滸溪、遞鋪溪匯入，北流至安城，下游3 km左右為橫塘村水文站。東北流至梅溪鎮(zhèn)，左納渾泥港，東北流至小溪口進(jìn)入長興縣，東流過港口水文站至天目山進(jìn)入湖州市吳興區(qū)，至較水橋分兩支，主流北支入旄兒港，南支經(jīng)西苕溪故道至杭長橋，右岸有東苕溪導(dǎo)流港匯入，接環(huán)城河，南北兩支在湖州白雀塘橋匯合后進(jìn)苕溪經(jīng)機(jī)坊港、長兜港入太湖。西苕溪全長139 km，總面積2 268 km2。

橫塘村水文站位于西苕溪中上游，至太湖約為70 km，該站設(shè)立于1955年5月，1957年10月曾一度停測，1961年1月恢復(fù)測驗至今；監(jiān)測項目有降水、蒸發(fā)、水位、流量等，是西苕溪區(qū)域控制站，匯流面積1 316 km2；其水位、流量等水文要素是西苕溪水利規(guī)劃、綜合治理和西苕溪洪水預(yù)報的重要依據(jù)。

橫塘村水文站上游8 km的江東電站于2011年建成，受其運(yùn)行影響，橫塘村水文站測流河段水文情勢發(fā)生了變化，原測流方案難以控制水文情勢變化后的流量變化過程。因此測流方案應(yīng)適其而變，才能確保水文監(jiān)測成果的合理、真實、可靠。

2 測站方案變更的必要性

西苕溪陽光水利樞紐工程是以河勢控導(dǎo)、防洪、水力發(fā)電為主，結(jié)合旅游開發(fā)、航道延伸的水資源綜合利用工程，于2011年建成投入運(yùn)行。工程由攔水壩、水電站、堤防工程和補(bǔ)償工程組成。

攔水壩樞紐位于新開河進(jìn)口下游60 m的西苕溪河道內(nèi)，采用水力自控翻板門控制流入新開河的水量，攔水壩設(shè)計常水位9.00 m(85國家高程，下同)。攔水壩上游形成水面面積1 050畝，正常庫容約250萬m3的滯水區(qū)，正常運(yùn)行水位7.0～9.0 m。

平、枯水期通過攔水壩蓄水為電站提供發(fā)電水源和提高發(fā)電水頭，經(jīng)新開河引水至水電站發(fā)電。水電站額定水頭7.10 m，5臺機(jī)組，單機(jī)容量630 kW，裝機(jī)容量3 150 kW，發(fā)電引水流量57.7 m3/s，設(shè)計多年平均年發(fā)電量1 188萬kW·h，多年平均取水量7.833億m3，發(fā)電水量取用后排回西苕溪。

洪水期水力自控翻板門在壩上游水位超過9.3 m時逐步開啟，當(dāng)水位超過9.85 m時水力自控翻板門全開，多余水量仍通過自控翻板門排在原河道，水位下降時自控翻板門逐步關(guān)閉(見圖1)。

圖1 江東電站樞紐工程布置

江東電站選用的水輪機(jī)是低水頭水力發(fā)電設(shè)備，據(jù)業(yè)主性能介紹，只要電站上下游有一定的落差，機(jī)組均能運(yùn)行發(fā)電。

在洪水期，上游來水流量大于57.7 m3/s時，通過自控翻板門，洪水流量大部分仍下泄回原河道，其發(fā)電流量經(jīng)水能利用后也連續(xù)流回原河道，且洪水期橫塘村站流量按水位級加測，因此對水文監(jiān)測成果影響不大。

在平、枯水期，通過攔水壩上游滯水區(qū)的水量調(diào)節(jié)，視水源情況開啟不同機(jī)組發(fā)電，一般每日上午8時發(fā)電至下午或晚上22時。因此橫塘村站的水位流量也隨著電站的開關(guān)機(jī)起漲和回落，出現(xiàn)水位一漲一落、流量一小一大與發(fā)電運(yùn)行相對應(yīng)的變化過程，人為地改變了測流河段的流量變化，電站運(yùn)行影響主要發(fā)生在平、枯水期。

根據(jù)省水文局2008年頒發(fā)的測站任務(wù)書，橫塘村站水文測流任務(wù)要求為隔天逢雙日測流，較大降雨時加測(簡稱原方案)。由于每日8時有流量報訊任務(wù)，橫塘村站測流時間基本在7∶00～7∶45左右，此時江東電站還未發(fā)電，攔水壩滯水區(qū)蓄水，橫塘村站測得的流量明顯偏小，隔天逢雙日測流不能客觀反映電站運(yùn)行后的水流變化情況。為了確保水文監(jiān)測成果的合理、真實、可靠，橫塘村站的測流方案必須相應(yīng)變更。

3 測流方案的變更及成效分析

3.1 測流方案的變更

根據(jù)水文測驗規(guī)范，測流測次要能控制流量變化過程，根據(jù)陽光電站發(fā)電記錄以及橫塘村站水位過程線可以看出，橫塘村站每日8時以后水位逐漸上漲，流量逐漸加大，16∶30前后為水位最高、流量最大，22時以后水位逐漸回落，流量逐漸減小。從而根據(jù)水位、流量變化過程增多流量測次，提出每日上午7～8時和下午16～17時各測流1次和洪水期視漲、退水幅度加測的新測流方案(簡稱變更方案)，與其水位、流量變化相適應(yīng)，控制流量變化過程。

3.2 成果分析

調(diào)查江東電站的發(fā)電記錄，選取接近多年平均水位且不在2014年西苕溪洪水期內(nèi)的10月作為測流分析時間段(見圖2)。

圖2 橫塘村站2014年10月水位流量過程線

用南方片2.0水文資料整編程序?qū)?種方案分別進(jìn)行流量資料整編(見表1)。

表1 橫塘村站2014年10月逐日平均流量 m3/s

整編結(jié)果得出原方案10月平均流量為13.4 m3/s，變更方案能較好控制流量變化過程(10月平均流量為22.3 m3/s，比原方案平均流量偏小39.9%)。2014年1～5月和10～12月為平、枯水期，分別偏小15.5%～39.9%，其中根據(jù)2種方案成果對比，原方案徑流量偏小30%。

3.3 2種測流方案測流成果合理性分析

橫塘村站下游32 km設(shè)有長興縣港口水文站，匯流面積1 970 km2，分別計算橫塘村站2種測流方案的徑流系數(shù)，與港口站進(jìn)行上下游合理性分析。

3.3.1 降雨量

根據(jù)2014年水文資料整編成果，10月橫塘村區(qū)域 13站加權(quán)平均降水量為65.7 mm，港口區(qū)域 18站加權(quán)平均降水量為63.0 mm。

3.3.2 徑流量

根據(jù)2014年水文資料整編成果，10月橫塘村站原方案徑流量為3 586萬 m3，變更方案徑流量為5 962萬 m3。港口站徑流量為7 318萬 m3。

3.3.3 分流水量

在徑流系數(shù)計算中，由于江東電站上游西苕溪主流西溪上于1978年建成了賦石水庫，配套的賦石水庫水電站于1979年開始發(fā)電，發(fā)電尾水引入賦石渠道；1994年在賦石渠道中段建成了安城水電站，賦石水庫發(fā)電尾水是安城水電站的水源，運(yùn)行后尾水進(jìn)入西苕溪，匯入口位于橫塘村水文站測流控制斷面的下游、港口站測流控制斷面的上游；因此應(yīng)將安城水電站同一時段內(nèi)的發(fā)電引水量加入橫塘村站的徑流量中，據(jù)10月發(fā)電量換算分流水量為1 438萬m3。

3.3.4 水庫庫容變量

橫塘村站上游有賦石、老石坎2座大型水庫和鳳凰中型水庫，港口站上游又增大河口、天子崗2座中型水庫。據(jù)上述5座大中水庫月初月末庫容量計算，2014年10月橫塘村站區(qū)域庫容變化量為-4 507萬m3，港口站區(qū)域庫容變化量為-4 617萬m3。

經(jīng)橫塘村站2種測流方案與港口站徑流系數(shù)的對比，原方案的徑流量明顯偏小，徑流系數(shù)小于港口站，不合理。變更方案能較好控制流量變化過程，徑流系數(shù)上游大于下游，且徑流系數(shù)的量值也合理，充分顯示了變更方案的成效(見表2)。

表2 2014年10月橫塘村站2種測流方案與港口站徑流系數(shù)對照

4 結(jié) 語

(1)水文測站受水利、水電、交通、礦山建設(shè)等人類活動影響，測站水文特性發(fā)生變化的情況全國各地時有發(fā)生，水文工作者應(yīng)善于觀察、分析，盡早發(fā)現(xiàn)，及時采取對應(yīng)措施，確保水文監(jiān)測成果的合理、真實、可靠。

(2)橫塘村站受上游江東電站的運(yùn)行影響，測流河段水文情勢發(fā)生變化，原測流方案難以控制水文情勢變化后流量變化過程，其所測的徑流量明顯偏小，在平、枯水期偏少幅度達(dá)15%～40%，有失水文資料的真實性，及時變更測流方案是必要的。

(3)變更后的測流方案在平、枯水期增多流量測次，每日上午、下午各測流1次，與其電站運(yùn)行后的水位、流量變化相適應(yīng)，客觀真實的反映了徑流變化。

(4)變更方案的測流成果經(jīng)與下游港口站合理性對照，徑流系數(shù)上游大于下游，且徑流系數(shù)的量值也合理，充分顯示了變更方案的成效。

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責(zé)任編輯 吳 昊

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2015-02-15

唐 昕(1984-)，男，助理工程師，主要從事水文水資源工作。E_mail: tx428@163.com