2 水文、气象.doc

1 F FC CB B0 00 02 20 02 2 F FC CB B 初步设计阶段初步设计阶段 河床式水电站设计报告范本 2 2 水文 气象水文 气象 中小型 范本主要编写条件界定 南方平原地区 岩基 混凝土重力坝 左岸河 床式电站厂房 贯流式灯泡水轮发电机组 河床中 央表孔式溢流坝 泄洪闸 右岸船闸 左岸开关站 水利水电勘测设计标准化信息网 1999 年 6 月 2 目目 录录 2 水文 气象水文 气象 3 2 1 简要说明 3 2 2 流域概况 3 2 3 气象 4 2 4 水文基本资料 4 2 5 径流 4 2 6 洪水 5 2 7 地下水 7 2 8 泥沙 8 2 9 厂 坝区水位 流量关系曲线 8 2 10 施工期水文预报站网规划 9 2 11 其他 11 2 12 水文附图 附表 11 3 2 2 水文 气象水文 气象 2 12 1 简要说明简要说明 河系 省 水系的 江 水 级支流 发源于 沿途纳入 河等 条主要支流后 在 处注入 江 水 全流域面积 km2 河长 km 天然总 落差 m 本流域 在 以上为高山峡谷区 两岸山峦起伏 河槽滩多水浅 水流湍急 地段为丘陵区 河谷略有展宽 水势逐渐趋缓 以下则河谷开阔 沿河两岸系广阔冲积平 原 本流域地处 气候区 气候温和 降水充沛 春夏之交频繁暴雨 系本流域洪水之主要 成因 据 气象站 年实测资料统计 多年平均气温 历年极端最高气温 多年平均降水量 mm 最大日降水达 mm 多年平均蒸发量 mm 多年平均无霜 期 d 本流域共设有水文站 处 水位站 处 雨量站 处 另外还有气象台 站 处 本次设计采用 水文站 年实测资料为依据 所推求的坝址多年平均流量为 m3 s 多年平均水量为 亿 m3 坝址年径流频率成果列于表 2 1 1 表表 2 1 12 1 1 坝址年径流频率与流量表坝址年径流频率与流量表 P 1105075909599 Qp m3 s 坝址各频率洪峰流量成果列于表 2 1 2 表表 2 1 22 1 2 坝址各频率洪峰流量表坝址各频率洪峰流量表 P 0 10 51251050 Qmp m3 s 坝址多年平均悬移质含沙量 kg m3 输沙量 万 t 2 22 2 流域概况流域概况 提示 简述流域自然地理概况 流域和河流特性 工程上游水利和水土保持措施概况 本电站位于 河 游 距河口 km 河是 江 水 级支流 发源于 县 山 麓 流经 在 岸纳入 水 并先后在 处从 岸纳入 河 在 处从 岸纳入 河等 条主要一级支流 在 处注入 江 全流域面积 km2 河长 km 河道比降 坝址以上流域位于东经 北纬 控制集水面积 km2 占全 4 流域面积的 流域地势 高 低 平均海拔高程 m 最高峰达 m 流域右岸面积 于 左岸 不对称系数为 流域长度 km 平均宽 km 流域内植被条件较 植 被率达 以 林为主 水土流失 严重 提示 1 当流域内有湖泊 沼泽 永久积雪区或冰川时 须说明其面积 湖泊沼泽率或冰 雪覆盖率 2 如上游有已建水利水电工程 可根据实际情况说明水库规模 库容系数及调节性 能等 引水工程引入或引出流量及引水时间等 分洪滞洪工程的分 滞洪量等 2 32 3 气象气象 本流域内及邻近地区有气象台 站 处 观测项目有 另外 还有国家雨量站 处 委托雨量站 处 提示 根据实际情况分别列出全部观测项目 并对成果质量做出评价 气象 雨量台站的地理位置及资料统计年代等列于表 2 3 1 表表 2 3 12 3 1 气象 雨量台站位置及资料统计表气象 雨量台站位置及资料统计表 地理位置 站名 东经北纬 观测场高 程 m 设置地点 资料统计 年代 主要观测项 目 多年平均降水 量 mm 本电站可行性研究报告中曾选用 气象站为代表站 取 年 年实测资料进 行统计 报告编制以后该站新增加 年实测资料 经本次统计复核 其主要气象要素如 下 提示 分别列出 多年平均气温 极端最高气温及出现时间 极端最低气温及出现时间 多年平均相对湿度 多年平均降水量及降水日数 多年平均积雪日数及最大积雪 深 最大冻土深 多年平均蒸发量 多年平均无霜期 多年平均日照时数 最大 风速及风向等 2 42 4 水文基本资料水文基本资料 本流域内设立有 等 处水文站 其地理位置及观测项目等列于表 2 4 1 表表 2 4 12 4 1 水文站地理位置及观测项目表水文站地理位置及观测项目表 地理位置观测项目 站名站别 东经北纬 设置地点 起讫 年月 集水面 积 km2 水位流量输沙率水量水化学 水文站系本次设计的依据站 它位于坝址 游 km 控制面积 km2 提示 简述测站基面高程系统 测验河段概况 测流方式 浮标系数等测验情况 本电站可行性研究报告编制以后新增加 年实测水文资料 其中 年洪水较大 提示 简述新出现的大洪水测验及资料整编情况 根据新增加的资料并结合对可行性研究 报告的审查意见和要求 说明对前阶段基本资料检查与修正的情况 2 52 5 径流径流 在可行性研究阶段 本电站的径流计算依据 水文站 年 年共 年系列 5 其中 年 年为插补成果 其余为实测成果 本次计算增加 年 年实测系列 经对 年插补成果进行复核 证明 插补计算方法正确 系数取值恰当 采用成果合理 提示 如复核中发现有不当之处 则须详细论述并提出推荐成果 将新径流系列与本流域 或邻近流域 站实测系列进行径流系列代表性分析后 认为 提示 1 径流系列代表性分析可根据实际情况 参照 水利水电工程 初步设计阶段 径流分析计算大纲范本 FCD11011 以下简称为 FCD11011 进行 并提 出评价 2 如流域上游有灌溉水库 有跨流域引水工程和分洪决口水量 有较大工业和生 活用水等 须进行径流还原计算 并对还原后径流系列进行代表性分析 还 原计算方法参照 FCD11011 有关方法进行 采用 站 年 年实测径流成果和 年 年还原计算径流成果组成 年天然径流系列 满足 SDJ 214 83 规范的要求 用矩法初算统计参数 以 P 型线型目 估适线 获得多年平均流量为 m3 s 多年平均水量 亿 m3 本次计算成果与可行性 研究阶段成果比较列于表 2 5 1 表表 2 5 12 5 1 站各阶段年径流频率成果比较表站各阶段年径流频率成果比较表 流量单位 m3 s P 设计阶段均值 Cv Cs Cv 1105075909599 初步设计 可行性研究 从上表所列成果表明 两个阶段成果 相近 有差别 但经分析符合规律 实际 本次成果满足 初设要求 经对上述 年天然径流系列进行统计计算 径流年内分配 均 丰水期为 月 月 丰水期径流占全年水量的 最大月径流发生在 月 占全年水量的 最小月径流发生在 月 占全年水量的 径流统计成果见表 2 5 2 表表 2 5 22 5 2 水文站水文站 年 年 年径流统计成果表年径流统计成果表 单位 m3 s 月份 项目 123456789101112 年备注 平均流量 占 年 坝址控制集水面积与 水文站集水面积相差只 不超过 3 故 直接 采用水文站径流为坝址径流 提示 如两者相差在 3 以上 则参照 FCD11011 中有关坝址径流系列计算之规定计 算 则应改写结论 坝址历年各月 或旬 或逐日 平均流量成果列于表 2 5 3 表表 2 5 32 5 3 坝址历年各月平均流量表坝址历年各月平均流量表 单位 m3 s 月份 年份 123456789101112 年平均 多年平均 提示 1 如设计需要提供旬或逐日平均流量时 还须补充表格 2 短缺径流资料地区的设计径流计算 参照 FCD11011 中有关方法进行 并进 6 行相应介绍与评价 2 62 6 洪水洪水 2 6 1 暴雨洪水一般特性 本流域地处 气候区 暴雨多由 形成 实测降水资料统计表明 流域年平均降 水分布规律是 年最大暴雨多发生在 月 月 流域洪水均由 暴雨 产生 水文站 年水文资料统计结果 年最大洪水发生在 月 月 与年最大暴雨发生时间一致 其中 月份次数最多 出现机率达 月 月 偶尔出现年最大洪水 但机率很小 详见表 2 6 1 表表 2 6 12 6 1 站历年各月洪水出现次数统计表站历年各月洪水出现次数统计表 站名统计年数4 月5 月6 月7 月8 月 次数占 次数占 次数占 次数占 次数占 主要大洪水均系 单峰 主峰段历时 d d 峰型单瘦 陡涨陡落 复峰亦有时 发生 其主峰段持续时间较长 历时 d d 峰型略 胖 提示 如果是西北地区融雪型河流 则须说明其洪峰连续 量大 但峰不高 洪水过程历时 长 涨落缓慢 有明显的日变化规律等基本特性 因是融雪型洪水 与气温有着 密切关系 年最大洪水发生在高温季节等 2 6 2 历史洪水复核 在可行性研究阶段 电站的历史洪水是根据我院及 等单位于 年 月 年 月进行洪水调查并测量 采用 比降法估算洪峰流量 之成果 本阶段 我院 又进行了复查工作 并着重调查了 远期 洪水 采用 年实测之水位 流量关系曲线推 求主槽流量 以 比降法估算滩地 流量 两个阶段所推流量成果很 接近 从工作深度及 推流方法而言 本次所做成果相对 可靠些 故以本次洪水调查成果作为初步设计之依据 见表 2 6 2 表表 2 6 22 6 2 历史洪水复核成果表历史洪水复核成果表 年 份 年 年 年 年 洪水位 黄海 m 洪峰流量 m3 s 可 靠 程 度 可行性研究阶段及本次均调查有 年 年及 年等洪水 提示 简述调查情况 举例 从野外调查的历史洪水年份及文献摘录资料可知 年确实发生过一次特大洪水 由于年代久远 两次调查均未能得到当时的洪水位 但可认为 年属 年以来第 位洪水 N1 a 又从被调查者的口述中亦能肯定 年属 年以来第 位 N2 a 同时 从 年往前推 a 亦查无大于 年洪水的记述 故认为取 年洪水的重现期为 a 是合适的 年及以后各年洪水 则在 N2系列中依次排为 第二 第三等等 2 6 3 设计洪水 本次仍采用 水文站为设计依据站 在可行性研究阶段洪水系列基础上增加 a a 共 a 实测资料 在增加资料中的 年洪水 为该站建站以来之最 实测洪峰流 7 量达 m3 s 采用前述历史洪水及 a 实测系列组成不连续系列 并根据历史洪水 实测系列及频率计算公式的不同 进行 6 种组合计算 计算公式参见 水利水电工程设 计洪水计算规范 SL 44 93 综合分析后 初步设计阶段确定选用第 1 组合计算成果 经与可行性研究阶段成果比较 本次对历史洪水进行了复核 延长了洪水系列 尤其是 增加 了近年特大洪水 认为成果相对合理 本次推荐成果与可行性研究阶段成果比较如表 2 6 3 表表 2 6 32 6 3 站各阶段设计洪水成果比较表站各阶段设计洪水成果比较表 流量单位 m3 s P 设计阶段均值 Cv Cs Cv 0 10 51251050 初步设计 可行性研究 坝址设计洪水采用 水文站上述成果 按 面积比拟 法计算 面积指数n取 0 67 其计算式为 成果列于表 2 6 4 表表 2 6 42 6 4 坝址设计洪水成果表坝址设计洪水成果表 流量单位 m3 s P 0 10 21251050 Qp 提示 如坝址上 下游均有水文站 则采用上 下游站同频率控制 分别求出指数 n 值 并推求各频率设计洪峰流量 本电站为径流式闸坝型电站 滞洪库容很小 洪峰流量对防洪安全起控制作用 设计 洪水过程线采用大洪水年 年 月 日 站实测洪水过程作为典型 以峰控制 按同倍比放大 求得坝址设计洪水过程线 典型和设计洪水过程线分别列于表 2 6 5 表表 2 6 52 6 5 坝址设计洪水过程线成果表坝址设计洪水过程线成果表 流量单位 m3 s P 月 日 时Q典型 0 2251050 提示 如设计流域无水文站 须根据暴雨资料推求设计洪水时 则根据 水利水电工程 设计洪水计算规范 SL 44 93 有关规定进行 并给于相应的说明 2 6 4 分期设计洪水 根据本流域洪水多发生在 月 月 且 月 月亦发生年最大洪水之特 点 结合施工设计要求选定 四 个分期进行设计洪水计算 即 9 月 次年 3 月 9 月 次 年 2 月 10 月 次年 3 月及 10 月 次年 2 月 采用不跨期 从上述四个分期时段内选取年最大值 组 成分期洪水系列 按连序洪水系列进行频率计算 适线时着重考虑中 上部经验点据 并与全年最大洪水 频率曲线进行比较 使各分期洪水的统计参数和同频率设计值的年内变化符合一般规律 经计算 本电站各分期设计洪水成果与年设计洪水成果相互关系 合理 与可行性研 究阶段成果 相近 兹将两个阶段成果比较列于表 2 6 6 表表 2 6 62 6 6 分期设计洪水成果比较表分期设计洪水成果比较表 流量单位 m3 s 统计参数P 分期设计阶段 均值 Cv Cs Cv 5102033 350 67 0 F F QPP 水文站 坝址 水文站坝址 Q 8 分期设计阶段 统计参数P 均值 Cv Cs Cv 5102033 350 初步设计 9 月 次年 3 月 可行性研究 初步设计 9 月 次年 2 月 可行性研究 初步设计 10 月 次年 3 月 可行性研究 初步设计 10 月 次年 2 月 可行性研究 2 72 7 地下水地下水 提示 在我国北方及西北地区 地下水资源对电站运行有影响时 须在可行性研究阶段已 做工作的基础上 进一步复核本地区地下水资源总量及可开采资源量 并作相应介 绍 2 82 8 泥沙泥沙 本流域泥沙主要来自 暴雨对区内裸露表土的侵蚀及雨洪对地表 河床的冲刷 因此来沙量绝大 部分集中在汛期 可行性研究报告编制以来 站增加泥沙测验资料 年 经对 年 年悬移 质泥沙资料进行统计 多年平均含沙量 kg m3 最大年平均含沙量 kg m3 年 最小年平均含沙量 kg m3 年 最大断面平均含沙量 kg m3 年 月 日 最小断面平均含沙量 kg m3 年 月 日 本站多年平均输沙率 kg m3 汛期 月 月输沙量占全年的 多年平均侵蚀模数 t km2 悬移质泥沙颗粒级配统计结果 历年最大粒径 mm 年 中数粒径 mm 平均粒径 mm 站多年平均悬移质泥沙成果见表 2 8 1 和表 2 8 2 表表 2 8 12 8 1 站多年平均悬移质泥沙成果表站多年平均悬移质泥沙成果表 一一 月份 项目 123456789101112 年平均 含沙量 kg m3 输沙量 万 t 年内分配 表表 2 8 22 8 2 站多年平均悬移质泥沙成果表站多年平均悬移质泥沙成果表 二二 平均小于某粒径的沙重百分数 粒径级 mm项目 0 0050 0100 0250 0500 100 250 501 0 中数粒径 mm 最大粒径 mm 平均粒径 mm 多年平均 坝址泥沙成果与坝址径流一样 直接 采用 站实测成果 提示 若坝址径流不是直接采用该站成果时 须考虑区间的产沙或沉积因素 分析估算 设计站的输沙量 由于流域及相邻流域均 无 推悬质测验资料 本次初设 仍与可行性研究阶段一样 采 用 经验公式 估算 及 参照 相似河流悬移质输沙量和推移质输沙量的比例关系 两种 方法 估算电站坝址推移质输沙量 经比较两种方法成果 相近 取 两者平均值 作为初 9 步设计采用成果 提示 当设计站以上有蓄水 引水工程时 应分析其对输沙量和颗粒级配组成的影响 有条件时 悬移质输沙量分析成果可通过上 下游输沙量的对比分析进行合理性 检查 并对采用成果作出评价 2 92 9 厂 坝区水位厂 坝区水位 流量关系曲线流量关系曲线 2 9 1 关系曲线推求 本电站属河床式电站 厂 坝水位 流量关系曲线在同一设计断面处推求 可行性研究阶段 已在设计断面处设立临时 水位站进行水位观测 观测期 年 实测 水位变幅 m 相应于 游 水文站实测流量变幅 m3 s 由于实测水位变幅 不 够大 水位 流量关系曲线上延幅度 较大 完成可行性设计后该水位站仍在进行观测 为满足初步设计阶段设计精度要求 年汛期在设计断面处用 流速仪常测法 施测流 量 次 测验流量从 m3 s m3 s 高水时用 水面浮标 法测流 次 浮标 系数采用 测验流量从 m3 s m3 s 将本断面实测流量与 站同期流量 比较 成果 相近 故此认为 在推求本断面水位 流量关系曲线时 直接移用 站实测 流量是 合适 的 本阶段拟定水位 流量关系曲线时 首先建立临时水位站与 水文站同时水位相关 在 相关图上点群密集成一带状 定线则侧重考虑实测各次洪峰峰顶及峰谷 中 低水部分拟 合 良好 因 无 实测资料 采用 实测大断面进行高水 外延 主槽以法及AR 法计算 两者结果 相近 最终采用法成果 边槽则用 曼宁公式 进行RQ RQ 估算 从而获得设计断面的水位 流量关系曲线 2 9 2 成果分析及建议 1 设计断面水位 流量关系曲线与 站综合水位 流量关系曲线 均为单值曲线 经 比较 认为两者趋势 合理 并无矛盾 2 与可行性研究阶段水位 流量关系曲线相比 虽有些差别 但本次增加了 年水 位观测并施测流量 次 高水实测变幅 增大 外延幅度 减小 因而精度有所 提高 3 流量小于 m3 s 的低水部份 因 无 实测点据 完全是依据坝下游河道一定长度 的纵剖面线估算断流水位定线 故有待继续加强低水测流 使之更趋完善 4 建议继续进行高水水位观测 对高水外延部分进一步验证 坝下及 站水位 流量关系成果表 黄海高程系 见表 2 9 1 及表 2 9 2 表表 2 9 12 9 1 坝下水位坝下水位 流量关系流量关系 表表 2 9 22 9 2 水文站水位水文站水位 流量关系流量关系 Z m Q m3 s Z m Q m3 s 10 2 102 10 施工期水文预报站网规划施工期水文预报站网规划 2 10 1 站网现状 本电站坝址以上流域现有水文站 处 水位站 处 雨量站 处 其中气象站 处 详见流域水系图 这些站点布设在常见暴雨中心区及其他主要产洪区 能 基本 控 制本流域水 雨 情势 布设 基本 合理 其中 站系国家水情报汛站 此外 坝址下游 m 处设有本工程专用水位站 2 10 2 预报方案设想 根据坝址以上流域雨洪特性及现有站网布设情况 初步拟定工程施工期水文预报方案 两 个 1 河道相应水位 流量 预报 以上游 站水位 流量 为主变量 区间支流 站 及 站水位 流量 为参变量建立相关关系 根据 站水位 流量 和参变量资料预报坝址 水位 流量 因 站与坝址洪水相应关系 较好 洪峰传播历时达 h 可获得 较长 预见期 预报精度亦 好 提示 在有两条以上支流汇入的河段 则采用合成流量法 并作相应介绍 2 河道流量演算法 对 站至坝址区间建立 P R 模型 由区间降水预报区间流量 再与 站演进至坝址处流量过程组合 获得坝址总流量过程 3 降雨迳流预报 现场预报时 以上方案可配合使用 相互补充 以提高预报精度 提示 预报方案亦可根据各地实际情况另行选择 则作相应改写 2 10 3 站网规划 在满足施工作业预报要求的前提下 根据前述预报方案设想 经初步分析 只须充分利 用现有 站网 即可 满足要求 在坝址处须兼设正式水位站兼雨量站 本次规划水 雨 情 测报站网如表 2 10 1 所列 表表 2 10 12 10 1 水水 雨雨 情测报站网规划表情测报站网规划表 地理位置 站名站别河名 东经北纬 设计年份备注 以上各测站中除 站及 站已采用无线通讯外 其他各站均采用有线通讯 为保 证信息传递畅通无阻 水 雨 情预报准确及时 初拟全部采用无线电台通讯 共设无线电 台 处 在电站本部设置主台 各测站按 级 段 次制 向主台报送降水 水位和流 量 水位流量还须加报起涨和洪峰 如遇紧急情况 可临时指定某测站逐时发报 2 10 4 经费估算 提示 可根据实际情况分列项目 给出经费估算结果 2 10 5 水情自动测报系统 提示 对于较大的或很重要的中型电站工程 如有条件或认为有必要做水情自