何 淼

(遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，沈陽 110000)

1 工程概述

姚家山水利樞紐工程位于蘇子河干流的新賓縣上夾河鄉(xiāng)南溝村姚家山河北屯下游1.2km處，是蘇子河流域水能開發(fā)規(guī)劃中穆家水庫(大伙房水庫輸水工程出口)以下河段4級水電開發(fā)的第二級。姚家山水利樞紐工程是一座以發(fā)電為主，兼有防洪作用的中型水利水電樞紐工程。水庫總庫容5880萬m3，正常蓄水位183.0m，相應(yīng)庫容3008萬m3。50a一遇洪水校核。攔河壩總長360m，其中溢流壩段長180m，擋水壩段長180m。

電站壩址處多年平均可用于發(fā)電的流量為73.96 m3/s。經(jīng)計(jì)算，電站總裝機(jī)容量為3.75萬kW，安裝3臺機(jī)組，單機(jī)設(shè)計(jì)流量為76.35 m3/s。電站多年平均發(fā)電量為9665.3萬kW·h ，其中調(diào)峰發(fā)電量為8917.0萬kW·h，常規(guī)發(fā)電量為748.3萬kW·h，機(jī)組平均年利用小時數(shù)為2577h，日調(diào)峰時間為8h。該電站為遼寧省迄今為止裝機(jī)容量最大的農(nóng)村水電站。

2 水文氣象

蘇子河流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，地處中溫帶濕潤區(qū)，受山地氣候影響，冬寒夏爽，溫差大，氣侯較濕潤。流域內(nèi)多年平均氣溫5.1℃左右，最高溫度38.9℃，最低溫度-40.5℃。年平均降水量760mm，降雨在年內(nèi)分配極不均勻，6-9月約占全年降水的72%。多年平均蒸發(fā)量1050mm左右，最大風(fēng)速為16m/s，最大凍土深139cm。

蘇子河干流先后設(shè)過五個水文測站，其中占貝站的資料系列較長(26a)，因此，本次以占貝站為基礎(chǔ)作為控制站，利用木奇、古樓和穆家水庫站的流量資料進(jìn)行插補(bǔ)，占貝站資料經(jīng)過插補(bǔ)延長和還原計(jì)算后的天然徑流系列共計(jì)45a系列。根據(jù)系列代表性分析，系列資料較為完整可靠包括了豐、平、枯水年，具有代表性。

經(jīng)過頻率計(jì)算，姚家山電站壩址多年平均徑流總量為5.04×108m3，多年平均流量為15.98m3/s。50a一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為3339m3/s，500a一遇校核洪峰流量為5989m3/s。

占貝站多年平均輸沙量為22.82萬t。由于上游穆家水庫的攔截，水庫基本屬清水下泄，下泄沙量有限。姚家山壩址多年平均沙量只考慮穆-姚區(qū)間泥沙來量，按穆-姚區(qū)間與占貝站面積比計(jì)算。經(jīng)計(jì)算姚家山壩址多年平均入庫沙量為1.2萬t。

3 水庫回水計(jì)算分析

3.1 淹沒補(bǔ)償洪水標(biāo)準(zhǔn)

姚家山水利樞紐工程的淹沒對象主要為耕地、園地、林地、農(nóng)村居民點(diǎn)、以及公路、電力、電信及水利等工程。根據(jù)水利部《水利水電工程建設(shè)征地移民設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL290-2003)，并參電力部《水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/T 5064-1996)及姚家山水利樞紐工程運(yùn)用方式，確定該工程淹沒補(bǔ)償處理的洪水標(biāo)準(zhǔn)為農(nóng)村居民點(diǎn)按20a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，耕地按5a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，林地按正常蓄水位考慮，見表1。

表1 姚家山水利樞紐工程不同淹沒對象淹沒補(bǔ)償洪水標(biāo)準(zhǔn)

3.2 起始水位與計(jì)算流量

姚家山水利樞紐工程建庫前的計(jì)算流量采用計(jì)算頻率洪水的設(shè)計(jì)峰值，起點(diǎn)水位由壩下水位流量關(guān)系查得。建庫后由于水庫對洪水的調(diào)蓄作用，回水計(jì)算按兩種情況考慮，一是最高庫水位及相應(yīng)入庫流量，二是最大入庫流量(設(shè)計(jì)峰值)及相應(yīng)庫水位，分別對溢流壩方案和閘壩方案進(jìn)行回水計(jì)算。兩方案各頻率回水計(jì)算的起始水位根據(jù)水庫調(diào)洪成果確定。

兩方案各頻率水面線計(jì)算流量和起始水位詳見表2和表3。

表2 姚家山水利樞紐工程不同頻率起點(diǎn)水位及流量表(溢流壩方案)

表3 姚家山水利樞紐工程不同頻率起點(diǎn)水位及流量表(閘壩方案)

3.3 地形資料

本次回水計(jì)算的地形圖采用萬分之一軍委圖，計(jì)算中的斷面間距從萬分之一地形圖上量取。河道橫斷面則為現(xiàn)場測量的斷面資料，從姚家山至穆家水庫壩下的北頭子共布置有14個斷面。

3.4 糙率分析和選擇

蘇子河是一條山區(qū)和半山區(qū)河道，斷面形態(tài)為單一河槽。經(jīng)現(xiàn)場查勘，姚家山至丁山拐段基本屬砂礫石河床，丁山拐以上河床多有卵石。經(jīng)1995年洪水資料驗(yàn)證結(jié)果，并參考糙率表經(jīng)驗(yàn)值選用。上述各河段的斷面糙率為：姚家山壩址至丁山拐段n=0.032，丁山拐以上n=0.036。

3.5 水庫回水計(jì)算

姚家山水利樞紐工程正常蓄水位為183m，相應(yīng)水庫面積為3.75km2。

水庫回水計(jì)算時，建庫后同一頻率洪水水面線均按最高庫水位與相應(yīng)入庫流量和最大入庫流量與相應(yīng)庫水位兩種情況考慮，最后取其二者外包線即為水庫建庫后的回水水面線。經(jīng)計(jì)算姚家山樞紐兩種布置方案(溢流壩方案和閘壩方案)的庫區(qū)回水計(jì)算成果見表4、表5。

表4 姚家山水利樞紐庫區(qū)回水計(jì)算計(jì)算成果表(溢流壩方案B=178m)

續(xù)表4 姚家山水利樞紐庫區(qū)回水計(jì)算計(jì)算成果表(溢流壩方案B=178m)

表5 姚家山水利樞紐庫區(qū)回水計(jì)算成果表( 閘壩方案 10×9m閘)

4 結(jié) 論

水庫淹沒范圍是依據(jù)不同防護(hù)對象的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，考慮庫區(qū)地質(zhì)情況，按水庫回水計(jì)算成果確定。林地征用線按正常蓄水位183m考慮；耕地、園地征用線按5a一遇洪水回水曲線確定；人口、房屋、電信等專項(xiàng)設(shè)施遷移(征用)線按20年一遇洪水回水曲線確定。水庫回水末端按水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程建設(shè)征地移民設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL290—2003)規(guī)定，水庫回水末端的設(shè)計(jì)終點(diǎn)位置，在庫尾回水曲線不高于同頻率天然水面線0.3m的范圍內(nèi)，一般可采取水平延伸至與天然水面線相交，以此確定水庫的淹沒范圍。姚家山庫區(qū)溢流壩方案回水末端為S7斷面，回水長度14.12km。