楊勝勇

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 都江堰，611830)

水文泥沙

甘孜州稻城河措洼水電站徑流計(jì)算方法淺析

楊勝勇

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 都江堰，611830)

水電站徑流計(jì)算是工程水文的重要組成部分，對(duì)無(wú)實(shí)測(cè)水文資料斷面的徑流計(jì)算，需根據(jù)周圍水文站點(diǎn)控制流域的氣候、下墊面條件選擇適當(dāng)?shù)囊罁?jù)站，采用水文比擬法推求徑流成果，并對(duì)成果進(jìn)行合理性分析。

水文資料 徑流計(jì)算 合理性分析 措洼水電站

1 工程概況

水洛河(上游又稱稻城河)為金沙江中游左岸一級(jí)支流，發(fā)源于甘孜州境內(nèi)海拔4600m以上的海子山，上源稱巴隆曲。在老林口道班附近分別從西北(其它宗)、北(巴隆曲)、東北向(木楠哈)匯合后向東南流，在稻城縣附近折向東流始稱稻城河；經(jīng)日霍轉(zhuǎn)向南流，于額斯附近流入木里縣境內(nèi)，以下改稱水洛河，河道由北向南流，經(jīng)東朗鄉(xiāng)、水洛鄉(xiāng)、寧朗鄉(xiāng)、依吉鄉(xiāng)，在捷可附近右岸先后匯入東義河、尼汝河后，在三江口附近注入金沙江。全流域集水面積13720km2。

措洼水電站為引水式開(kāi)發(fā)，是水洛河上段稻城河省母至額斯溝口三級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的第三級(jí)，上接日霍水電站，下接亞宗水電站。其開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，兼顧下游生態(tài)環(huán)境用水。電站閘址位于左岸支流拉曲河匯口下游約470m處，閘址以上控制集水面積為3317km2，左岸引水至額斯溝口右側(cè)、稻城河左岸及河漫灘處，建地面廠房發(fā)電。電站額定水頭135m，引用流量48.0m3/s，裝機(jī)容量57MW。

2 水文基本資料

為了合理開(kāi)發(fā)水洛河的水電資源，西昌電力公司于2003年10月在水洛河中游木里縣水洛鄉(xiāng)三村設(shè)立了水洛水文站，該站控制集雨面積7936km2，占水洛河全流域面積的57.9%。另外相鄰流域木里河流域現(xiàn)有濯桑和呷姑兩個(gè)水文站，濯桑水文站位于理塘縣雄壩鄉(xiāng)易久村，控制集水面積3104km2，占木里河全流域面積的33.0%；呷姑水文站位于木里縣后所鄉(xiāng)呷姑村，控制集水面積9162km2，占木里河流域面積的97.3%。測(cè)站簡(jiǎn)況見(jiàn)表1。

表1 水洛河及相鄰流域相關(guān)水文測(cè)站觀測(cè)情況

根據(jù)水洛河流域自然地理和水文氣象特性，選擇水洛水文站作為本工程水文分析計(jì)算的主要依據(jù)站。但由于水洛水文站僅有7年資料，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)對(duì)本地區(qū)相關(guān)水文測(cè)站所在流域的綜合分析，認(rèn)為水洛河流域與相鄰的木里河流域在河流走向、植被、氣候及下墊面條件等自然地理和水文氣象特性都較為相似，故選擇木里河濯桑水文站、呷姑水文站作為本工程水文分析計(jì)算的參證站。

3 徑流系列及代表性分析

3.1 徑流系列插補(bǔ)延長(zhǎng)

濯桑站具有1960～1961年、1966～1967年、1970～2010年共45年流量系列資料，其中1962～1965年、1968～1969年只有實(shí)測(cè)水位資料。由于1962年、1966年水尺有過(guò)遷移，故采用本站鄰近年份實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系推流插補(bǔ)，對(duì)受冰情影響的年份，水位改正后推流插補(bǔ)。其中1962～1965年流量采用1961年綜合水位流量關(guān)系曲線插補(bǔ)，1968年采用1967年的綜合水位流量關(guān)系曲線插補(bǔ)，1969年采用1970年綜合水位流量關(guān)系曲線插補(bǔ)。相關(guān)插補(bǔ)后，組成濯桑水文站1960～2010共50年(水文年)的徑流系列。

木里河呷姑水文站1962～1965年、1971年共5個(gè)年份僅有水位資料無(wú)實(shí)測(cè)流量資料。由于呷姑水文站控制條件好，斷面基本穩(wěn)定，歷年測(cè)點(diǎn)密集且分布均勻，各年水位流量關(guān)系曲線趨勢(shì)一致，因此采用歷年綜合水位流量關(guān)系曲線，插補(bǔ)除1963年1～6月之外的缺測(cè)年份流量。1963年1～6月由于受下游筑壩抬高水位的影響，不能采用綜合水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行插補(bǔ)，該時(shí)段流量采用與上游濯桑站1～6月月平均建立相關(guān)進(jìn)行插補(bǔ)。

由于水洛水文站只有2004～2010共7年徑流資料，不能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)對(duì)本地區(qū)相關(guān)水文測(cè)站所在流域的綜合分析，認(rèn)為水洛河流域與相鄰的木里河流域在河流走向、植被、氣候及下墊面條件等自然地理和水文氣象特性方面都較為相似，可利用木里河呷姑水文站的徑流資料延長(zhǎng)水洛站的徑流系列。利用水洛站實(shí)測(cè)的2004～2010年各月月平均流量與木里河呷姑站相應(yīng)年份各月月平均流量建立相關(guān)，相關(guān)關(guān)系較好，r=0.9871。采用該相關(guān)曲線插補(bǔ)延長(zhǎng)水洛站的徑流系列，組成水洛站1959～2010共51年(水文年)的徑流系列。

3.2 徑流系列代表性分析

由于水洛河流域無(wú)大的蓄、引水工程，人類活動(dòng)影響也較小，因此，水洛站的徑流系列具有較好的一致性。

從水洛站1959～2010年年平均流量過(guò)程線、累積平均過(guò)程線和模比系數(shù)差積曲線圖可以看出，在47年完整的水文年徑流系列中，包含有豐水段、中水段和枯水段，豐、中、枯水年相間出現(xiàn)，用趨勢(shì)遞進(jìn)法計(jì)算，當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá)到30年時(shí)，年系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)趨于穩(wěn)定，說(shuō)明以該站1959～2010年51年水文年系列作為徑流總體的隨機(jī)樣本，能反映出水洛河徑流的總體分布規(guī)律。因此該系列具有較好的代表性。

4 徑流計(jì)算

根據(jù)稻城河所在位置以及本流域和鄰近流域各水文站的資料情況，徑流計(jì)算采用兩個(gè)方案，方案一以水洛水文站為設(shè)計(jì)依據(jù)站；方案二以濯桑水文站為設(shè)計(jì)依據(jù)站。

4.1 方案一

4.1.1 水洛水文站徑流計(jì)算

根據(jù)水洛河干流天然徑流年內(nèi)分配的特點(diǎn)和動(dòng)能計(jì)算要求，徑流計(jì)算時(shí)段劃分為水利年6月～翌年5月、枯水期12月～翌年4月兩個(gè)計(jì)算時(shí)段。

利用水洛站1959～2010年共51年水文年徑流系列，分別對(duì)水利年(6月～翌年5月)、枯水期(12～翌年4月)、最枯期(1月～3月)各時(shí)段流量進(jìn)行頻率分析計(jì)算，用數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)初值，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線適線確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)，推求各時(shí)段的設(shè)計(jì)值，計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 水洛水文站徑流計(jì)算成果

4.1.2 措洼水電站閘址徑流計(jì)算

措洼水電站閘址處徑流成果采用水文比擬法，移用水洛水文站的徑流計(jì)算成果。

措洼水電站閘址位于水洛水文站上游，閘址控制集雨面積3317km2，占水洛站控制面積的41.6%。水洛河流域雨量資料較少，無(wú)法對(duì)降雨量在流域面上的分布進(jìn)行有效分析，從四川省降雨量等值線圖及水洛河及鄰近流域降雨資料上看，水洛河流域上下游降雨量變化不大。因此，措洼水電站閘址徑流成果，直接按面積比移用水洛水文站的徑流成果(見(jiàn)表3)。

表3 措洼水電站徑流成果(方案一)

措洼水電站壩址多年平均流量48.9m3/s，多年平均徑流量15.4億m3，多年平均徑流深465mm。

4.2 方案二

4.2.1 濯桑水文站徑流計(jì)算

利用插補(bǔ)后濯桑站1960～2010年共50年水文年徑流系列，分別對(duì)水利年(6月～翌年5月)、枯水期(12月～翌年5月)各時(shí)段流量進(jìn)行頻率分析計(jì)算，用數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)初值，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線適線確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)，推求各時(shí)段的設(shè)計(jì)值，計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 濯桑水文站徑流計(jì)算成果

4.2.2 措洼水電站閘址徑流計(jì)算

從四川省降雨量等值線圖上看，稻城河流域上下游降雨量變化不大，但自西向東呈逐漸增大的趨勢(shì)。水洛河上游流域內(nèi)的稻城縣氣象站觀測(cè)的多年平均降雨量為622.8mm，木里河上游流域內(nèi)的理塘縣氣象站觀測(cè)的多年平均降雨量為681.6mm，根據(jù)上述站點(diǎn)和臨近河流域各雨量站降雨量情況綜合分析，確定本工程壩址斷面以上流域與濯桑站控制流域的雨量修正系數(shù)為0.92。電站壩址斷面徑流成果見(jiàn)表5。

表5 措洼水電站徑流成果(方案二)

措洼水電站壩址多年平均流量48.6m3/s，多年平均徑流量15.3億m3，多年平均徑流深462mm。

4.3 成果合理選用

兩種方法計(jì)算的年平均流量分別為48.9m3/s和48.6m3/s，基本相當(dāng)?？萜?12月～翌年4月)平均流量均分別為13.2m3/s和16.6m3/s，結(jié)果相差25.8%，分析原因如下：

(1)濯桑站控制流域內(nèi)的理塘縣氣象站觀測(cè)的多年平均降水量為681.6mm，其中枯水期(12月～翌年4月)降水量為39.7mm，占年雨量的5.83%；本工程壩址控制流域內(nèi)的稻城縣氣象站觀測(cè)的多年平均降水量為622.8mm，其中枯水期(12月～翌年4月)降水量為20.5mm，占年雨量的3.29%。

(2)參證流域上游有理塘毛埡壩濕地生態(tài)功能保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)處于青藏高原東南緣丘狀高原向高原峽谷過(guò)渡的山原地帶，濕地主要類型有泥炭沼澤、苔草沼澤以及湖泊等，蓄水量達(dá)5億m3，是長(zhǎng)江上游重要的水源涵養(yǎng)生態(tài)功能區(qū)。因此，參證流域?qū)搅鞯恼{(diào)蓄能力好于設(shè)計(jì)流域。

由于參證流域在降水、下墊面條件上的差異，導(dǎo)致方案二推求的壩址枯期徑流偏大是必然的。方案一采用本流域內(nèi)的水洛水文站作為參證站，推算的電站壩址徑流更符合本流域?qū)嶋H情況。經(jīng)綜合分析推薦采用方法一成果。

5 徑流成果合理性分析

措洼水電站閘址無(wú)實(shí)測(cè)水文資料，選擇木里河呷姑站、水洛河水洛站作為本工程計(jì)算的參證站，兩者在氣候、植被、下墊面條件等方面具有較好的相似性，其水文特征相近，相關(guān)關(guān)系好，具有較高的可移置性。因此，水洛水文站的徑流成果有一定精度，具有較好的可靠性。

由于水洛河及鄰近流域降雨資料稀少，無(wú)法對(duì)本地區(qū)降雨徑流特性進(jìn)行深入分析，但就現(xiàn)有降雨資料分析(主要為縣級(jí)氣象站及水文站降雨資料)，水洛河流域東面的木里河及西南部的碩多崗河的降雨量均略大于本流域，其徑流深也比水洛河略大，從表6中也反映出這種變化。因此，水洛河站統(tǒng)計(jì)參數(shù)符合地區(qū)分布規(guī)律，與四川省徑流深等值線圖成果也基本一致，說(shuō)明水洛站徑流計(jì)算成果在地區(qū)上是合理的。

表6 水洛河及鄰近流域主要水文站年徑流特征值比較

6 結(jié)論

措洼水電站閘址斷面無(wú)實(shí)測(cè)資料，通過(guò)選擇臨近的水洛站及濯桑站作為工程水文計(jì)算的依據(jù)站，分別采用面積及雨量修正得到閘址斷面徑流成果，通過(guò)設(shè)計(jì)流域與參證流域的氣候、下墊面條件的相似性，以及該地區(qū)徑流變化特性選用計(jì)算成果，并進(jìn)行了合理性分析，該成果能夠滿足工程設(shè)計(jì)要求。

〔1〕劉光文.水文分析與計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，1989.

〔2〕朱歧武，拜存有.水文與水利水電規(guī)劃[M].鄭州：黃河出版社，2003.

〔3〕四川省水利電力局水文總站.四川省水文手冊(cè)[M].成都，1979.

楊勝勇，男，四川儀隴縣人，工程師，主要從事工程水文分析計(jì)算。

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