乌都河水电站二期工程设计洪水计算分析.docx

乌都河水电站二期工程设计洪水计算分析2016-06-17 08:33:34来源:作者:7天论文网 【大中小】 浏览:11次 评论:0条乌都河水电站二期工程测区碳酸盐岩广泛分布，约占总面积的，地表及地下各种岩溶形态均较发育。地表石芽、溶沟、溶槽、岩溶洼地、槽谷、溶洞、落水洞、竖井、天窗、岩溶泉水、地下岩溶管道等各种岩溶形态发育齐全。由于岩溶地貌的复杂多样，构造节理裂隙、岩溶发育的不同，对洪水的影响程度各不相同。为了给工程规划设计、施工建设和运营管理等提供决策依据，通过现场详细踏勘开展全面水文地质调查，对岩溶影响设计洪水相关方面的规律性进行全面分析，以获得适合流域条件和工程特性的设计洪水计算成果。流域概况乌都河系北盘江右岸一级支流，位于东经，北纬之间，河流发源于盘县水塘镇里山岚（海拔高程），于水城县花嘎乡牛滚塘注入北盘江。乌都河全流域面积，主河道河长，流域总落差。乌都河水电站坝址以上流域集水面积，主河道河长，主河道平均比降为。厂房以上流域集水面积，主河道河长。乌都河电站坝址与厂址区间集水面积，其中地表集水面积仅，地下集水面积。流域暴雨主要集中在汛期的月，区内雨日较多，的降水日数， 的暴雨日数，多年平均水面蒸发量（蒸发皿）。年平均相对湿度，最小相对湿度，多年平均风速，月平均最大风速（月），实测最大风速（年月日），风向为；大风（风速以上）平均每年出现次，多出现在月。常年风向为、风及静风，频率分别为、。大风日数，雾日数，冰雹日数。主要的灾害性天气有干旱、冰雹、秋季低温绵雨、倒春寒、霜冻等。暴雨洪水特性暴雨特性乌都河电站坝址以上流域内设有盘县、普安气象站，以及羊场、鸡场坪雨量站，邻近设有老厂、亦资孔、乐民等雨量站，分析各站历年实测最大一日降水量资料，进行频率分析计算，成果如表所示。表流域及邻近各站最大一日降水量统计成果表站名资料序列统计参数均值盘县普安草坪头鸡场坪羊场老厂亦资孔乐民设计流域属贵州省一般雨区，但在夏季也常有日降水量在 以上的大暴雨出现，冷锋低槽和两高切变是形成这种天气的主要原因。根据流域内的降雨观测资料进行统计：盘县气象站实测最大一日降水量为（年月日），普安气象站为（年月日），草坪头水文站实测最大一日降水量为（年月日），受地形地貌影响，暴雨量级有从南向北减小的趋势。从各站的暴雨量级来看，暴雨的高值区出现在老厂一带，流域内的盘县、普安气象站及鸡场坪雨量站暴雨也较大，流域中心的羊场降雨量较小。从暴雨的统计成果可以看出，设计流域平均最大一日降水量均值在左右。乌都河流域一般月份进入汛期，月份结束，年最大一日降水量主要发生在月份，占。洪水特性乌都河流域属典型山区雨源型河流，洪水均由暴雨所致，具有陡涨缓落、峰量集中、涨峰历时短等山区性河流的特点，同时还受暴雨分布、暴雨强度、暴雨历时和岩溶等影响。据草坪头水文站历年实测资料分析，年最大洪水多发生在月，占。洪水峰高量大，洪水过程多呈单、双峰型，复式洪水较少见；涨峰历时，洪峰持续时间，一次洪水总历时天，实测最大洪峰流量为（年月日）。设计洪水计算参证站洪水计算二期工程中搜集到草坪头水文站共年实测洪峰流量资料。黔西南州水文队曾于年月对乌都河草坪头河段进行过历史洪水调查，成果如表所示。将该站历年实测洪水洪峰流量序列，加入年调查历史洪水，构成不连续洪水序列进行频率分析计算。由于年历史洪水未超过实测最大洪峰流量，因此不做特大值处理，实测的年洪水（实测洪峰流量）重现期经考证分析取为年，年次大洪水（实测洪峰流量）重现期为年，采用曲线进行适线分析，则参证站洪水统计参数如表所示。历史洪水计算在坝址上调查到年、年、年洪水位，在厂址处调查到年、年洪水位，由于坝址处洪水受下游入伏口的顶托影响，洪峰流量采用水文比拟法计算，厂址洪水采用曼宁公式计算并采用水面曲线法进行验证，调查成果表明：河段年洪水最大（洪水高程为，洪峰流量为），为乌都河年至今最大洪水，由于更远时期的洪水难以考证，故洪水考证期从年开始至年为年，确定年洪水重现期为年，与上游草坪头水文站的重现期一致。表草坪头水文站历史洪水调查成果表年份水位（）流量（）来源可靠性备注年月 实测可靠年月 实测可靠年月 调查较可靠为假设高程系统表草坪头水文站洪水计算成果表（单位：）均值（）变差系数频率（）备注：资料序列为，年，年坝址及厂房洪水计算乌都河水电站坝址位于畔河落水洞上约处，由于受落水洞阻水影响造成回水顶托，使得洪水位明显抬高，因此不能采用曼宁公式或是水面曲线法推算调查洪水位相应的洪峰流量，需采用水文比拟法计算坝址处洪峰流量。坝址控制集水面积，小于，洪峰流量面积影响指数，考虑面积差异，洪峰适当减少，为，将草坪头水文站洪水比拟到坝址，得坝址处设计洪水成果，如表所示。乌都河电站厂址通过暗河与坝址河段联结，由于厂址处无水文资料，同时受上游溶洞的调节作用影响，因此不能直接采用水文比拟法计算厂址洪水，故设计洪水以历史洪水调查成果为主要依据，分析不同频率下落水洞的削峰程度，进而推算厂址设计洪水。草坪头水文站年实测洪峰流量，按面积比拟到落水洞进口河段为（面积影响指数），但在落水洞出口河段调查洪峰流量为，可知落水洞削峰率为；草坪头站年实测洪峰流量，按面积比拟到落水洞进口河段为，但在落水洞出口河段调查洪峰流量为，可知落水洞削峰率约为；草坪头站年实测洪峰流量，按面积比拟到落水洞进口河段为，但在落水洞出口河段调查洪峰流量为，洪水削峰率为。洪水调查成果分析，洪水量级越大，落水洞削峰作用越大，点绘洪水洪峰流量削峰率曲线，如图所示。当洪水频率的时候，落水洞的削峰率在以下，当洪水频率，落水洞的削峰率可达左右，根据削峰率统计成果，确定频率下洪水削峰率在之间。根据坝址设计洪水、不同频率下的削峰率，计算得不同频率下厂房的设计洪水成果，如表所示。设计洪水合理性分析乌都河电站（一期）设计洪水洪峰流量为（），校核洪水洪峰流量为（），原参证站、坝址洪水统计参数及不同频率设计洪水成果如表所示。图落水洞洪峰流量削峰率曲线图表乌都河电站坝址及厂房设计洪水成果表项目均值频率（）坝址设计洪水（） 溶洞削峰比例（） 厂房设计洪水（） 表乌都河电站原设计洪水成果表（单位：）均值频率（）草坪头坝址通过与原一期设计洪水成果相比较，二期工程洪水计算中参证站的洪峰均值比原来大，而变差系数较原来小，分析其原因，主要是因为两次所用的资料序列长度不一致所造成，原使用的资料序列为年共年，而二期工程中使用的资料序列为年共年，资料序列较原来长，实测资料中年至今的洪峰流量较大，但未出现特大值，因而出现洪峰流量均值比原来大、洪峰比原来小，是符合洪水变化规律的，因此，采用二期工程中设计的洪水成果。乌都河水电站坝址洪峰流量平均值为，洪峰模数为，；乌都河上游的西冲水文站洪峰流量平均值，模数为，；邻近拖长江流域上的土城水文站洪峰流量平均值，模数为，；马别河上的马岭水文站洪峰流量平均值，模数为，。从周边水文站实测洪峰流量来看，西冲、土城站较小，马岭水文站最大，分析其原因，主要是西冲、土城站流内域岩溶较发育，暴雨量级较小，而马别河流域属贵州省暴雨高值区，从普安青山马岭兴义降雨量逐渐增大，兴义则为暴雨高值中心区。又据贵州省水文水资源局所作贵州省年最大洪峰流量统计参数的地区综合分析，本区域的洪峰模数为，计算的洪峰模数为，两者基本一致，因此计算洪水成果是比较合理的。洪水调节计算与复核由于乌都河水库库容太小，削峰作用甚微，故按泄量等于来量进行洪水调节计算。水库设计采用坝顶溢洪和底孔泄洪，经设计复核，溢洪道堰顶高程为，溢流净宽，综合流量系数为，堰流公式：；底孔为方形，底板进口高程，中心高程为；综合流量系数为，孔流公式： ，底孔面积，水库泄流曲线计算成果如表及图所示。表水库泄流曲线计算成果表水位（） 流量（） 图水库泄流曲线与坝后水位流量关系曲线图（低水时）乌都河水库无特殊的防洪任务，洪水调节计算仅考虑大坝本身的防洪要求。洪水调度原则为：不预留防洪库容，自正常蓄水位起调，溢洪道、底孔同时泄流。低频率洪水时采用水量平衡方程式进行洪水调节计算，当受伏流入口阻水影响后，采用伏流入口水位泄流曲线入伏口以上库容曲线洪水过程线进行洪水调节计算，在求得不同流量下入伏口前水位后，再采用伯努利方程推算上游水库坝址水位，得到各坝址相应的洪水位。经复核，一期已建大坝设计洪水位为，校核洪水位为，总库容为万。与原初设相比，设计洪水位增加，校核洪水位降低，经比较，设计洪水位比之前高主要是设计洪水洪峰流量比原设计大，校核洪水位比原设计校核洪水位低，大坝是安全的。经比较，水库设计洪水位使用二期工程复核结果，校核洪水位仍采用原初设成果，即设计洪水位为，校核洪水位为，总库容万。当上下游水位基本持平时， ，此时，相当于左右的洪水。结论乌都河水电站二期工程是在一期工程的基础上进行扩建，工程沿用一期的大坝、溢洪道等永久建筑物。设计洪水地区组成较为复杂，各种岩溶形态发育齐全。通过对乌都河流域暴雨洪水特性规律的推演计算，定量分析了新建工程对河道行洪能力的影响，为工程优化设计和兴利调度运行提供了科学依据。（）乌都河河段从年至今最大洪水发生在年，洪水高程为，洪峰流量为），洪水考证期为年。（）乌都河水电站坝址及厂房洪水计算结果与库面面积小、河道型水库类型等特点匹配，洪水计算时考虑伏流入伏口的顶托作业和岩溶的滞峰、下泄能力等，洪水计算方法是比较合理的。（）乌都河水库在设计中没有防洪任务，也没有特别的防洪保护对象，不设防洪库容，洪水调节仅考虑枢纽本身的安全是可行的。（）洪水调节计算过程中，正常蓄水位进行起调水位，低频率洪水时采用水量平衡方程式进行洪水调节计算，当受伏流入口阻水影响后，采用伏流入口水位泄流曲线入伏口以上库容曲线洪水过程线进行洪水调节计算，在求得不同流量下入伏口前水位后，再采用伯努利方程推算上游水库坝址水位，得到各坝址相