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        水庫自動測報系統(tǒng)對流域水文站洪水還原的作用分析

        2019-05-27 09:57:52高運法
        陜西水利 2019年4期
        關(guān)鍵詞:余慶雨情壩址

        高運法,徐 潔,鐘 鳴

        (貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院,貴州 貴陽 550002)

        1 概況

        余慶河為烏江右岸一級支流,地處貴州省遵義市東南部、銅仁地區(qū)西南部。團(tuán)結(jié)水庫位于余慶河干流的上游河段,壩址以上流域面積410 km2。水庫于1979年10月完工建成,樞紐由砌石拱壩、表孔溢洪道、左岸壩體埋設(shè)沖沙管、左岸發(fā)電引水管、左岸地面廠房及開關(guān)站、右壩段灌溉管道等建筑物組成。

        余慶河上自1958年先后設(shè)立了田壩、余慶(一)、余慶(二)、余慶(三)站。田壩水文站1966年3月下旬上遷11 km至余慶縣紅旗鄉(xiāng),更名為余慶水文站(稱余慶(一)站),同年4月1日開始測驗,余慶水文站控制集水面積為774 km2;1996年余慶水文站向上游搬遷4 km,稱余慶(二)站,2002年余慶(二)站向下游搬1.6 km,稱余慶(三)站,余慶(三)站控制集雨面積610 km2。余慶(三)站于2003年開展水位、流量等觀測,整編有2003年至今的實測流量資料。

        2 團(tuán)結(jié)水庫自動測報系統(tǒng)的建設(shè)

        余慶縣團(tuán)結(jié)水庫在除險加固完工后,建立了水庫水位、雨量站,及時提供庫區(qū)水雨情相關(guān)數(shù)據(jù)。之后又開發(fā)了“水庫水雨情測報系統(tǒng)”,實現(xiàn)電腦、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的適時監(jiān)控、測報。水庫的水雨情測報通信系統(tǒng)通過電信固話、移動手機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸,由采集儀器、適時監(jiān)視、適時圖像、水雨情數(shù)據(jù)、大壩安全、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)等組成,通信暢通、數(shù)據(jù)適時更新。實現(xiàn)了對壩址水、雨情的自動傳輸,目前整個壩址區(qū)水雨情自動測報系統(tǒng)運行基本正常。

        3 流域洪水還原分析

        3.1 基礎(chǔ)資料

        余慶河設(shè)立余慶水文站,水文站上游于1978年底建成有調(diào)蓄性能較好的團(tuán)結(jié)水庫,因此余慶水文站1978年之后的實測洪水成果無法反映流域洪水真實情況,使用余慶水文站洪水成果資料時,需考慮還原團(tuán)結(jié)水庫的滯洪削峰影響。團(tuán)結(jié)水庫自2014年設(shè)置了自記水位計,水庫水位記錄較為詳實,有團(tuán)結(jié)水庫2014年~2017年水庫水位資料及水庫運行資料。

        團(tuán)結(jié)水庫壩上自記水位計于2014年時間開始有相關(guān)記錄資料,為分析余慶水文站天然洪水,也收集到了余慶水文站2014年之后的水文洪水要素摘錄。

        3.2 團(tuán)結(jié)水庫洪水還原

        根據(jù)團(tuán)結(jié)水庫自記水位計及壩址下游用水過程,可根據(jù)水量平衡方程式進(jìn)行洪水還原計算,計算公式為:

        式中:Q1、Q2為時段始末來水流量,m3/s;q1、q2為時段始末總下泄流量,m3/s;Δt為時段長,h;V1為時段初水庫庫容,萬 m3;V2為時段末水庫庫容,萬m3。

        通過對上式進(jìn)行轉(zhuǎn)換,即可得:

        由于水庫各時段水位已知,上式中的V1、V2可根據(jù)水庫水位~庫容曲線查得;q1、q2可由水庫正常運行放水量、水庫水位對應(yīng)的溢洪道泄流能力兩項之和而得;Q1、Q2即為各時段來水流量。

        通過洪水過程結(jié)束時段(即Q2=0)向前逐步推算,即可得到各時段團(tuán)結(jié)水庫斷面天然洪水過程。團(tuán)結(jié)水庫2014年~2017年洪水還原成果見表1,團(tuán)結(jié)水庫“2015.6.10”典型洪水還原過程示意圖見圖1。

        表1 團(tuán)結(jié)水庫2014年~2017年洪水還原成果表

        圖1 2015.6.10洪水還原后入庫、下泄過程示意圖

        3.3 團(tuán)結(jié)水庫~余慶(三)水文站的區(qū)間天然洪水計算

        根據(jù)團(tuán)結(jié)水庫、余慶(三)水文站兩者的位置關(guān)系,余慶水文站(三)位于團(tuán)結(jié)水庫下游約7.5 km,按照山區(qū)河流洪水流速10 km/h估算,則團(tuán)結(jié)水庫壩址斷面洪水演進(jìn)到余慶(三)水文站斷面所需時間為45 min,根據(jù)3.2節(jié)計算的團(tuán)結(jié)水庫洪水下泄過程,將該過程演進(jìn)到余慶(三)水文站斷面。再利用余慶(三)水文站實測水文洪水要素與演進(jìn)至水文站斷面的團(tuán)結(jié)水庫下泄洪水過程進(jìn)行相減,則可得到團(tuán)結(jié)水庫~余慶(三)水文站的區(qū)間天然洪水過程,見表2、圖2。

        表2 團(tuán)結(jié)水庫~余慶(三)水文站區(qū)間天然洪水成果表

        圖2 團(tuán)結(jié)水庫~余慶(三)水文站2015.6.30區(qū)間洪水過程演算圖

        3.4 余慶(三)水文站天然洪水還原計算

        根據(jù)前述計算的團(tuán)結(jié)水庫壩址斷面天然入庫洪水、余慶(三)水文站斷面區(qū)間(團(tuán)結(jié)水庫壩址~余慶三站)天然洪水過程,將團(tuán)結(jié)水庫壩址斷面天然洪水過程演進(jìn)至余慶(三)水文站斷面,再與區(qū)間天然洪水過程疊加,即可認(rèn)為是余慶(三)水文站斷面天然洪水過程。

        按照上述方法,經(jīng)計算,余慶(三)水文站斷面天然洪水分析成果見表3、圖3。

        表3 余慶(三)站2014年~2017年洪水還原分析成果表

        圖3 余慶(三)水文站“2015.6.30”洪水還原過程演算圖

        3.5 合理性分析

        在團(tuán)結(jié)水庫設(shè)立自動測報系統(tǒng)之前,貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院及遵義水利水電勘測設(shè)計研究院在進(jìn)行附近相關(guān)工程設(shè)計時,均利用“雨洪法”洪水成果對團(tuán)結(jié)水庫影響余慶水文站洪峰流量的削峰比例進(jìn)行了分析,對水文站影響的削峰比例為8.3%~12.8%;本次通過2014年以來團(tuán)結(jié)水庫詳實的水位記錄資料,還原的團(tuán)結(jié)水庫對余慶(三)水文站的影響比例為6.8%~17.5%,與原有的分析成果相差不大。由于采用團(tuán)結(jié)水庫詳實水位記錄資料還原的洪水對洪水過程更加詳細(xì),更能體現(xiàn)各場洪水的來水過程,且與原有成果相差不大,認(rèn)為本次分析的成果是合理的。

        4 結(jié)語

        為了解各河流水文情勢,我國早在20世紀(jì)初期便開始設(shè)立水文站進(jìn)行水文觀測,水文測站多分布在較大的河流之上。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各地區(qū)對水資源需求急劇增加,為滿足社會用水需求,各建設(shè)條件較好的河流均已建成或規(guī)劃有水利工程,工程的建設(shè)對水文測站觀測成果具有一定影響。水文自動測報系統(tǒng)的建設(shè),可有效還原各水利工程來水、泄水情況,進(jìn)而對水文站觀測成果進(jìn)行還原,解決水資源開發(fā)利用與水文觀測之間的矛盾,促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展。

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