（水利工程专业论文）梅江、汀江调峰影响河段设计水位的推算及航道整治研究.pdf

摘要 汀江是韩江的一级支流，广东境内长3 8 k i n 。汀江青溪水电站于1 9 9 3 年1 2 月建 成发电，电站为径流式，安装4 台发电机组，装机容量为4 x 3 6 万k w ，单机发电流 量2 0 9 酽s ，属于日调节水库。汀江青溪电站下游约4 3 k m 设有溪口水文站，在溪口 水文站下游2 6 k m 又设有三河坝( 三) 水位站，研究河段为汀江青溪电站下游约6 k m 的茶阳港至三河坝问2 5 k m 河段。 梅江干流全长3 0 7 k m ，梅州市梅江桥以下至三河坝河段长约8 2 k m ，其间共建有四 座水利梯级，从上至下分别为西阳、丙村、丹竹窝和蓬辣滩，均属于日调节水库，建 成发电时间分别为1 9 9 7 年、2 0 0 3 年底、2 0 0 1 年7 月、2 0 0 2 年5 月。 本文对汀江下游受调峰影响严重、且无基流下泄的河段设计水位如何确定进行了 探讨，提出了采用日最低水位累积频率法推算设计最低通航水位的方法。该方法提出 一是基于汀江青溪电站是一无基流保证的径流调峰电站，调峰时对下游河段影响严 重，水位下降。二是水文站距离电站的距离不宜太远，水文站距离调峰电站的距离最 好在3 5 k m 范围内，这样推算设计最低通航水位的结果比较符合电站调峰发电“造波” 的实际情况。同时对瞬时水面线选择，提出采用水文测验期间相应波谷沿程向下传播 的各水尺观测最低水位值进行修正，即取各水尺相应于波谷时的下包络线方法作为研 究推求沿程设计最低通航水位的途径。 本文对梅江下游没有航运基流、又不满足规范要求的特殊航道，提出以库区水位 进行通航、坝下河段采用“借水行舟”的通航模式。同时建议由国务院或地方发改委 部门牵头，建立由水利、水电、交通等部门参加的地方政府商层合作协调机制，对在 通航河流上建设水电枢纽进行通航设施的专项审批，达到水资源的综合利用。 关键词：电站；基流；调峰；坝下河段；最低通航水位；日最低水位累积频率法；瞬 时水面线 a b s t r a c t n i n gr i v e rw h i c h h a s3 8k i l o m e t e r si nc m a n g d o n gp r o v i n c ei sam a i nb r a n c ho f h a n f i v e r , q i n g x ih y d r o p o w e rs t a t i o nw a sb u i l ti nd e c e m b e r , 1 9 9 3 t h i sh y d r o p o w e rb e l o n g s t oa r u n o f f t y p e ，i nw h i c hf o u rg e n e r a t o r sw e r ei n s t a l l e dw i t hap o w e r - g e n e r a t i n gc a p a c i t y u pt o4x3 6 1 0 4k i l o w a t t , a n d 、砘也as i n g l eg e n e r a t o r sp o w e r - g e n e r a t i n gf l o wc a p a c i t y u pt o2 0 9 m 3 s i tb e l o n g st oad a i l yr e g u l a t i n gr e s e r v o i r x i k o uh y d r o g r a p h i cs t a t i o ni s l o c a t e di nt h ed o w n r i v e r , a b o u t4 3k i l o m e t e r sf a rf r o mq i n g x ih y d r o p o w e rs t a t i o na n di n t h ed o w n d v e ro fx i k o uh y d r o g r a p h i cs t a t i o n , a b o u t2 6k i l o m e t e r sf r o mi t , t h e r ei s s a n h e b aw a t e rl e v e ls t a t i o n n 伦f i v e rs e c t i o ns t u d i e di sf r o mc h a y a n gp o r t , w h i c hi s l o c a t e di nt h ed o w n r i v e r , a b o u t6k i l o m e t e r sf r o mq i n g x ih y d r o p o w e rs t a t i o n , t o s a n h e b a , 2 6k i l o m c t r e sf r o mq i n g x ih y d r o p e w e rs t a f i o m t h el e n g t ho f t h em a i n s t e a mo f m e ir i v e ri s3 0 7l ( i l o m e t e r s t h el e n g t ho f t h ef i v e r s e c t i o nf m mm e ir i v e rb r i d g e ，m e i j i a n gc i t y , t os a n h e b ai s8 2k i l o m e t e r s b e t w e e n t h e mt h e r ea r ef o u rh y d r a u l i ct e r t a e e s f r o mu p r i v e rt od o w n r i v e r , t h e r ea r ex i y a n g , b i n g c u n , d a n z h u w o ，a n dp e n g l a t a n , w h i c ha l lb e l o n gt od a i l yr e g u l a t i n gr e s e r v o i r s ，a n d w e r eb u i l ta n db e g a nt og e n e r a t ee l e c t r i c i t yi n1 9 9 7 ，a tt h ee n do f 2 0 0 3 ，i nj l l l y j 0 0 1 ，a n di n m a y , 2 0 0 2r e s p e c t i v e l y b ys t u d y i n gh o wt od e f i n ea n dd e s i g nt h ew a t e rl e v e l so ft h ed y e r ss u c ha sd i n g r i v e r , w h i c ha g es e r i o u s l ya f f e c t e db yr e g u l a t e df l o o dp e a k sa n dh a v en o n - b a s e - f l o w , t h e p a p e rp u t sf o r w a r dt h em e t h o d ，t h a ti s , t h el o w e s t - w a t e r - l e v e la c c u m u l a t i o nf r e q u e n c y f i r s t l yp u t t i n gf o r w a r ds u c har e s e a r c hm e t h o di sb a s e do nq i n g x jh y d r o p e w e rs t a t i o n , a f l o o d - p e a k - r e g u l a t i n gr u n o f fh y d r o p o w e rs t a t i o nw i t h o u tt h eg u a g a n t e e o fb a s e - f l o w r e g u l a t i n gt h ef l o o dp e a k ss e r i o u s l ya f f e c t st h ed o w u r i v e rs a e c t i o n sa n dr e s u l t si nt h e s e r i o u sd o w n c u t t i n go f w a t e rl e v e l s s e c o n d l y , t h ed i s t a n c eb e t w e e na h y d r o g r a p h i cs t a t i o n a n da h y d r o p e w e rs t a t i o nc a n n o tb et o of a r b ya g l a l y z m gt h i sc a s e ，w eh a db e t t e rk e e pt h e d i s t a n c ew i t h i n3 5k i l o m e t e r s ，f o rs u c har e s u l tc o r r e s p o n d sw i t hs i t u a t i o no f ah y d r o p o w e r s t a t i o n sr e g u l a t i n gf l o o dp e a k sa n dg e n e r a t i n ge l e c t r i c i t y a st ot h ec h o i c eo f t h ei n s t a n t a n e o u s f l o wp r o f i l e ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h a tw ec a nm a k eu s eo f t h el o w e s tw a t e rl e v e lw h i c hi s o b s e r v e da n dm e a s u r e dd u r i n gt h eh y d r o g r a p h i ct e s ta c c o r d i n gt ot h ec o r r e s p o n d i n gw a t e r g a u g eo b s e r v i n gt os h o wt h ew a v et r o u g hs p r e a d i n gd o w n w a r da l o n gt h er i v e r i ti saw a y t om a k er e s e a r c h , t h a ti s ，w et a k ea d v a n t a g eo fe v e r yw a t e rg a u g ec o r r e s p o n d i n gt ot h e w a t e rl e v e lo f t h ew a t e rt r o u g h a st ot h es p e c i a lr i v e rr o u t e s ，s u c ha sm e ir i v e r , w h i c hh a sn o tt h eb a s ef l o wf o r n a v i g a t i o n ，m a dc a nn o tm e e tt h es t a n d a r d i z e dr e q u i r e m e n t s ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt w o n a v i g a t i o np a t t e r n s ：w en a v i g a t ea c c o r d i n gt ow a t e rl e v e lw i t h i nt h ei 七s e i v o i i ；w en a v i g a t e b ym a k i n gu s i n go f t h ew a t e rt os a i l ”i nt h er i v e rs e c t i o n su n d e rt h ed a m s m e a n w h i l e ，t h e p a p e rs u g g e s t st h eh i g h e r - l e v e lc o o p e r a t i o ns h o u l db em a d e ，l e db y t h es t a t ec o u n c i lo rt h e d e v e l o p m e n ta n dr e f o r mc o m m i s s i o n , f o l l o w e db yt h eg o v e r n m e n t s s u c ha sw a t e r e n 删a n c y , h y d r o p o w e r , t r a n s p o r t a t i o nc t e t h e r e l e v a n tg o v e r n m e n t a ld e p a r t m e n t s s h o u l de x a m i n ea n da p p r o v ep r u d e n t l yt h en a v i g a t i o nf a c i l i t i e st os e ei fw ec a l ls e tu p h y d r o p o w e rp r o j e c t so nt h en a v i g a b l er i v e r ss oa st om a k eg o o du s eo f t h ew a t e r r e s o u r c e s c o m p r e h e n s i v e l y k e y w o r d s ：h y d r o p o w e r ，b a s e - f l o w , r e g u l a t e d f l o o d p e a k s ，f i v e r s e c t i o n u n d e r t h e d a m 1 0 w e s t n a v i g a b l ew a t e rl e v e l ，t h em e t h o do fl o w - w a t e r - l e v e lf r e q u e n c ya c c u m u l a t i n g , i n s t a n t a n e o u sf l o w p r o f i l e 可海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 1 1 河流概况 第一章河流概况及自然条件 1 1 1 梅江 梅江是韩江的主流，地理位置东经1 1 5 。1 3 1 1 6 。3 3 、北纬2 3 。5 5 2 4 。4 8 。梅江发源于广东省紫金县的白石栋，上游称琴江，流经五华县水寨与五华水 汇合后始称梅江，由西南向东北流经五华、兴宁、梅县至大埔县的三河坝与汀江汇合 后称韩江。梅江流域东西宽1 3 6 5 k m ，南北长1 7 2 k i n ，流域集水面积为1 3 9 2 9 k m 2 。 梅江干流全长3 0 7 k i n ，其中梅州市以下河段长约8 2 k i n ，集水面积5 5 5 9 k m 2 ，一般河 宽1 5 0 2 5 0 m ，河床比降o 3 5 n o 6 0 0 ，洪水水面比降o 2 5 o 4 0 。 梅江流域处于山地、丘陵、台地区域，地形复杂，河流溪涧纵横密布，集水面积 在1 0 0 k m 2 以上的一级支流共有1 9 条。其中集水面积在5 0 0 k i n 2 以上的有华阳水、五 华水、宁江、程江、石窟河、松源水等六条支流，各支流概况详见表1 1 【l 】。梅江在 梅州市以上有五华水、琴江台地，兴宁县的兴宁盆地，梅县的梅江沿岸台地，蕉岭县 的蕉岭台地；梅州市以下有梅县的丙村、松口和蕉岭县的小片平原。 表1 1梅江流域主要支流特征表 集水面积河长坡降 河名发源地河口 ( k 加2 ) ( k m )( ) 华阳水紫金伯公坳五华马山下 6 2 0 5 6 1 6 4 五华水龙川亚鸡寨五华水寨 1 8 3 21 0 50 9 9 宁江兴宁方村坝兴宁水口 1 4 2 31 0 71 1 9 程江江西寻邬兰峰梅县梅城 7 1 89 1 o2 6 8 福建武平洋梅县丙村东州 石窟河 3 6 8 l1 7 91 7 9 石坝坝 福建上杭 松源水梅县松口下店 6 4 27 7 4 8 5 太平山 从梅江流域的地势上看，总体地形是由西南向东北倾斜，山地面积占流域总面积 的3 6 ，丘陵面积占流域总面积的4 4 ，台地及小平原面积占流域总面积的2 0 。 梅江流域上游过去水土流失较为严重，但近几年来，经大力推广封山育林和水土 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 保持工作，水土流失状况有所改善。 梅江滩多流急，洪水暴涨暴落，水位变幅大。上游洋头至水寨大桥河段长1 0 7 k m ， 原可通航，后因水土流失严重及修建拦河设施等影响，于七十年代断航。中游水寨大 桥至梅江桥河段长7 6 k i n ，因流域植被差，水土流失严重，大量泥沙淤积，浅滩错乱 复杂，后经石坝整治及耙沙疏浚等措施，航道水深能保持0 5 米，通航2 0 t 以下船舶。 下游梅江桥至三河坝段8 3 1 m ，河床底质自上而下为盘石、卵石、砾石、沙砾及粗沙， 河宽狭窄，激流滩险多，如鳗宗滩、西阳滩、晒禾滩、竹筒贯等，其中大部分浅滩由 于新建枢纽的库区水位抬高而消失，但竹筒贯等一些位于枢纽回水变动区的滩险仍给 枯水期正常通航带来压力。 1 1 2 汀江 汀江发源于福建省上杭地区宁化县，自北向南流经福建长源、连城、武平、上杭、 永定，于石下坝流入广东省大埔县，于三河镇与梅江汇合后始称韩江。汀江干流全长 3 2 8 k m ，流域面积为1 1 8 0 2 k m 2 ，广东境内集水面积1 6 6 1 1 m z ，河床比降1 2 7 。汀江 通航河段石市至三河段，全长4 6 k m ，河面狭窄，河床平均比降为0 4 8 。汀江沿程 汇入的主要支流有漳溪河和梅潭河，见表1 2 “3 。河床底质自上而下为盘石、卵石、 砾石、沙砾及中粗沙，属山区河流。 表1 2汀江主要支流特征表 河长集水面积坡降 一级支流二级支流发源地 河口 ( k m )( k i n 2 )( ) 汀江 福建赖家山 三河坝3 2 81 1 8 0 21 2 7 漳溪河福建东华山 茶阳8 48 2 54 1 9 梅潭河 福建大尖上尖东文部 1 3 71 6 0 32 5 7 注：二级支流均在汀江左岸汇入 汀江茶阳以上，河谷窄深，一般河宽不到l o o m ，河床时有基岩裸露，滩多流急， 河水暴涨暴落，属典型的峡谷河流。由于青溪电站看水发电，其非恒定流、无规律特 性更显著。汀江茶阳以下，仍属山区河流性质，但河谷较为开阔，河床宽度放宽至 1 0 0 3 0 0 m 。河床组成多为沙质，河水暴涨暴落，水位变幅大。青溪电站不泄流时， 枯水河床不能满足航运要求。 2 河海大学工程硕士学位论文 梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 1 2 气象 1 2 1 气候特征 梅江流域属亚热带季风气候区，是南亚热带和中亚热带气候区的过渡地带，且处 于低纬度地区，近临南海、太平洋和山地的特定地形影响，形成夏日长、冬日短，气 温高、冷热悬殊、光照充足、气流闭塞、雨水丰盈且集中的气候。 1 2 2 气温 梅州多年平均气温为2 1 ，一月份平均气温为1 1 8 c ，极端最低气温为一7 3 c ( 1 9 5 5 年1 月1 2 日) ，七月份平均气温为2 8 3 。c ，极端最高气温为3 9 5 c ( 1 9 7 1 年7 月2 5 日) 。 1 2 3 相对湿度 流域内水汽充沛，湿度一般较大，全年平均相对湿度在8 0 左右。梅州市各县 平均相对湿度在7 6 7 9 之间。春夏间相对湿度大；秋冬季相对湿度小。1 9 5 9 年1 月6 日，五华的最小相对湿度只有5 ，相当干燥，历史少有。 1 2 4 降水 梅江流域雨量充沛，年平均降雨日为1 5 0 天左右，多年平均降水量在1 5 5 0 m ， 但年内分配不均匀，其中汛期4 月9 月降水量占全年降水量的7 0 以上，5 、6 月 份更为集中，形成极为明显的汛期。梅江上游降水量大于下游。流域上游多年平均降 水量在1 6 0 0 m m ，而中下游多年平均年降水量只有1 4 5 0 1 m 。梅县站( 1 9 5 4 年1 9 8 9 年) 多年平均年降水量为1 4 5 6 m ，最大年降水量为2 3 0 9 o m m ( 1 9 8 3 年) ，最小年降 水量为9 8 7 8 哪( 1 9 5 4 年) 。横山站( 1 9 5 4 年1 9 8 8 年) 多年平均年降水量为1 5 1 7 9 砌， 最大年降水量为2 6 2 2 2 m ( 1 9 8 3 年) ，最小年降水量为1 1 1 5 o m m ( 1 9 5 4 年) 凹。空 间分配上由于受地形影响，山区多于平原。迎风面多于背风面，春季北部降水比南部 多，夏季却比南部少。4 月6 月多为锋面雨，7 月9 月多为台风雨。 汀江大埔站多年平均降雨量1 4 8 8 舢，雨季4 9 月降水量占全年7 6 ，年降水达1 5 6 日，多年一日最大降水量达1 9 9 2 m ( 1 9 7 8 年6 月2 3 日) 衄。 1 2 5 风况 梅江流域属季风气候区，春夏季多东南风，秋冬季多西北风。梅州市各县每年 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 1 0 月至次年3 月，盛行偏北风，4 9 月则盛行偏南、偏东风，致使冬季干冷，夏季 湿热多雨。梅江流域年平均风速为1 s m s ，以梅城区域为最小，仅0 9m s 。由于项 山、莲花山脉的阻隔，静风( 无风) 机率很高，1 年中梅城有5 1 、其他各县城有2 4 5 4 时间处于静风状态。7 1 0 月份为台风盛行季节，八级以上大风平均每年1 3 次。大风天气出现的年际变化较大，有些年份未曾出现，有的年份则多达十余次。多 年平均年最大风速为1 5 6 m s ，最大风速为2 2 m s ，约9 级，相应风向为西北。 随热带气旋而来或强对流天气形成的暴雨，造成山洪暴发，河水暴涨，使韩江中、 下游及其支流两岸遭受水灾危害，是梅州市内最常出现的自然灾害。 汀江多年平均风速1 0m s ，全年最多风向为s e ，频率为6 8 ；全年最大风向 主要为s w 、w s w 、n n w 向，也有s e 、e s e 向等。最大风速1 7m s ( w - 1 9 8 3 年7 月) 。大风天多在2 4 月及7 月。 1 2 6 雾况 本地区雾天多出现在春季( 1 4 月) 和冬季( 1 0 1 2 月) ，多年平均雾天为3 0 天，最多年份雾天为4 2 天，最少年份雾天为2 6 日。一般不会因雾天影响航行。 1 3 水文、泥沙 1 3 1 水文 ( 1 ) 水文站 梅江干流主要水文( 位) 站有水口、梅县、横山三站，梅州至松口间支流石窟河 有长潭、白渡两个水文站。 汀江广东境内溪口水文站为代表，溪口水文站原位于茶阳镇上游6 k m 左右，于 1 9 5 8 年5 月设立为水文站，由广东省水文总站管理，有较长系列的水文资料。梅江、 汀江主要水文( 位) 站设站日期及资料情况如表1 3 。 ( 2 ) 径流 梅江横山、汀江溪口及韩江三河站的流量特征见表1 4 。 ( 3 ) 历史洪水 1 ) 梅江历史洪水资料：根据历史文献记载及洪水调查资料，梅江干流1 8 6 4 年普 遍发生较大洪水，自上而下的尖山、水口、梅县、横山等站( 河段) 均查测到该年洪 水位，并计算得各站洪峰流量如表1 5 。 4 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 2 ) 汀江：未建青溪电站前，汀江水系洪水频繁，且洪水出现有一定的周期性， 大致每1 1 1 3 年出现一次较大洪水，8 0 1 2 0 年出现一次1 0 0 百年一遇的特大洪水。 历史最高洪水位出现于1 8 4 2 年( 清代道光2 2 年8 月1 2 日) 。根据省水电设计院推算， 溪口当时洪峰流量为9 8 8 0 m 3 s 1 3 ，重现期为9 0 1 4 0 年一遇。 表1 3梅江汀江干、支流主要测站情况表 集水面积设蝴涧测验资料情况 河流站名 ( 1 面) ( 年月)水位流量泥沙 鬈 尖山 l 研r 81 9 5 8 6 1 9 5 8 6 至今1 9 5 8 6 至今 1 9 5 8 6 江 至今 水口 6 4 8 01 9 5 2 4 1 9 5 3 3 至今1 9 5 3 3 至今 1 6 5 4 一叫9 6 7 梅梅县 8 1 眈1 9 4 3 5 1 9 4 3 5 至今 1 9 5 1 1 江 1 9 5 4 4 1 9 5 4 5 横山 1 2 6 2 41 9 5 4 51 9 5 4 5 至今1 9 5 4 5 至今 至今 1 9 5 3 1 1 9 5 5 1 2 1 9 5 3 年 石 长潭 1 9 9 01 9 5 2 7 l 钙9 1 1 9 6 0 1 2 1 9 5 9 l 窟 l 昕1 1 至今 1 9 6 0 1 2 河 1 9 7 1 1 至今 白渡姗 1 9 5 8 51 9 5 8 6 至今1 9 5 8 6 至今 松 源宝坑 4 3 7 1 9 6 8 61 9 5 8 6 至今 1 9 弱6 至今 河 1 9 5 8 5 至 汀江溪口 9 2 2 81 9 6 8 5 1 9 5 8 5 6 至1 9 9 91 9 5 8 5 至1 9 9 9 1 9 9 9 注：溪口水文站于1 9 9 9 年迁移新址仍继续进行水位流量等测验 表1 4梅江横山、汀江溪口及韩江三河站的流量特征 最大洪峰最枯流量年径流量( 亿m 3 ) 航 站 控制 多 最大年最i 、生e 统计 面积 流流 时 笠 道名 量 时 量 时流时 年限 k m 2 间间 皿 流量 畦f s畦f s 间量间 均 梅横6 0 年6融 江山 1 2 6 2 46 8 1 04 1 1 0 0 1 2 0 41 9 8 33 3 11 9 6 34 5 月1 0 日 5 3 l 汀溪 1 1 8 0 28 1 4 0 7 3 年6 8 7 5 3 江 口 6 月2 日 4 9 71 5 61 9 7 56 9 31 9 6 3 & 1 929 0 韩 = 1 3 0 0 6 4 年6 6 &4 7 一 2 5 8 6 2 2 8 6 2 1 3 3 4 6 6 1 9 8 39 1 41 9 6 3 江 河 o 月1 6 日 矗2 8 9 0 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 表1 5梅江各河段1 8 6 4 年洪水调查成果表 站名尖山水口梅县横山 洪峰流量 4 1 8 06 3 5 07 0 2 0 7 6 3 0 6 5 0 0 9 5 3 0 注：流量值大者为考虑河道淤积还原后的可能 1 3 2 泥沙 梅江流域绝大部分是海拔3 0 0 m 左右的低山丘陵，其土壤类型除兴宁、五华、梅县 的部分山丘为第四纪沉积泥岩风化的华肝土( 红色砂岩) 外，大部分是花岗岩风化的 赤红壤土，土层厚深。海拔在5 0 0 m 以上的山地，土壤为山地红壤、黄壤、草甸土。 梅江流域森林覆盖特点是林地分布不均，成熟林少，中幼林多；阔叶林少、针叶 林多，森林覆盖率低( 1 9 8 5 年以前为3 6 1 ) 在大片的灌木林、疏林山地和光山秃 岭。过去几十年来是种的多、活的少、长的差、砍的快，森林资源遭到破坏，造成森 林生态失调，部分地区自然条件恶化，水土流失严重。但近年来，经大力搞封山育林 和水土保持工作，水土流失状况有所改善，1 9 9 6 年梅江流域的森林己提高到7 0 9 。 由于历史上森林植被多次受到破坏，水土流失严重，梅江多年平均含沙量介于0 2 2 0 6 6 k e g m 3 之间。汀江较低，溪口水文站为0 2 2 k g m 3 。梅江、五华河最高，已被列入 全省含沙量最大的河流，梅江悬移质含沙量为0 6 5 k g m 3 ，五华河为o 6 2k g m 3 。据 横山站1 9 5 5 年1 9 8 8 年共3 0 多年的悬移质输沙率整编资料统计，横山站多年平均 年输沙量为4 9 1 万t ，其中汛期( 4 月9 月) 为4 2 5 万t 。梅江多年平均年侵蚀模数 为3 8 9 t ( k m 2 a ) ，多年平均含沙量为0 5 0 k g m 3 ，高于全省的0 0 9 0 2 5k g m 3 1 4 1 。 梅江含沙量变化与径流一致，洪季径流大，含沙量升高，枯季含沙量小，高峰期的含 沙量常常大于枯水低谷期的1 0 2 0 倍。汛期平均含沙量为0 5 8 6k g m 3 ，实测最大含 沙量为5 2 0k g m 3 ( 1 9 8 3 年7 月2 6 日) 。 梅江横山站悬移质泥沙统计特征值见表1 6 。 表1 6梅江横山站悬移质泥沙统计特征表 横山站溪口站 项目单位 全年汛期 多年平均年输沙量万t 4 9 14 2 51 4 5 3 最大年输沙量( 1 9 8 3 年)万t 1 3 2 07 1 8 2 3 8 6 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 最小年输沙量( 1 9 6 3 年)万t 1 4 61 4 04 3 4 多年平均侵蚀模数 t k m 23 8 9 多年平均含沙量k g m 3 0 5 0 00 5 8 60 2 0 6 实测最大含沙量k g m 5 2 ( 1 9 8 3 7 2 6 )3 3 ( 1 9 6 6 5 2 0 ) 1 4 地质、地貌 梅州市地质构造比较复杂，主要由花岗岩、喷出岩、变质岩、砂页岩、红色岩和 石灰岩等六大岩系构成台地、丘陵、山地、阶地和平原五大类地貌。全市山地面积最 大，占4 7 5 ；丘陵占3 9 2 ；平原、阶地、台地面积仅占1 2 4 左右；河流和水库 等水面积占0 9 。 境内山系排列有序，分别由三列东北至西南和三列西北至东南或南北向的山地所 构成。主要三列山脉是东北至西南走向，即七且嶂玳瑁山阴天蟑项山甑、石寮 岽李望嶂鸿图嶂九龙蟑铜鼓嶂阴那山和风凰山山脉。梅州市境内主要高峰 有铜鼓峰，海拔1 5 6 0 m ；项山甑，海拔1 5 3 0 m ；凤凰髻，海拔1 4 9 7 m ；七木嶂1 3 1 8 m ； 阴那山五指峰1 2 9 7 m ；明山嶂1 2 4 5 m ；皇佑笔1 1 5 0 m 境内主要盘地有兴宁盘地，面积3 0 2 k i n z ；梅江盘地，面积l1 0 k m z ；汤坑盘地，面 积1 0 0 k i n z 。 1 5 枢纽及其他水利设施 现梅江桥三河口航段依次建有西阳、丙村、单竹窝和蓬辣滩水电站，汀江在三 河口以上3 2 k i n 处建有青溪水电站，上述水电站有关参数及运营方式详见表1 7 、表 1 8 。 表1 7梅江、汀江各水电枢纽参数表( 1 ) 河位调节 调节装机 机组单机流量 电站 库容容量 段置方式数量心 曲 ( 万z 3 )( 万k w ) 梅径流式 西阳嘲 西阳镇 2 4 02 o0 4 5 8 7 江日调节 梅径流式 丙村嘲 丙村镇 1 5 02 01 o 22 3 9 6 江 日调节 7 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 梅径流式 单竹窝7 1单竹 6 2 53 4o 8 5 41 5 9 2 5 江日调节 梅 径流式 蓬辣滩8 3 杨桃坪 4 0 5 4 41 1 41 5 5 江日调节 汀径流式 青溪青溪 b 8 8 01 0 82 7 42 0 7 江 日调节 表1 8梅江、汀江各水电枢纽参数表( 2 ) 电 梯级 回水正常消落门隘船闸过船 间距里程蓄水位水位高程尺度 吨级 站 ( k m )( k m ) ( 珠基m ) a 目基m ) o $ 隧m ) ( m )( t ) 西阳5 1 1 47 3 57 2 56 4 57 0 8 1 1 51 0 0 丙村6 1 1 3 3 51 3 3 56 6 36 4 9 45 6 87 0 8 21 0 0 单竹窝忉 1 5 3 01 5 3 05 9 o5 7 74 7 1 98 8 8 2 1 0 0 蓬辣滩8 1 3 0 9 4 3 0 3 04 9 o4 8 33 4 7 2 1 2 0 1 5 223 0 0 不通 青溪无 航 注：上表及本报告中所采用的高程均为珠江基面 s 河海大学工程硕士学位论文 梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 第二章航运及航道现状 梅江、汀江分别是韩江的干流及主要支流，是沟通闽西和粤东、梅州和潮汕地 区的主要水运通道。历史记载以来，其水运以“舟楫之利”为当地人民的生存和发 展起着重要的作用。但是由于该两条航道属于典型的山区河流，每逢枯水季节，因 来水量少，比降大，滩险出露，水流湍急，水深不足而使航道条件十分恶劣。与此 不相协调的是，当地的国民经济发展，尤其是人民的生活不得不依赖水运，为此人 们不惜代价一直采用传统的方法进行整治航道。新中国成立后，在上世纪七十年代 较大规模地进行以筑坝( 以丁坝为主) 结合疏浚挖槽的整治工程，航道的通航条件 有明显的改善。 2 1 梅江航运及航道现状 2 1 1 航道整治沿革 众所周知，山区河流，尤其是流域面积较小的山区河流，因为流量小，比降大， 在技术上限制了航道尺度的进一步提高，致使通航条件的改善及通过能力的提高受 到诸多限制。广东省有关部门在上世纪5 0 6 0 年代以及7 0 年代，曾分别两次拟采 用河道渠化的开发方式以提高航道尺度，但终因当时经济条件不济而导致工程上马 后又不得不被迫下马。 在七十年代，进行大规模的航道整治工程后，使梅江桥到丙村2 8 k m 的航道达到 维护尺度0 7 m x 8 m x1 2 0 m ( 水深x 航宽x 弯曲半径，下同) ，可通航5 0 t 级船舶，基 本达级航道标准；丙村至三河坝5 5 河段，航道维护尺度为0 9 m 1 4 r e x1 2 0 m ， 可通航l o o t 级船舶，基本达级航道标准。 1 9 9 7 年2 0 0 3 年，民营经济联合体威华集团及梅雁集团，利用国家 开发小水电的有利政策，先后建成了西阳、丙村、丹竹、蓬辣滩等四座 水电站，完成了梅江自梅州以下河段水电站梯级开发的任务。 9 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 2 1 2 梯级开发 梯级开发是 渠化的先决条件， 一般大坝建成后， 由于大坝拦截水 流，形成良好的库 区航道，将给航道 的改善、提级创造 条件。但上述四座 水电站的建设，由 于是以发电功能为主，在规划及建设过程中忽视了开发水电梯级要同时满足通航的 渠化条件而留下了遗憾。 根据上述四座水电站的有关设计文件及多次现场调查考察，现将梅江已建成的 四座水电站的主要设计指标以及拟建的高陂水利枢纽的主要设计指标列表2 1 。 2 1 3 电站运营对航运的影响 根据四座水电站的主要设计指标及现场调查，电站运营造成对航运影响有如下 几方面： ( 1 ) 水位不衔接 下一电站的正常挡水位与上一电站下游设计最低水位不衔接，主要有蓬辣滩梯 级和丹竹梯级。同时，该四座电站均为调峰发电运转，调峰消落水位与其上一梯级 的下游设计最低通航水位都不衔接，从表2 1 中可以看出，丙村与西阳梯级水位差 1 2 1 m ，丹竹与丙村梯级水位差1 6 1 m ，蓬辣滩与丹竹水位差0 8 9 m 。 ( 2 ) 电站蓄水引起断航 从各电站的装机容量及单机发电流量来看，单机发电流量分别为天然河流状态 下航道设计流量的2 7 6 6 倍，当上游来水量小于单机发电流量时，必然存在电站 停机蓄水时段。由于上述的回水不接段问题没有以设计最小通航流量作为保障的航 运基流，其大坝下游设计最低通航水位也就不能保证，船闸的下闸首门槛水深就没 有保障，在电站蓄水时段必然发生断航。 l o 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 表2 1各电站主要设计指标表 篡 西阳丙村丹竹蓬辣滩高陂水利 主要设计指标 梯级嘲梯级嘲梯级忉梯级埘枢纽 坝址以上流域 面积( k m 2 ) 8 3 7 0 8 6 2 1 1 2 6 3 61 3 9 8 8 6 距梅江桥 里程( k m ) 1 1 2 62 4 0 44 3 5 37 4 5 3 建成投产 1 9 9 72 0 0 3 底2 0 0 1 72 0 0 2 5未建 时间( 年月) 正常 7 3 5 06 6 35 9 0 04 9 0 04 3 o 挡水位( m ) 调峰消落 水位( m ) 7 2 56 4 9 4 5 7 74 8 3 4 2 o 下闸首门槛 6 4 55 6 8 04 7 1 93 4 7 22 2 3 0 高程( m ) 下游设计最低 6 6 0 通航水位( m ) ( 6 6 1 5 ) 5 9 3 14 9 1 93 7 4 22 5 3 0 下游设计最小2 4 o 3 6 35 2 o5 7 21 3 3 0 通航流量( m s ) ( 3 5 0 ) 单机发电 流量( m 3 s ) 1 0 72 3 9 61 6 9 2 51 5 5 03 0 8 多年平均 流量( m 3 s ) 2 0 02 1 03 1 23 4 3 船闸尺度 7 0 x 8 x 1 57 0 x 8 2 08 8 8 2 01 2 0 1 5 2 21 9 0 1 4 3 0 ( m ) 调节库容 2 4 01 6 06 2 54 0 51 2 0 0 2 4 0 0 ( 7 一) 装机容量 4 0 52 1 04 0 8 54 1 16 3 0 ( 万h ) 多年平均 流量( m v s ) 2 0 02 1 03 1 23 4 37 3 0 ( 3 ) 船闸平面尺度小 西阳及丙村的船闸长度均为7 0 m ，丹竹为8 8 m ，其宽度都为8 o m ，显然一次过闸 仅能通过目前航行在该河流的2 艘1 0 0 吨级船舶( 3 1 5 m 7 o m 1 o m ) ，3 0 0 吨级船 舶因其船宽分别为7 8 8 6 m 而无法通过。蓬辣滩的船闸平面尺度为1 2 0 m ，宽度为 1 5 m ，也只能一次通过2 3 艘3 0 0 吨级船舶( 其尺度分别为4 5 o r e 8 6 m x1 3 m 和 3 9 2 r e x 7 8 m x l 4 8 m ) ，船闸闸室太小影响到船闸的通过能力，限制了水运量的发展。 ( 4 ) 电站发电与航运缺乏协调统一 河海大学工程硕士学位论文梅江、汀江调峰影响河段的设计水位推算及航道整治研究 上述四座电站分属两个企业集团，包括船闸也是该集团管辖，所以在设计过程 中都是考虑单库独立调度，没有从总体上考虑既能最佳发电，又能满足通航的联合 调度。而且四个梯级电站的兴建前后延续十多年，各梯级建设期都没有考虑施工通 航，致使原来全线通航的河流，被迫从梅州市退到松口以下通航。目前，虽然松口 以上的三座电站都已建成，且都有船闸可供通航，但因多年施工断航及部分通航设 施不配套均以造成无船只通过，造成因工程建设考虑不周而使得经济的运输方式一 航运毁于一旦可见古老的航运交通运输方式，其抗风险能力也是很有限的，而 要恢复则需要一个相当长的过程，这对当地的经济发展非常不利。 2 1 4 蓬辣滩至三河坝河段现状及存在问题分析 目前，高陂水利枢纽尚处于前期工作阶段，何时能够实施不得而知。蓬辣滩以 下河段至三河坝，属于梯级下游受电站调峰影响的不稳定流河段。高陂水利枢纽电 站装机容量为4 1 1 万l 【 r ，单机发电流量为1 5 5 o m 3 s ，满负荷发电流量为6 2 0 m 3 s 。 蓬辣滩至三河坝河段设计最小通航流量为5 7 2m 3 s ，多年平均流量为3 4 3m 3 s ，但 电站的设计文件明确提出必须保证航运基流5 7 2m 3 s ，事实上即使保证有航运基流， 航道的技术条件也无法保证目前1 0 0 3 0 0 吨级船舶通航。造成的最大问题是，该河 段是梅江最为繁忙的通航河段，船舶均是采用等水( 发电放水) 的“借水行舟”方 式。但是，根据梅江各枢纽的坝上、坝下水位观测成果及同期对各电站发电情况的 调查研究，在从2 0 0 3 年l o 月1 8 日8 时到2 0 0 3 年1 1 月2 8 日8 时共历时9 8 5 小时 共4 l 天零i 小时的统计，每天都有停机不通航约9 小时。其中2 台机组发电为4 1 4 小时，占4 2 0 3 ；1 台机组发电为2 0 2 小时，占2 0 5 l ；其余3 6 9 小时为停机不 通航时间，占3 7 4 6 。按照上述运转方式，从该电站的水位流量关系曲线或发电流 量，可以计算出该时段的平均流量约为2 0 7m 3 s ，但如果按2 0 0 4 年2 月份的调查， 该时段为典型枯水期，其来水流量约为6 0m 3 7 s ，若保持一台机组发电，每