湟水水电站水文分析报告.doc

2水 文2.1流域概况湟水和大通河均发源于青海省境内，大通河发源于青海省境内的木里山，河流自西北向东南流经青海省刚察、祁连、门源、乐都等县和甘肃省的天祝、永登两县于甘、青两省交界的享堂峡汇入湟水。湟水发源于青海省境内的大坂山，上游为巴勿图河，河流源地由北向南至海晏，逐渐由湟源转向由西向东，蜿蜒曲折，先后穿过小峡，大峡等峡谷，出青海湟水至民和与大通河享堂峡在我省海石湾相汇合，通称为湟水，在甘肃省八盘峡附近汇入黄河。大通河干流河长560.7km，流域大致呈长矩形，地势西北高而东南低。天堂寺上、中段，地势较高，气候寒冷，有森林分布，植被良好，水土流失较轻，悬移质含沙量较小，水流清澈。湟水干流河长374km，在青海省境内长约305km，为上、中游。流域大致呈羽毛状，多峡谷，上游植被较好，为低草牧区，中游为中低山区，以农业为主。下游河长69.0 km，植被较差，为黄土区，水土流失严重，含沙量大。清水河水电站位于兰州市红古区清水河，清水河水电站坝址距白川水电站上游约3.0 km的地方，区间面积54.0 km2。清水河电站以上控制流域面积31546km2。大通河（湟水）流域水系及水电站水文站位置示意图见图211。2.2气象本工程地处西北内陆，气候呈明显的高原大陆性特征，气候干旱，降水量少，昼夜温差大，气候降水的地域差异明显。根据附近的民和县气象资料统计：平均气温7.8，平均最高气温14.9，平均最低气温2.3，极端最高气温34.5，极端最低气温22.2，多年平均降水量346.9 mm，平均相对湿度59%，最大风速18 m/s，平均风速1.7 m/s，最多风向ESE，最大积雪深度为10cm，最大冻土深度108cm。2.3 水文基本资料清水河水电站工程位于湟水和大通河汇合口下游，因此（民和+享堂）即上游青海省境内的湟水民和水文站和支流大通河享堂水文站两站合并的资料是清水河水电站工程水文分析计算的主要依据站。湟水全流域控制面积32863km2，湟水民和水文站流域面积15342 km2，大通河享堂水文站流域面积15126 km2，民和站加享堂站两站控制流域面积30468km2。两水文站以下至清水河水电站工程之间区间面积1078km2，工程点与设计站的集水面积相差为3.5%，由于降水量主要集中在中上游，下游区间降水量较小，故清水河水电站工程的径流直接采用民和站和享堂站的分析成果，不考虑区间产流量，不做修正直接采用。湟水民和水文站和大通河享堂水文站，由黄委会水文水资源勘测局设站观测水位、流量、悬移质输沙率、含沙量、水温、冰情等，自1950年开始设站观测至今并进行了整编，水文站控制条件较好，皆使用冻结基面高程，其流量测验用流速仪施测，大水时用浮标测流，历年各站洪峰流量测验无漏峰漏谷现象，整编刊印成果质量较高，刊印成果均直接采用。本次共收集到1950至2004年经整编后的实测资料共55年系列，本次分析计算的水文基本资料可靠、准确。因此湟水民和水文站和大通河享堂水文站是清水河水电站水文分析计算的主要依据站。2.4径流2.4.1 径流特性湟水以上流域径流主要来源于大气降水，其中以雨水补给为主，雪水补给为辅。全年可分为56月春汛期，由上游冰雪融水和降雨补给；7月至9月上旬为夏秋洪水期，以大面积降水补给为主；1012月为秋季平水期，以地下水补给及河槽储蓄量为主；次年1月至4月为冬季枯水期，以地下水补给为主，水量小而稳定。径流年内分配79月占全年径流量的比例大约为50%左右，2月份最小。最小流量出现在13月份。2.4.2径流系列的还原计算民和站和享堂站具有19502004年共55年年径流系列。上游用水较多，本次根据以往工程还原计算成果对民和站和享堂站历年年径流进行了引水流量的还原计算。2.4.3径流系列及其代表性分析本次设计采用19542004年共55年年径流系列，分别绘制年平均流量时序过程线、年平均流量差积曲线图。从中可以看出，19531959、19811990为丰水段，19501952、19601967为平水段，19681980、19912002为枯水段，在55年径流系列中包含有两个平水段、两个丰水段和两个枯水段，从周期性来看该系列具有丰、枯水年交替出现的特点，具有一定的代表性。综上所述，采用民和站和享堂站1950年2004年年径流系列具有一定的代表性，能够满足设计要求成果可供工程设计使用。民和站和享堂站年径流时序图和年径流差积曲线图见图241、图242。2.4.4 径流计算利用民和加享堂站19502004年55年径流系列，用矩法采用P型曲线适线，经频率分析计算得民和加享堂站年平均流量为153m3/s，多年平均径流量为48.2亿m3，Cv=0.20，Cs=2.0 Cv。民和加享堂水文站年径流频率曲线见图243。其中民和站天然情况下年平均流量为61.13/s，多年平均径流量为19.3亿m3; 享堂站天然情况下年平均流量为91.63/s，多年平均径流量为28.9亿m3;湟水清水河水电站工程设计年径流频率计算成果见下表241。民和加享堂站设计年径流成果表表241F(km2)统计参数不同保证率的设计值(m3/s)Qo (m3/s)CvCs/Cv15%25%50%75%85%315641530.202.0185172151131122工程点与设计站的集水面积相差为3.5%，由于降水量主要集中在中上游，下游区间降水量较小，故清水河水电站工程的径流直接采用民和+享堂站的分析成果，不考虑区间产流量，不做修正直接采用。2.4.5径流年内分配清水河水电站工程径流年内分配采用日历年度，根据代表年的选择原则，按典型年的年径流量接近设计频率的径流量为原则并考虑需水期较枯对发电不利的年份，分别选取民和加享堂站1993、1996、1997年为P=15%、P=50%、P=85%代表年的典型年，按设计频率的年平均流量与典型年年平均流量之比值修正典型的月、日平均流量得清水河水电站各代表年的逐月、日平均流量。清水河水电站工程年内分配成果见下表242。清水河水电站工程年内分配成果表单位：m3/s 表242项 目月 份年一二三四五六七八九十十一十二（1993年） 民和+享堂 典型49.249.152.0 12713318538749922013371.359.2165P=15% 丰水年 55.255.158.314214920743455924714979.966.4185（1996年） 民和+享堂 典型48.947.444.911116014822034220298.055.750.4128P=50% 平水年57.755.953.013118917526040323811665.759.5151（1997年） 民和+享堂 典型44.540.237.991.912581.023634915382.051.843.0112P=85% 枯水年48.543.841.310013788.225738016789.356.446.8122清水河水电站各代表年的逐月、日平均流量见表243、244、245。2.4.6枯水期径流计算湟水民和水文站和大通河享堂水文站一般年份11月下旬进入冬季枯水期，枯水期到次年3月份结束。历年最小流量多出现在1月2月，尤其是1月份，出现频数最高。根据这个特点，民和加享堂站的枯水期大致可以划分为12月3月，民和加享堂站枯水期平均流量资料现已收集有19502004年55年实测资料，用矩法初估参数，采用P型曲线适线，得民和加享堂站枯水期平均流量统计参数。民和加享堂水文站清水河水电站P=15%代表年逐日平均流量表单位：m3/s表243 月日一二三四五六七八九十十一十二158.557.050.092.814533719442136219171.575.7260.959.049.910212229816734532519173.877.5359.754.950.188.910928216139030418475.273.3460.252.850.879.312126017347728818081.871.5560.849.951.781.413622524242026618180.870.4660.752.253.077.212720625851329918582.568.0760.054.150.877.096.918724250632618483.068.1859.355.649.969.985.518121850830917685.769.4958.754.749.380.389.018718253229917083.969.71058.753.648.597.910224416155428216584.071.11159.056.050.111512520915962226616184.568.01259.057.854.311211119318369424515788.671.11356.357.256.295.197.817024679323715585.571.41455.759.662.989.381.715232680423815188.965.91558.060.169.412567.214644295223215088.359.71650.458.163.617884.619647394623114988.465.71751.055.766.920176.018143478722515787.273.81849.654.164.318767.216636272421516186.366.61950.257.360.620410614952372621215577.668.52047.858.153.120722414499665721715370.763.52148.258.552.5177158198117057322315070.764.02251.355.549.4158171188115049622414868.060.42350.953.250.119217016997752121814665.761.02452.050.250.421217315870850821214368.859.22552.652.755.319720014551045220514077.861.82654.053.567.122322814843441119793.482.063.42755.254.978.923424617943138119585.577.069.92851.351.381.120727832845543419783.573.865.42954.568.916526432951143221081.972.258.23056.763.315022623358143819477.374.358.23156.972.129246640274.357.3平均55.455.358.014214820643456224814879.366.7清水河水电站P=50%代表年逐日平均流量表单位：m3/s表244 月日一二三四五六七八九十十一十二158.659.454.847.418925814637437016579.958.1259.459.453.748.317617614730037915378.460.2357.958.653.447.021414920123942414578.465.9457.559.052.148.725913333220242414277.966.2557.760.358.552.026313738717239213876.964.7659.356.862.360.922824032715536313371.262.2759.755.562.361.115118026118733513265.858.5858.956.761.861.112615629944833213364.959.8958.456.459.269.115814935761630313064.459.11058.355.352.667.817216649774827712664.359.71158.655.252.670.315915637953026112760.959.31257.955.251.085.216713125440224712659.059.21357.758.447.111015011919834023012558.559.21458.359.146.798.711311217228721012257.957.91558.057.248.396.312012815624820111861.756.81658.456.651.712212814714522219311762.858.91758.155.253.413916124114120619711264.460.81858.155.052.418621523816418518810863.359.71957.952.650.720217729216617618410562.858.62058.054.554.519721630913420418399.364.654.12156.554.754.317323922112423717898.365.255.22257.154.953.415122016111525817298.965.255.22359.454.853.423316613910737416699.664.154.22458.358.351.620117012416251015899.265.057.42557.554.149.521019312725391014792.762.363.62657.954.847.9241212146354102014487.460.957.92757.254.548.321722816838381414384.158.761.72857.054.946.820920215343366113980.557.962.52952.150.121221015646460614282.056.561.43057.350.921021016742152760.481.257.259.73158.649.020532543280.560.8平均58.056.252.713118817425840524011465.059.6清水河水电站P=85%代表年逐日平均流量表单位：m3/s表245 月日一二三四五六七八九十十一十二151.245.939.757.020364.311246730198.162.053.7250.046.839.160.820558.523033336711063.345.3350.847.839.765.721154.848125326611365.644.5452.650.340.761.917752.748520920911464.444.4553.148.536.964.014948.043858718510163.744.7650.745.435.381.218949.936768116010441.245.4748.642.933.289.620754.530667314910550.745.2849.145.134.475.017610622970514090.851.744.2953.143.935.463.614212019863313099.754.443.51050.942.338.460.515411618252313494.157.242.81151.741.741.154.215510117544714610053.043.51250.942.443.170.314190.119237218784.654.545.01350.343.147.393.214688.017239119394.955.945.71448.943.147.687.214287.616360720685.956.645.21550.944.547.473.615284.622565619790.855.745.61650.041.443.174.614511327055519093.450.745.21749.242.240.710515513341345417286.447.245.41849.742.643.213715213841338415887.539.847.91946.942.540.316212710730134416091.756.649.02046.442.042.015798.587.824030512084.459.848.72146.142.145.214486.281.220227814886.558.748.82245.243.543.115287.281.716126813975.561.248.82347.543.441.414282.877.813624913989.458.148.72447.744.441.213473.771.012021713872.858.048.52547.444.339.110571.164.310220013569.257.249.52646.745.438.711999.762.517018712382.755.849.82744.045.437.612210761.028317511971.253.749.52845.824.340.211811290.828217112068.458.349.02946.340.511999.711923016911662.255.649.13045.542.814682.012532216011061.955.149.23146.949.973.337418360.627.5平均48.844.141.099.813586.325738216888.055.846.9枯水期平均流量频率曲线见图244。民和加享堂站设计枯水期平均流量成果见表246。民和加享堂站设计枯水期平均流量成果表表246站名F(km2)统计参数不同设计频率设计值(m3/s)Q枯水期 (m3/s)CvCv/Cs15%25%50%75%85%民和+享堂3046849.30.142.556.453.748.944.542.22.5 洪水2.5.1 洪水特性湟水干流大洪水均由大面积暴雨形成，汛期一般都集中在69月，主汛期79月，洪水具有峰高量大的特点。2.5.2 历史洪水流量及重现期的确定甘肃省洪水调查资料中已整编刊印的海石湾至湟水河口附近处共有1847、1898、1919、1948、1935年等大洪水，其中1847年洪水仅供参考，其它几次调查洪水成果都较为可靠。由于考虑到1847年洪水欠准确，可靠性差，不做统计计算。湟水、大通河河段干流历史洪水调查成果表见表251。根据历史文献记载，结合邻近流域历史洪水发生情况的分析，1898年历史洪水重现期可按其发生至今的年数100年考虑。2.5.3 年最大洪峰流量的统计与设计洪水计算民和加享堂站实测年最大洪峰流量系列为1950年至今，在两站年最湟水、大通河河段干流历史洪水调查成果表表2-5-1河 名调查地点F调查成果（按大小排序）可靠程度调查日期调 查 单 位（km2）年、月、日Qm（m3/s）年、月、日湟 水享堂水文站河段153421847_1955.9兰州水电勘测处18981500较可靠1965.5北京勘测设计院山城村至享堂1935_1948945较可靠大通河享堂水文站1512618981730较可靠1956铁道部第一设计院1919956供参考湟 水3115318474700供参考1955.9兰州水电勘测处18982500较可靠1965.5北京勘测设计院海石湾至湟水河口19191800较可靠19481600较可靠19351380较可靠备 注大洪峰流量统计时，首先统计出两站年最大洪峰流量，然后再统计出两站相应最大，同时刻相应最大相加，挑选最大。本次收集到19502000年共51年资料。加入1898、1919、1948、1935年等四次调查洪水，（其中1919、1948、1935年三次洪水，由于量级较小，不再作为历史洪水处理，作为实测系列排队）。进行频率分析计算，用矩法初估统计参数，采用P型曲线，用适线法，求得民和加享堂站洪峰流量均值为： Qm=1080m3/s，Cv=0.42，Cs/Cv=3.0。民和加享堂水文站洪峰流量频率曲线见图251。湟水清水河水电站工程设计洪峰流量成果见表252。湟水清水河水电站工程设计洪水成果表表252F（km2）统计参数不 同 频 率 设 计 值（m3/s）均 值CvCs/Cv0.2%0.33%1%2%3.33%5%10%20%3156410800.423.0307029002530228021001950169014102.5.4分期洪水清水河水电站工程的分期洪水分析计算基本站为民和加享堂站。施工洪水按月分期，主汛期79月，直接采用民和加享堂站年最大值设计洪水成果。其余月份依据民和加享堂站站资料按月统计，在两站月最大流量统计时，首先统计出两站月最大流量，然后再统计出两站月相应最大，同时刻相应最大相加，挑选最大。各分期内最大值挑选方法，选样时没有跨期。清水河水电站工程分期施工洪水成果见表253。清水河水电站工程施工洪水成果表表253月 份不 同 频 率 设 计 值（m3/s）P=5%P=10%P=20%一74.469.163.0二82.775.467.4三148128107四454368280五755603451六1100895693七九195016901410十433375313十一202178152十二11510593.92.6 泥沙湟水、大通河流域上游下垫面条件较好，中、下游植被条件差，水土流失严重，河流含沙量也较大。清水河水电站工程的泥沙分析，可采用民和加享堂水文站资料。民和加享堂站有51年悬移质输沙量资料（19502000年）。根据资料统计分析湟水民和站多年平均含沙量为9.56kg/m3，最大断面平均含沙量843kg/m3，最小断面平均含