張 植

（中國安能集團(tuán)第三工程局有限公司,四川 成都 610000）

中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的環(huán)境污染問題和節(jié)能減排壓力,使得中國能源形勢日益嚴(yán)峻[1]。水電由于具有低碳、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)勢,在清潔能源發(fā)展中占有重要地位[2]。近年來,中國水電建設(shè)快速發(fā)展,為東、中部經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供能源保障的同時(shí),也為西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施帶來有力支撐[3]。水電開發(fā)建設(shè)除了具有顯著的發(fā)電、防洪、灌溉、航運(yùn)等效益外,對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有很強(qiáng)的推動作用[4-6]。

綽斯甲河是大渡河?xùn)|西兩源中的西源,發(fā)源于青海省和四川省交界的巴顏喀拉山東南端,上源稱杜柯河,東南流至青海省班瑪縣境內(nèi)的達(dá)卡鄉(xiāng),接右岸支流夏曲后繼續(xù)東南流進(jìn)入四川省色達(dá)縣,經(jīng)色達(dá)縣的年龍、知?dú)J后進(jìn)入壤塘縣,過上杜柯后折向南流不遠(yuǎn)后又轉(zhuǎn)向東南流,經(jīng)壤塘縣城后往南,在二林場上游與右岸最大支流色曲匯合后叫綽斯甲河,到上寨轉(zhuǎn)向東流,在蒲西上游左岸納入尤日柯河,蒲西下游從右岸納入斯格日溝后,繼續(xù)東流并進(jìn)入金川縣,在二嘎里鄉(xiāng)左納磨子溝,右納俄日河,至木爾宗鄉(xiāng)右納入太陽河,于可爾因匯入大金川。

綽斯甲流域群山環(huán)繞,地勢西北高東南低。綽斯甲河?xùn)|與足木足河分水,北與黃河為鄰,西南部與雅壟江、鮮水河相望,南與大渡河支流革什扎河為界。域內(nèi)支流發(fā)育,但左右岸支溝不對稱,較大支流均位于右岸,如夏曲、色曲、俄日河、太陽河等。綽斯甲河流域位于青藏高原東南邊緣,系典型的高山峽谷地貌,受高空西風(fēng)環(huán)流和西南季風(fēng)氣流影響,高原季風(fēng)性氣候十分顯著。

本文參照綽斯甲河流域地理位置,通過對綽斯甲河流域的徑流特性分析和綽斯甲水電站壩址徑流計(jì)算,進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水,充分利用綽斯甲河流域的水資源,設(shè)計(jì)洪水參數(shù)以期作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)選取的參考。

1 綽斯甲河流域的徑流分析

1.1 徑流特性

流域的徑流主要由降水形成,其次為融雪、地下水等。由于域內(nèi)植被良好,流域調(diào)節(jié)性能相對較好。

據(jù)綽斯甲水文站1960 年5 月～2018 年4 月徑流系列統(tǒng)計(jì),多年平均流量為179 m3/s,折合成年徑流量為56.5 億m3。徑流的年內(nèi)分配和降雨的年內(nèi)分配基本相應(yīng),豐水期（5 月～10 月）多年平均流量為292 m3/s,占年徑流量的81.9%,枯水期（11 月～翌年4 月）多年平均流量為65.4 m3/s,占年徑流量的18.1%。綽斯甲水文站最豐水年（2012 年5 月～2013 年4 月）和最枯水年（2002 年5 月～2003 年4 月）平均流量分別為270 m3/s和99.5 m3/s,分別為多年平均值的1.51 倍和0.56 倍,徑流的年際變化不大。

1.2 綽斯甲水電站壩址徑流計(jì)算

根據(jù)殼三水文站1960 年2 月～1962 年7 月實(shí)測徑流系列,按面積比一次方推求得到綽斯甲電站～綽斯甲水文站區(qū)間同期徑流系列,再由綽斯甲水文站減去區(qū)間徑流,得到閘址1960 年2 月～1962 年7 月的徑流系列,建立閘址與綽斯甲水文站同期月徑流相關(guān),相關(guān)關(guān)系較好,據(jù)此推求閘址徑流系列,得到綽斯甲水電站閘址1960 年～2018 年徑流系列。

根據(jù)綽斯甲水電站閘址1960 年6 月～2018 年5 月共58 年徑流系列,分別進(jìn)行年（5 月～翌年4 月）、枯水期（11 月～翌年4 月）平均流量的頻率計(jì)算,用數(shù)學(xué)期望公式：計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率,以P－Ⅲ型曲線適線確定其統(tǒng)計(jì)參數(shù),由此得到閘址徑流設(shè)計(jì)成果。經(jīng)與可研階段成果相比,差異不大,本次仍采用可研階段徑流成果。綽斯甲水電站閘址設(shè)計(jì)徑流成果見表1。

表1 綽斯甲水電站閘址徑流設(shè)計(jì)成果表

2 綽斯甲水電站設(shè)計(jì)洪水分析

2.1 暴雨洪水特性

綽斯甲流域?qū)偾嗖馗咴吘壍貐^(qū),遠(yuǎn)離水汽源地,并受青藏高原大地形的影響,暴雨的量級不大,實(shí)測最24 小時(shí)暴雨僅為61.9 mm（1991 年9 月9 日）。

洪水主要由暴雨形成,洪水以單峰為主,洪水歷時(shí)一般7 天左右。

據(jù)綽斯甲水文站1960 年～2018 年資料統(tǒng)計(jì),歷年實(shí)測年最大流量最大值為1550 m3/s（發(fā)生在1992 年6 月29 日）；最小值為410 m3/s（發(fā)生在2002 年6 月23 日）。年最大流量最早出現(xiàn)在6 月13 日（1971 年）,洪峰流量為846 m3/s；最晚出現(xiàn)在9 月29 日（1988 年）,流量為688 m3/s。年最大洪水一般發(fā)生在6 月～9 月,其中發(fā)生在6 月～7 月約占的69.5%,其中尤以7 月份發(fā)生的次數(shù)最多,占總數(shù)的47.5%。綽斯甲水文站年最大流量各月出現(xiàn)頻次見表2。

表2 綽斯甲水文站年最大流量各月出現(xiàn)頻次表

2.2 歷史洪水

為大渡河規(guī)劃設(shè)計(jì)需要,成都院于1966 年在綽斯甲河段進(jìn)行了洪水調(diào)查。訪問河段以觀音巖、麥斯卡為中心,上至二崗里、下至森工局約18 km 范圍內(nèi)進(jìn)行,共訪問20 多位老人。由于沿河居民居住較高且離河較遠(yuǎn),洪水對當(dāng)?shù)鼐用裢{較小,洪水給當(dāng)?shù)厝擞∠蟛簧?訪問條件亦較差。調(diào)查到的首大洪水1904 年,洪痕點(diǎn)2 個(gè),可靠性較差,二大洪水1927 年,洪痕點(diǎn)2 個(gè),較可靠。此外,調(diào)查到較大洪水還有1917、1948 年,但年份述說不夠確切,未作排序。

根據(jù)《四川省洪水調(diào)查資料》,1904 年和1927 年洪峰流量分別為2850 m3/s 和1390 m3/s。由于1927 年洪水流量小于實(shí)測的1992 年（1550 m3/s）、1993 年（1420 m3/s）,量級不突出,且有上游海子爆漲水等非天然因素,設(shè)計(jì)洪水計(jì)算不予考慮。由于本地區(qū)屬少數(shù)民族地區(qū),缺少歷史文獻(xiàn)資料,歷史洪水重現(xiàn)期難以追溯到更遠(yuǎn)的年代,故只能從1904 年起算,1904 年洪水作為1904 年來的首大洪水,重現(xiàn)期為115 年。

2.3 分期設(shè)計(jì)洪水

根據(jù)綽斯甲流域的降雨洪水特性及綽斯甲水文站1960 年～2018 年的年、月最大流量散布圖,全年可分為1 月、2 月、3 月、4 月、5 月、6 月～9 月、10 月、11 月、12 月共9 個(gè)時(shí)段。在各時(shí)段內(nèi)采用年獨(dú)立最大取樣,分別組成各分期連序系列,進(jìn)行頻率計(jì)算,汛期6 月～9 月采用年最大洪峰流量頻率計(jì)算成果。

綽斯甲水電站閘址分期設(shè)計(jì)洪水由綽斯甲水文站各分期設(shè)計(jì)洪水按面積比的不同次方推求。其中,1 月、2 月、3 月和11 月、12 月采用面積比一次方,4 月、5 月、10 月采用面積比0.8 次方。汛期（6 月～9 月）采用閘址設(shè)計(jì)洪水成果。由于5 月末6 月初洪水量級較大,故將汛期設(shè)計(jì)成果提前5 天使用,其余各分期成果按分期使用。

綽斯甲水電站閘址分期設(shè)計(jì)洪水成果見表3。

表3 綽斯甲水電站閘址分期設(shè)計(jì)洪水成果表

2.4 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

根據(jù)綽斯甲水文站1960 年～2018 年年最大洪水系列,加入調(diào)查的1904 年歷史洪水（歷史洪水重現(xiàn)期難以追溯到更遠(yuǎn)的年代,故只能從1904 年起算,1904 年洪水作為1904 年來的首大洪水,重現(xiàn)期為115 年）,組成不連序系列進(jìn)行頻率計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)頻率按期望公式計(jì)算,用P-Ⅲ型理論頻率曲線適線確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

根據(jù)大渡河上游流域各支流水文站洪水頻率計(jì)算成果,繪制區(qū)域洪峰流量地區(qū)綜合關(guān)系,可以看出,地區(qū)綜合面積比指數(shù)與通常采用的2/3 基本接近,故本次電站設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí),采用面積比的2/3 次方,將綽斯甲水文站頻率計(jì)算成果推算到綽斯甲電站閘址,成果見表4。

表4 綽斯甲水電站閘址設(shè)計(jì)洪水成果表

3 結(jié)語

通過對綽斯甲河流域的徑流特性分析,綽斯甲水文站最豐水年和最枯水年平均流量分別為270 m3/s 和99.5 m3/s,分別為多年平均值的1.51 倍和0.56 倍,徑流的年際變化不大。經(jīng)綽斯甲水電站壩址徑流計(jì)算,與可研階段成果相比,差異不大,仍可采用可研階段徑流成果。依據(jù)大渡河上游流域各支流水文站洪水頻率數(shù)據(jù),得到區(qū)域洪峰流量地區(qū)綜合關(guān)系,得出該地區(qū)綜合面積比指數(shù)與通常采用的2/3 基本接近,因此,綽斯甲水電站設(shè)計(jì)洪水計(jì)算,采用面積比的2/3 次方為宜。