水电站初步设计（代可研环评）水文篇

本文格式为Word版，下载可任意编辑——水电站初步设计（代可研环评）水文篇

水电站

初步设计(代可研、环评)报告

（审定稿）

水文篇

水利工程咨询有限公司二0一五年十月

2水文

目录

2.1流域概况2-12.1.1自然地理2-12.1.2气象2-22.2水文基本资料2-42.2.1水文站网2-42.2.2小金水文站2-52.2.3资料复核2-52.3径流2-62.3.1径流特性2-62.3.2径流系列及代表性分析2-72.3.3径流计算2-72.3.4径流成果合理性分析2-82.3.5设计代表年径流年内分派2-92.4洪水2-112.4.1暴雨洪水特性2-112.4.2历史洪水调查2-122.4.3设计洪水2-132.4.4设计洪水成果选用2-172.4.5设计洪水成果合理性分析2-172.4.6分期洪水2-182.5泥沙2-202.5.1流域产沙概况2-202.5.2悬移质泥沙2-212.5.3推移质泥沙2-222.6水位流量关系曲线2-222.7冰凌2-232.8水情自动测报系统2-242.8.1系统建设必要性2-242.8.2站网布设2-24

2.1流域概况

2.1.1自然地理

水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州金川县结斯乡，所在流域为小金川东源沃日河一级支流结斯沟上。

小金川为大渡河上游左岸的一级支流，其上分为北、东两源：北源抚边河为主源，发源于阿坝州马尔康境内的梦笔山南麓，由北向南流，河长83.5km，平均比降38.6‰，集水面积1929km2；东源沃日河发源于邛崃XX南坡，河长70.5km，平均比降27‰，集水面积1759km2。北东两源在金川县城上游约5km处的老营乡猛固桥会集后称小金川。小金川由东向西流经金川县城、新格乡、关州、卡桠、中路乡等地，在丹巴县的红军桥汇入大渡河。小金川全长124km，河道平均比降13.9‰，流域面积5275km2。

沃日河为小金川东源，大渡河二级支流，上源称长坪沟，由北向南流至喇嘛寺，而后转向西南流，依次纳入左岸支沟海子沟、松林口沟后始称沃日河，继续西流依次流经日隆乡、达维乡、沃日乡，于老营汇入小金川。其大支沟主要分布在右岸，由上游往下游依次为双桥沟、木尔寨沟、木城沟、尔寨沟、结斯沟。

结斯沟为沃日河右岸最大一条支沟，小金川二级支流，发源于金川县邛崃山小金岩窝，上源称大二普，由东北向西南流至两河口，纳入左岸大支沟山脚沟后继续向西南流，在向花（长河坝）处转向南流，依次流经德盛源、喇嘛寺，在王家寨纳入左岸大支沟双柏沟后继续南流，经结斯乡、鸡心碉，在中马厂上游汇入沃日河。流域水系发育，主要支沟有倒沟、夹巴沟、山脚沟、双柏沟等。河流全长48km，流域面积515km2，总落差1764m（▽4240～▽2476），平均比降为36‰。

结斯沟流域地处东经102°30′～103°16′，北纬31°01′～31°22′之间。北面以邛崃山与理县杂谷脑河支流梭罗沟流域相邻，西面以锅圈岩、尖刀山与抚边河流域相隔。东面与沃日河支流木尔寨沟、双桥沟流域接壤。流域形状呈窄长形，水系发育，小冲沟众多，且在两岸呈对称分布，水系分布为羽毛状。流域地势高亢，北高南低，由北向南倾斜，河谷深切，水流湍急，岭谷相对高差达1000～1500m，分水岭高程一般在4000m以上，流域平均高程约3500m左右。流域为高山峡谷地貌，河床狭窄，呈“V〞

2-1

形，河床由块石、卵石组成。

流域内地质构造褶皱、断裂发育，由于部分河段岩石节理、裂隙发育，侵蚀较为严重，透水性强，加之河道坡降较陡，暴雨季节滑坡、河流推移质泥沙来源丰富。

流域自然植被较好，森林覆盖率较高，为沃日河上游的原始森林区，植被在海拔3000~3800m为亚高山针叶林、灌木林带；3800m以上为高山灌丛草甸带。整个植被覆盖率达90%，常见野生植物达上千余种。流域内人口稀少，无农业浇灌活动，也无引蓄水工程，水土保持较好，人类活动对径流影响甚微。

结斯沟流域对外交通便利，沿河有乡村机耕道，沟口有映秀至小金的省级马路。山脚沟为结斯沟最大一条支流，发源于金川县邛崃山，由东北向西南流过坐棚、大坪，纳入左岸大支沟双海子沟后转向西流，流经三家寨、新寨后，于两河口汇入结斯沟，山脚沟流域面积122km2，河长20km，河口多年平均流量为2.42m3/s，总落差1206m，平均比降为60.3‰。

山脚沟水系不发育，除了大支沟双海子沟外，仅分布一些小冲沟。双海子沟集水面积为35.5km2，河长7.5km。流域形状呈窄长型，流域周边群山环绕，整个流域地势东高西低，由东向西倾斜，流域内高山起伏，地貌险峻，相对高差大，河槽切割深，形成高山峡谷。河谷狭窄呈“V〞字形，两侧边坡陡峻，河床纵坡较大，多急流险滩，阶地不发育，是典型的高山峡谷型河流。

山脚沟森林资源丰富，人烟稀少，无农业浇灌活动，也无引蓄水工程，水土保持较好。由于植被覆盖率高，河槽下切深，故枯水期径流稳定，基流甚大，水土保持较好，河流含沙量较小。

水电站设有两个取水口，山脚沟取水口布置在双海子沟与山脚沟汇口下游侧，控制集水面积105km2，平均坡降70.7‰；结斯沟取水口布置在结斯沟小支沟小二普沟（集水面积8.82km2）上游1.4km处，控制集水面积115km2，平均坡度52.1‰。厂址位于山脚沟与结斯沟会集口上游侧。

小金川流域水系及测站分布图见附图2-1。

2.1.2气象

小金川流域内设有金川县气象站。小金气象站属于国家气象基本站，测站观测项

2-2

目齐全，资料完整，精度较高，能够满足工程设计需要。小金气象站位于金川县城，其观测场海拨高程为2360m，该站1952年设立，具有1952年至今的气象观测资料，结斯沟河口至金川县直线距离约为16.4km，距离较近，本工程所需的气象要素可参考该站的观测成果。

小金川流域地处青藏高原东南缘的高山峡谷区，其气候区属川西高原气候区，受高空西风环流和印度洋西南季风的影响，具有高原型季风气候特征。冬半年（11月至次年4月），受西伯利亚经青藏高原干冷西风气流的影响，降水稀少，空气枯燥，晴天少云，多阵性大风，昼夜温差大，日照长。下半年（5月至10月）受西南和东南暖湿气流的影响，水气充足，降水增多，灾难性天气多（干旱、洪涝、冰雹、秋绵雨、霜冻、风灾、雪灾等），四季不明显。工程设计应充分考虑到当地恶劣的气候条件。

流域内地形繁杂，相对高差大，立体气候显著，气温的变化规律是随海拔高度增加而降低，降水量一般是随海拔高程的增加而加大，但到海拔3500米左右以上又开始减少，海拔4000m以上为高原亚寒带气候。

据本流域内金川县气象站1961～1990年气象统计：多年平均气温11.9℃，极端最高气温35.9℃（1967年5月28日），极端最低气温-11.7℃（1961年1月16日），多年平均降雨量为606.8mm，多年平均降雨日数为139天，最大一日降雨量为37.1mm（1984年8月6日），多年平均相对湿度50%，多年平均蒸发量2125.4mm，多年平均风速2.1m/s，历年最大风速18.0m/s，相应风向WSW。

小金气象站特征值统计见表2-1-1，结斯沟流域气温表见2-1-2。

2-3

小金气象站主要气象要素表

表2-1-1月份1项目降多年平均(mm)1.4水量最大一日(mm)4.2多年平均（℃）气温2.325.08.75.534561267891011011121.55.52.6年606.837.111.935.9-11.720.444.483.697.871.644.010.817.423.531.537.134.027.537.036.724.59.713.316.217.619.819.716.612.67.3极端最高（℃）20.4极端最低（℃）-11.725.630.531.635.935.534.835.333.530.525.317.8-9.91392.3-6.62022.6-1.42242.53.72672.56.02332.08.62232.07.62202.13.11682.0-0.41562.0-5.71191.8-10各月蒸发量（mm）风速多年平均（m/s）最大风速(m/s)95.31.712.33815580.62125.41.42.118.0502277.518.016.313.016.016.010.711.011.0391774222047225532326318563201602076417611.312.011.0591984816542178平均相对湿度（%）日照时数（h）结斯沟流域气温特征值统计表

表2-1-2月份位置结斯两河1-1.3-1.621.90.936.65.2410.27.5512.610.0614.011.0716.414.0816.213.2913.210.6108.85.9113.82.412-0.9-1.9全年8.56.5海拔279030602.2水文基本资料

2.2.1水文站网

小金川流域内设有小金水文站，木坡水文站，邻近流域有马尔康、布科、杂谷脑等水文站，各测站分布参见附图2-1，测站简况见表2-2-1。

工程附近有关水文站资料状况一览表

表2-2-1河名小金川抚边河梭磨河革什扎河杂古脑站名小金木坡马尔康布科杂古脑流域面积（km2）42651721253625192404资料年限水位1959～今1959～19681958～今1960～今1958～今流量1959～今1959～601962～681958～今1960～今1959～今泥沙1964～19921963～今结斯沟为小金川上游二级支流，小金水文站是小金川中上游的控制站，控制集雨

2-4

面积为4265km2，其控制断面的水文、气象特性与结斯沟流域十分相像，故把该站作为本工程水文分析计算的依据站。

2.2.2小金水文站

（1）测站基本状况

小金水文站1958年11月由四川省阿坝州水利电力局设立，1962年交四川省水利电力厅领导。1964年5月将基线水尺迁至右岸，仍在原断面观测。现由四川水文水资源局领导，从1959年开始水文年鉴正式刊布测站资料。

该站测验河段顺直长约160m，河床为卵石组成。左右岸均为台地（系农田或草地），但左岸台地较低，高水中有漫溢现象。一般河宽为50余米，高水时可达70m，无支流汇入。下游100m处有急滩，能起中低水控制，但由于下游约150m处之弯道淤积，使滩口变浅，并在河中形成鱼脊背，且向上推至下中断面，低水时因此有斜流。

该站基本水尺为木质直立式和直立式石质水尺，设于右岸，设制正规，水准点高程系统为假定基面，经校测无变动。按规范规定要求进行水尺零高引测、校测及水位观测。采用流速仪测流为主，辅以少许浮标测流，建站后收集整编的资料经四川省水文局审查验收，均达到《水文年鉴编印规范》（SDZ44－87）规定标准。

（2）测验状况

水位观测在枯季(11月～次年4月)每日定时观测2次；汛期观测4次，洪水时视水位变化增加测次，控制水位涨落过程。

断面测量在每年汛前汛后均进行施测有断面，能控制断面冲、淤变化状况。流量测验全年大多采用流速仪法测流，布置7～12根垂线，采用0.6m水深简测法施测，高水辅以浮标法，浮标系数为经验取值0.77。各年测点密集，各级水位均有测点，能满足水位流量关系曲线的定线要求。每年水位流量关系曲线稳定，各年采用单一水位流量关系曲线推流。

2.2.3资料复核

小金水文站测验河段顺直，稳定，水流集中，其水力控制条件较好，测站所设水准点经屡屡校测高程无变化，测站基面和基本水尺断面位置历年没有变动。水尺零点

2-5

高程在汛前和汛后以及大洪水后都进行了校测，水位观测测次合理，观测方法可行，流速仪按期进行保养，检测和重新率定系数，保证了测量仪器的精度。布设的测深，测速垂线以及测点代表性较好，能满足精测法的要求，利用浮标测流，浮标系数选用适当，借用的基本水尺断面稳定。本站历年流量测次较多，分级水位流量的测点分布使确定水位流量关系曲线有足够的依据。且各年水位流量关系曲线变动不大，定线合理。小金水文站观测和整编符合规范要求，无异常状况，并与周边邻近测站进行对比分析，该资料系列是合理的。由于小金水文站断面较稳定，测站控制条件良好，测验及整编符合要求，基本资料精度较高，可作为本工程设计的依据。

2.3径流

2.3.1径流特性

小金川的径流主要由降水补给，枯季主要由地下水和冰雪融水补给，5～10月的径流主要由降雨形成，11～3月的径流主要来源于地下水，4、5月的径流则由降雨和融雪混合补给。径流的年内变化及地区分布，与降水的变化趋势基本一致，5～10月雨量占全年降雨量的91%，11～4月仅占全年的9%。本流域植被良好，特别是中上游地区，森林覆盖率较高，对径流起到一定的调蓄作用。

小金川径流的年际变化不大，但年内分派极不均匀，据小金水文站提供的径流资料系列分析：多年平均流量84.6m3/s；多年平均径流总量26.7亿m3；多年平均径流深626mm。径流年内分派不均，主要集中在5～10月，多年平均流量为140m3/s，其水量占年水量的83.5%。6～8月多年平均流量为172m3/s，其水量占年水量的51.0%。最枯季为1～3月，多年平均流量为20.7m3/s，其水量仅占年水量的6.1%。历年最枯月为3月，多年平均流量为19.4m3/s，其水量占年径流量的1.95%。径流年际变化不大。最大年平均流量为106m3/s（1965.5～1966.4年），为多年平均流量的1.25倍，最小年平均流量为59.7m3/s（1997.5～1998.4年），为多年平均流量的0.71倍，两者比值为1.78。

径流在全流域的分布也有一定的变化，单位流域的产流量从中上游向中下游呈递减趋势。

2-6

2.3.2径流系列及代表性分析

本阶段设计仅收集了小金水文站1959～2023年的径流实测系列。系列的可靠性，在基本资料复核时已有定论，不再赘述。

小金水文站控制流域内，人类活动影响较小，下垫面气候条件变化不大，区域内无大的蓄引水工程，浇灌用水仍回归河流，故该站径流系列具有一致性。

从小金水文站50年径流系列年际变化图（附图2-2）分析，该系列具有一个较长丰水期与一个较长枯水期。丰水期出现在1979～1983年，其平均流量为92.9m3/s。枯水期出现在1994～1998年，其平均流量为71.2m3/s。其余年份丰、枯交替出现。逐年累积进展平均过程展示，系列长度不到30年，统计参数已趋稳定，说明该50年径流系列作为径流总体的随机样本能反映出本河段径流的总体分布规律。这说明该年径流系列资料具有较好的代表性。

2.3.3径流计算

2.3.3.1小金站径流计算

根据小金川径流特性及水能计算要求，径流计算时段划分为5月～翌年4月、12～4月、1～3月共三个时段，遵照水文计算规范的规定，分别对各时段径流进行频率计

m?100%计算，并以P-Ⅲ型频率曲线适线，算，经验频率采用数学期望公式Pm?n?1确定其统计参数和各频率设计值，计算成果见表2-3-1，年和枯期时段频率曲线分别见附图2-3、附图2-4。

小金水文站各时段设计径流成果表

表2-3-1时段年（5～4月）枯期（12～4月）最枯（1～3月）均值（m3/s）84.624.320.4Cv0.150.150.13Cs/Cv2.02.02.0各频率设计值（m3/s）P=10%10129.123.9P=50%84.024.120.3P=90%68.819.817.1如前分析，小金站径流系列具有可靠性、一致性和代表性，说明该系列具有较好的频率计算基础。2.3.3.2水电站径流计算

2-7

结斯沟为小金川上游二级支流，小金水文站是小金川中上游的控制站，结斯沟位于小金站控制流域范围内，其地质、植被等下垫面因素相近，气候降水条件差异也不大，径流特性较为相像。水电站取水断面无实测水文资料，根据水文计算规范可采用水文比较法移置依据站的径流计算成果。电站取水口控制集水面积较小，与小金水文站集水面积相差较大，按规范应当同时进行面积、降雨修正。但由于小金川流域雨量站点稀少，无法进行降雨修正，参照《四川省水文手册》多年平均年降雨量等值线图可知，整个小金川流域在700mm等值线左右，降雨无大的差异。

综上所述本阶段设计直接按控制流域面积比，将小金水文站设计径流成果推算至本水电站坝址。其移置公式为：

Q设=（F设/F依）·Q依。

Q设：设计流域的年径流量（m3/s）Q依：依据站的年径流量（m3/s）F设：设计流域的集水面积（km2）F依：依据站控制集水面积（km2）水电站径流成果见表2-3-2。

水电站径流成果表

表2-3-2位置面积（km2）项目年（5～4月）山脚沟坝址105枯期（12～4月）最枯（1～3月）年（5～4月）结斯沟坝址115枯期（12～4月）最枯（1～3月）年（5～4月）合计220枯期（12～4月）最枯（1～3月）均值（m3/s）2.080.5980.5022.280.6550.5504.361.251.05各频率设计值Qp(m3/s）P=10%2.490.7160.5882.720.7850.6445.211.501.23P=50%2.070.5930.5002.260.6500.5474.331.241.05P=90%1.690.4870.4211.860.5340.4613.551.020.8822.3.4径流成果合理性分析

将本电站径流成果与相邻流域水文站、水电站工程的年径流统计参数列于下表：

2-8

径流成果合理性分析表

表2-3-3河名革什扎河小金川站名布科小金流域面积(km2)2519426517212536240417165030359.7105均值(m3/s)53.684.636.250.164.442.195.87.132.08径流深(mm)671626664623845774601626626Cv0.180.150.170.140.110.17Cs/Cv222222资料年限1961～20001959～20231959～19681959～19871959～20231961～2000抚边河梭磨河杂古脑东谷河小金川结斯沟本电站木坡马尔康杂古脑瓦厂坪关州电站坝址结斯沟二级电站坝址山脚沟取水口备注：关州电站、结斯沟二级电站成果为初步设计成果。从表2-3-3可以看出，年平均流量随集水面积的增加而增大，符合一般规律，变差系数Cv也变化不大，小金站年径流统计参数与周边水文站年径流统计参数比较，并无突出的地方，基本保持一致，在地区上有从东向西增加的趋势。从《四川省水文手册》多年平均年径流深等值线图可知，从西南向的东谷河、革什扎河，往东北小金川，径流深由700mm递减至600mm，再由小金川至东北的杂谷脑河，径流深由600mm递减至800mm，这与本地区降水分布规律保持一致。本次设计小金站年径流深为626mm，符合地区变化规律，由此说明小金站的径流成果尚属合理。

本电站取水口断面无实测水文资料，选择下游的小金水文站作为依据站，两者在气候、下垫面条件具有较好的相像性，其水文特征也相近，具有较高的可移置性，故采用水文比较法移置依据站的径流资料能满足工程水文计算要求，其成果具有较好的可靠性。由表2-3-3可知，将本电站径流成果与小金川上的关州水电站和结斯沟二级水电站径流成果相比，无不合理现象。结斯沟二级水电站位于本电站下游，其径流深为626mm，关州水电站位于小金川干流下游，其径流深为601mm，符合年径流深从上游往下游递降的趋势。

综上所述，可认为本电站坝址径流成果尚属合理。

2.3.5设计代表年径流年内分派

（1）典型年的选取

2-9

根据小金站径流计算成果及资料条件，并结合水能计算需要，在其实测资料系列中选取典型年，既要按年水量相近，特别要考虑相应年的各枯季流量相近，同时所选取三个典型年的月平均径流的平均值要接近整个系列的多年平均值的原则，综合分析比较，最终分别选出丰、平、枯三个典型年如下：

丰水年（P=10%）：1960年5月～1961年4月平水年（P=