水文气象条件.doc

1.1 水文气象条件1.1.1 气候特性雅鲁藏布江流域南北纵越3个纬度，东西横跨15个经度，地域辽阔。加之域内地形地貌十分复杂，高原、盆地、高山、峡谷交错其间，海拔高度相差5000多米，形成的气候复杂多样。流域降水、气温、湿度等既受地理位置影响，又受海拔高度及下垫面条件影响，时空分布十分复杂。流域气候的主要特点是：降水量从下游到上游递减，雨季开始时间也是由下游到上游逐步推迟，因此，下游地区雨季持续的时间比上、中游地区长；湿度从下游向上游逐渐降低；蒸发下游地区较弱，中、上游较强；气温从下游向上游、从谷底向两侧山地不断降低；风速下游地区较小，中、上游地区较大，其年内变化是夏秋季较小、冬春季较大。以喜马拉雅山的主脊为界，考虑河流切割和印度洋暖湿气流的影响，雅鲁藏布江尼洋河汇口、易贡藏布汇口一线以南为非高原区域，以北为高原区域。就气候带而言，流域下游河谷地区多属于热带、亚热带，而流域的广大中上游地区则属温带。青藏高原热力作用的季节变化引起高原四周风的季节变化，从而产生了高原季风。高原季风影响的范围在高原主体以外，高度一般不超过高原的平均海拔高度。与此同时，流域还受西南和东南季风的影响，它们共同作用决定了降水和湿度分布。由此划分的气候地区中，雅鲁藏布江流域朗县工布江达嘉黎以东属季风湿润地区，当雄羊八井桑日错那以东属季风半湿润地区、以西的广大地区则为季风半干旱地区。以上气候类型的划分，只反映水平分布的情况。具体到一个小范围内，地形与海拔高度不同，气候类型也有很大的差异，尤其是雅鲁藏布江下游地区，地势高差达20003000m，在同一个气候地区内，又有不同的气候类型。藏木水电站位于高原温带季风半湿润气候地区。该地区年平均气温在8左右，最暖月平均气温超过15，全年有10个月平均气温在0以上。年降水量在350600mm，主要集中在69月，受地形和水汽来源影响，年降水量东部多于西部，天然植被也由东部的森林向西部的草甸草原过渡，降水强度较大，一日最大降水量一般在50mm左右。加查气象站（测站高程3260.0m）位于藏木水电站坝址下游约15km处，该站有1978年至今的实测降水、气温、蒸发、湿度等资料。根据该站19782004年实测资料统计，多年平均气温9.2, 极端最高气温和极端最低气温分别为 32.0、-16.6；多年平均年降水量为540.5 mm，历年一日最大降水量51.3mm；多年平均相对湿度51；多年平均风速为1.6m/s，历年最大风速为19 m/s，相应风向SE；多年平均蒸发量为2075.2mm。加查气象站气象要素特征值统计表见表1.1-1。中国水利水电第八工程局有限公司9西藏自治区藏木水电站厂房土建及金属结构安装工程施工(HXZM2010/C01) 第二卷 施工技术文件表1.1-1 加 查 气 象 站 气 象 要 素 统 计 表 月 份数 值 项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年气温()平均0.0 2.7 6.4 9.6 13.2 16.3 16.4 15.9 14.3 10.4 4.7 0.6 9.2 极端最高23.4 24.0 32.0 28.4 30.8 30.7 31.9 30.1 28.7 27.1 23.8 19.8 32.0 极端最低-16.6 -13.5 -10.0 -5.4 -3.3 2.0 4.4 4.9 0.7 -5.4 -10.5 -14.7 -16.6 平均气压(hpa)683.7 682.6 683.1 684.7 685.1 684.6 685.4 686.9 687.9 688.1 687.8 686.8 685.6 平均日照时数(h)231.1 215.5 226.9 219.3 234.1 195.6 179.4 182.1 193.8 244.7 240.2 227.8 2590.5 平均蒸发量(mm)110.8 139.3 197.6 211.1 245.8 224.8 195.9 181.1 162.2 179.7 130.1 96.9 2075.2 风平均风速(m/s)1.6 2.2 2.5 2.2 2.1 1.7 1.2 1.2 1.1 1.3 1.3 1.1 1.6 最大风速(m/s)12.0 16.0 19.0 14.0 11.0 15.0 12.0 10.0 9.0 12.0 10.0 18.0 19.0 相应风向W、SSWESESEWNWE、ENEWNWS、ESESSE、NW、WSEESE、SW、WNW、ESE、WNWSE平均大风天数( 8级)(d)1.4 3.0 4.9 3.1 1.9 0.9 0.4 0.5 0.2 0.4 0.4 0.9 18.1 降水平均降水量(mm)1.2 2.3 8.9 19.5 44.5 90.3 152.3 133.9 73.2 11.9 2.1 0.4 540.5 一日最大降水量(mm)9.0 4.4 14.3 16.0 26.2 36.1 42.4 51.3 37.7 21.4 8.7 2.2 51.3 平均降水天数(d)1.0 2.1 4.7 9.4 13.6 20.4 23.4 23.4 20.5 5.1 1.6 0.5 125.7 5mm天数(d)0.1 0.0 0.4 1.0 3.0 6.0 10.7 9.5 4.7 0.8 0.1 0.0 36.4 10mm天数(d)0.0 0.0 0.0 0.1 1.2 2.6 5.7 4.4 1.6 0.1 0.0 0.0 15.9 25mm天数(d)0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.4 0.5 0.2 0.0 0.0 0.0 1.3 最大冻土深度(cm)19.0 12.0 7.0 4.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5.0 9.0 16.0 19.0湿度平均相对湿度(%)34.0 35.0 40.0 48.0 53.0 63.0 71.0 71.0 69.0 54.0 43.0 37.0 51.0 最小相对湿度(%)及年份0.0 0.0 0.0 0.0 5.0 8.0 12.0 14.0 10.0 3.0 0.0 0.0 0.0 多年多年多年多年199719842年1995198319961984多年多年1.1.2 水文资料1.1.1.2 水文基本资料雅鲁藏布江中游河段干流从上到下分别设有拉孜、奴各沙、羊村、奴下水文站，各站资料情况见表1.1-2。表1.1-2 雅鲁藏布江干流 各水文站资料情况一览表站名集水面积（km2)实测资料年限（年、月）水位流量降水拉孜493701978.3今1980.1今1978.3今奴各沙1063781955.7今1955.7今1955.7今羊村1531911955.71958.8；1959.6今1955.71958.8；1959.61968.12；1970.1今1955.71958.12，1959.7今奴下1912351955.71958.9，1959.7今1955.71958.9，1959.71968.12，1970.1今1955.61958.10，1959.6今羊村水文站位于藏木水电站上游约72km，集水面积153191 km2，区间面积占羊村集水面积的2.9。奴下水文站位于藏木水电站下游约289km，集水面积191235 km2 ，区间面积占奴下集水面积的17.6。根据电站所处位置及各站资料条件，选取羊村、奴下水文站作为该电站水文分析计算设计依据站。1.1.1.3 径流（1）径流特性雅鲁藏布江流域的径流主要由降水、冰雪融水和地下水补给组成。由于流域面积广阔，流域内的降水量、蒸发量、降雪率以及地形、冰雪覆盖面积、植被等条件差异很大，流域内的径流补给类型因此复杂多样。雅鲁藏布江河源段源头一带以冰雪融水补给为主，当却藏布偏上部分以地下水补给为主，偏下部分为降雨、地下水混合补给；中游河段在尼洋河汇入前降水补给为主，汇入后至派乡为冰雪融水、降水混合补给；下游河段帕隆藏布入汇后，使干流径流组成又以冰雪融水为主，再往下游，随着海拔的降低，降雨量急剧增加，河流的径流补给再次过渡到降水补给为主。总体而言，雅鲁藏布江属降水补给为主的河流，至上而下，有地下水补给为主、降水补给为主、冰雪融水补给为主、降水补给为主的变化过程。经计算，羊村水文站多年平均流量977m3/s，多年平均径流量308.3亿m3，多年平均径流深201.3mm，多年平均年径流模数6.38L/(s.km2)。径流的年内分配不均匀，丰水期（610月）多年平均流量1860m3/s，占年径流量的79.6。枯水期（11月翌年5月）多年平均流量344 m3/s，占年径流量的20.4。径流的年际变化较小，最丰水年年平均流量1710m3/s（1962年6月1963年5月）仅为最枯水年年平均流量483 m3/s（1983年6月1984年5月）的3.54倍。羊村水文站实测最小流量为148m3/s（1984年4月21日）。（2）坝址径流计算雅鲁藏布江干流中游和支流年楚河、拉萨河流域的广大地区是西藏重要的农业产区，其间灌溉引水渠系纵横交错，且主要分布在羊村水文站控制断面以上，灌溉耗水量较大。选择水文雨量站网总体布局相对合适、资料的代表性较高的年楚河流域作为典型区，根据该区的灌区分布、灌溉面积以及以往在该区域数条引水渠的不定期巡测资料，分别率定出农田、林草地的净耗水定额。由于雅鲁藏布江干流中游、拉萨河流域的广大地区的农田和林草地的土壤的颗粒组成、堆积厚度、入渗能力、保湿能力以及该地区主要农作物组成等特性与年楚河流域的基本接近。因此，依据各灌区的灌溉面积分别计算出各渠系的耗水量，继而可对各水文站进行水量还原。羊村站实测有1955年7月至1958年8月、1959年6月至1968年12月、1970年1月至今的流量资料。故与其上游奴各沙水文站建立年月平均流量相关关系插补羊村水文站各缺测月份流量。经插补延长后，羊村水文站具有1956年6月2004年5月共48年（水文年）径流系列。根据羊村水文站1956年6月2004年5月 (水文年) 径流系列进行年平均流量(6月翌年5月)、枯水期平均流量(11月翌年5月)频率计算。采用数学期望公式计算经验频率，由矩法初估参数，以P型曲线适线确定统计参数，径流计算成果见表1.1-3。 表1.1-3 羊村水文站径流频率计算成果表 流量单位：m3/s项 目统计参数设计值均值CVCS/CVP=5%P=50%P=95%年(6月翌年5月)9770.282.0 1470952575枯期(11月翌年5月)3440.172.0 445341254藏木水电站坝址的集水面积为157668km2。区间面积占羊村水文站集水面积的2.9，藏木水电站坝址径流成果由羊村水文站按面积比推算，径流计算成果见表1.1-4。 表1.1-4 雅鲁藏布江 藏木水电站坝址径流成果表 流量单位：m3/s项 目均值P=5%P=50%P=95%年(6月翌年5月)10101510980592枯期(11月翌年5月)3544583512611.1.1.4 洪水（1）设计洪水1）暴雨洪水特性雅鲁藏布江洪水主要由暴雨形成。本流域的降雨比较集中， 49月降水占全年降水的95以上。且降雨多受高原南部低槽（简称南支槽，指通过2030N的西风槽）影响，给高原地区提供暖湿的西南气流，促使高原切变线、低涡的形成，增加降水量。当高原北部有冷空气南下时，则可在高原上引起较大范围的降水天气，如把孟加拉湾风暴引向高原，则可造成较大范围的大雨、暴雨天气，从而形成较大洪水。由于流域内广大地区雨热同季，降水量多的月份，也正是全年气温最高，融水补给量大的时期，导致雅鲁藏布江洪水规模及洪峰流量均较大。据羊村、奴下两水文站洪水资料统计，羊村水文站年最大洪峰流量发生在79月，其中8月份最多，占全年的75，7、9月出现的频次大致相当。年最大洪峰最早出现在7月10日（1997年，洪峰流量2770m3/s），最晚出现在9月16日（1975年，洪峰流量3220m3/s），历年实测年最大洪峰流量最大值为8870m3/s(1962年9月2日)，最小值为1690 m3/s（1983年8月22日），两者之比5.25。奴下水文站年最大洪峰流量亦发生在79月，其中8月份最多、7月份次之，两月出现最大洪峰频次占全年的92.9。年最大洪峰最早出现在7月2日（1976年，洪峰流量5080m3/s），最晚出现在9月13日（2003年，洪峰流量7900m3/s），历年实测年最大洪峰流量最大值为13100m3/s(1998年8月22日)，最小值为3730m3/s（1983年8月22日），两者之比3.51。由于雅鲁藏布江洪水组成中融水占有较大的比重，流域降水往往是从东南向西、向北推移，即从下游向上游推移，加之流域面积大，又呈狭长型，因而洪水具有过程历时较长，缓起缓落，洪水过程线出现锯齿型变化的特点。从洪水地区组成来看，该流域洪水主要来自中、下游。2）历史洪水西藏和平解放后，各部门根据不同目的和要求，对区内有些河流进行了洪水调查。但由于雅鲁藏布江流域地广人稀，沿河居民又多居住于两岸的半山腰上，无法对早年洪水水位有准确的记忆，加之历史文献资料对早年洪水的记述较少，雅鲁藏布江流域历史洪水无从考证。3）设计依据站设计洪水计算根据羊村水文站奴各沙水文站历年年最大洪峰流量相关关系插补羊村水文站1969年最大洪峰流量，据奴下水文站羊村水文站历年年最大洪峰流量相关关系，插补奴下水文站1969年最大洪峰流量。根据经插补延长后羊村、奴下水文站19562004年共49年年最大流量系列，分别采用期望公式计算经验频率，矩法初估参数，用P-型理论频率曲线目估适线确定统计参数，计算成果见表1.1-5。表1.1-5 雅鲁藏布江 羊村、奴下水文站设计洪水成果表水文站参数Qp(m3/s)均值CvCs/Cv0.05%0.10%0.20%0.50%1%2%3.33%5%10%20%羊村46900.403.0146001370012800116001060096208880827072106070奴下81000.353.0224002110019900181001680015400143001340011900102004）坝、厂址设计洪水计算藏木水电站位于雅鲁藏布江中游河段桑日至加查峡谷出口末端，与上游羊村水文站、下游奴下水文站集水面积分别相差2.9% 、17.6，鉴于羊村奴下区间洪水模数变化较大，为使上下游雨洪特性协调，藏木水电站设计洪水成果采用羊村水文站与奴下水文站设计洪水成果按面积比内插计算。由于雅鲁藏布江无历史洪水资料，故将校核洪水加10安全保证值，藏木水电站设计洪水成果见表1.1-6。表1.1-6 藏木水电站设计洪水成果表P0.05%+Qp0.10%0.20%0.50%1.0%2.0%3.33%5.0%10%20%Qp(m3/s)1710014600136001240011300103009520887077606560 注：藏木水电站校核洪水标准为2000年一遇，表中P=0.05洪峰流量已加10安全保证值。（2）分期设计洪水1）各分期洪水系列生成雅鲁藏布江流域洪水有明显的季节变化，每年4月下旬以后，随着气温的逐渐回升，上游积雪开始消融，加上少量降水，流量出现小波动。5月份气温进一步上升，降水量明显增加，洪水量级也明显增大，6月为汛前过渡期，79月暴雨频繁，雨量最丰，洪水亦大，为主汛期。10月，随着降水减少，气温降低，洪水亦随着减小，属汛后过渡期。11月3月是稳定退水期。根据雅鲁藏布江洪水发生规律和分布特点，结合施工要求，全年按1月、2月、3月、4月、5月、6月、79月、10月、11月、12月分为10个期。2）根据羊村水文站洪水分期按期以年最大值选样法选样，生成羊村水文站19562004年分期洪水系列，据此系列计算各分期设计洪水，用数学期望公式计算经验频率，采用P-型曲线确定统计参数，羊村水文站分期设计洪水成果见表1.1-7。表1.1-7 雅鲁藏布江 羊村水文站分期设计洪水成果表月份参 数Qp(m3/s)均值CvCs/CvP=2%3.33%P=5%10%20%50%1月3080.23 3.0 4784554374023643002月2610.20 3.0 3843683553303032563月2540.17 3.0 3543413313112892504月3040.30 6.0 5645204854243632785月4280.37 4.0 8617927366395383906月14900.65 3.0 43003810342027602090120079月46900.40 3.0 9620 8880 8270 7210 6070 4320 10月14500.30 3.0 25402380226020301780139011月6590.22 4.0 102096992885377163812月4230.22 3.0 6456165915474974133）藏木水电站坝址分期设计洪水主汛期采用设计洪水成果，6月、10月根据羊村水文站的设计成果按面积比指数计算，其余各分期面积比计算。藏木水电站坝址分期设计洪水成果见表1.1-8。表1.