銅信溪水電站洪水分析計(jì)算

2011-03-15 15:03劉健張鵬

湖南水利水電 2011年1期

劉健張鵬

（懷化水文水資源勘測局懷化市 418000）

1 流域概況

沅江是湖南省四大水系之一，辰水則是沅江上游的一級(jí)支流。辰水流域地處湖南西部，發(fā)源于貴州省銅仁的梵凈山麓，自西南向東北流經(jīng)貴州的江口、銅仁、湖南的麻陽，于辰溪縣大路口注入沅江。流域位置在北緯27°19′～27°58′和東經(jīng)108°16′～109°41′之間。北以湘西山地與武水分野，南由西晃山脈與舞水為界，西以梵凈山與烏江分流，東臨沅江干流，流域范圍包括貴州的松桃、江口、銅仁、萬山特區(qū)、石阡、印江、湖南的麻陽、辰溪、鳳凰、瀘溪和鶴城區(qū)等11縣（區(qū)）的全部或部分。流域面積7560km2，其中湖南境內(nèi)4190km2。

辰水干流長294km，河道總落差764.7m，平均坡降1.89‰，辰水為一狹長地形，東西長，南北短。地勢呈西南高、東北低，河源梵凈山高2493.8m，銅仁以上山區(qū)平均高程（800～1500）m，中游銅仁至銅信溪（800～1000）m，銅信溪峽谷位于此段，自銅信溪以下河谷漸展。進(jìn)入丘陵區(qū)，山勢開闊，河谷寬敞，兩岸多農(nóng)田，高程在150m以下，綜觀全流域，大抵西及西南為山區(qū)，中、下游為丘陵區(qū)，沿河間有小塊沖積平原。辰水有較大的支流3條，其中小江的面積為1253km2，其次是堯里河和太平河，分別為842km2和510km2。

根據(jù)辰水流域規(guī)劃，辰水共13個(gè)梯級(jí)，銅信溪水電站是其中的第六級(jí)，位于辰水中游，下距河口126km，上距河源168km，壩址控制集水面積4878km2，占流域面積的57%，壩址以上植被良好，水土保持較好。

2 水文氣象

辰水流域?qū)賮啛釒夂颍帠|亞季風(fēng)區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，冬季嚴(yán)寒期短，每年7、8月份常出現(xiàn)炎熱高溫，夏季潮濕悶熱，春季大多是陰雨多云，冬季干燥，根據(jù)麻陽、陶伊、蘆家洞氣象資料統(tǒng)計(jì)，壩址處多年平均氣溫17.3℃，極端最高氣溫41.5℃（1972年8月27日），極端最低氣溫-10.5℃（1977年1月30日），無霜期330天，多年平均蒸發(fā)量698.8mm，月平均最大蒸發(fā)量在8月，為108.2mm，最小月蒸發(fā)量在2月，為24.1mm，平均相對(duì)濕度78%左右，多年平均風(fēng)速24m/s。流域（省境內(nèi)）多年平均降水量1331.4mm。銅信溪水電站流域內(nèi)多年平均降水量1293mm，最大年降水量1498mm（1957年），最小年降水量1021mm （1960年），三天降水量最大達(dá)216.4 mm。洪水均由暴雨形成，陡漲陡落，具有明顯的山溪洪水特性。

3 水文測驗(yàn)情況

銅信溪水電站上、下銅仁及陶伊兩站設(shè)站最早，始于1953年，其次1959年設(shè)立的銅信溪水文站，于1969年改為水位站；1975年在上游干流設(shè)蘆家洞水文站，1976年元月銅仁水位站撤銷后，由蘆家洞站作為上游錦江干流控制站，此外支流還有江口、吳家寨、西河口、沙田等站。辰水干流水文、水位站如表1。

表1 辰水干流水文、水位站一覽表

銅信溪水文站距壩址1.8km，與銅信溪水電站集水面積差僅為1.58%，以銅信溪站為依據(jù)站已能滿足銅信溪水電站的初步設(shè)計(jì)要求，因此本次分析以銅信溪站為重點(diǎn)，對(duì)歷年洪水資料進(jìn)行審編。

銅信溪站設(shè)立于1959年，起始為水文站，與1969年改設(shè)為水位站，觀測資料延伸至1991年撤站為止。1987年下游錦和電站投產(chǎn)發(fā)電，1986年9月銅信溪站上游貴州規(guī)劃的第五級(jí)漾頭電站動(dòng)工修建，1991年春竣工。銅信溪水位站處在錦和水電站的庫區(qū)，錦和水電站的建成，破壞了銅信溪水位站原有的水位流量關(guān)系，因此本次分析資料系列只采用1959～1986年的洪水流量及水位資料。

銅信溪站測驗(yàn)河段位于麻陽縣官村，1959年1月1日設(shè)立之初，基本水池設(shè)立于官村上游2km處銅信溪，但該段面河槽主流太深，不適合測流，同年3月1日往下移2km處后再未變動(dòng)。采用測站基面為吳淞基面（黃海+ 1.838=測站基面）。基本斷面上游300m處有一沙洲，形成兩股水流匯入斷面，在洪水時(shí)期沙洲被淹，下游300m處也有一沙洲，枯水時(shí)期露出水面，對(duì)斷面無頂托影響。測驗(yàn)河段整直，上游小、下游大，系喇叭形。卵石河床，中間深，河槽收束，兩邊較淺，左岸為巖石高山，右岸為滿灘地，河床穩(wěn)定，無沖淤現(xiàn)象。設(shè)站時(shí)下游300m處建有一筒車壩，在滴水是對(duì)水位流量關(guān)系有影響，偏高0.03m左右，但1965年沖毀后再未恢復(fù)。

銅信溪資料：1965～1968年流量資料，1969年后為水位資料。根據(jù)其水位～流量關(guān)系的確定，低水時(shí)采用1966～1968年綜合單一線，在190m以上時(shí)，由于1964年均采用流速儀施測且有實(shí)測資料，并參照1920年、1935年及1995年歷史洪水調(diào)查資料確定。

4 洪水

4.1 洪水特性

銅信溪以上河流屬山溪性河流，洪水來勢猛、退水快，洪峰持續(xù)時(shí)間短，具有暴漲暴落之特點(diǎn)。洪水由暴雨形成，暴雨多為冷暖峰交綏的鋒面造成，一般發(fā)生在4～8月，以6、7月出現(xiàn)最多，洪水歷時(shí)一般3天左右，單峰多于復(fù)峰。

4.2 歷史洪水

（1）歷史洪水重現(xiàn)期的確定。

對(duì)于銅信溪河段的歷史洪水，省內(nèi)外多個(gè)單位都先后進(jìn)行過調(diào)查，最早始于1955年長委會(huì)，之后湖南省水利部門所屬的水文部門和省水電勘測設(shè)計(jì)院，于20世紀(jì)60～70年代先后組織專門人員進(jìn)行過多次調(diào)查，上述資料經(jīng)過多部門匯審后刊布于《湖南省洪水調(diào)查資料》匯編成果。在本次電站設(shè)計(jì)工作中，懷化水電勘測設(shè)計(jì)院再次組織人員，會(huì)同麻陽錦和水管站及錦和電站有關(guān)人員在錦和鎮(zhèn)進(jìn)行了洪水調(diào)查。

歷史洪水重現(xiàn)期確定。根據(jù)湖南省水電勘測設(shè)計(jì)研究院1993年銅信溪可行性研究報(bào)告稱：1920年7月洪水，相當(dāng)于170年一遇洪水，查閱《麻陽縣水利水電志》記錄有1822～1920年所發(fā)生的旱情及旱災(zāi)情況，但沒有暴雨洪水災(zāi)害情況記錄，由此可以為該時(shí)期無大洪水發(fā)生，本次分析采用省水電勘測設(shè)計(jì)研究院的擬定成果：1920年7月洪水，為1822～2002年的最大洪水，其次為1935年洪水，1995年7月洪水在錦和鎮(zhèn)十字街心雖比1920年水位高，但根據(jù)調(diào)查，是由于錦和水電站大壩的影響造成的，實(shí)際比1935年洪水略小。

（2）歷史洪水洪峰流量的審查與推求。

《湖南省洪水調(diào)查資料（1988年）》匯編中，對(duì)銅信溪、陶伊、銅仁等站，1920年7月和1935年6月洪水的洪峰流量均作了刊布。但是本次分析發(fā)現(xiàn)，銅信溪的洪峰流量是根據(jù)該站1964年實(shí)測的水位～流量關(guān)系曲線，用斷面平均流速法高水延長后推求的。經(jīng)分析：該站實(shí)測高水流速水位不高，高水點(diǎn)據(jù)不夠，流速高水延長走向不明，導(dǎo)致推算流量可能偏小。此次改用曼寧公式和謝才公式對(duì)高水延長重新定線，并對(duì)1920年和1935年的洪水洪峰流量重新進(jìn)行推算，成果見表2。

表2 歷史洪水調(diào)查成果表

1995年7月的洪峰流量，曾用多種方法進(jìn)行計(jì)算推求，其結(jié)果比較接近。直線內(nèi)插法為9450，比降改正法為9480，借用上游劉家灣斷面流速法9860，利用陶伊～蘆家洞1995年的實(shí)測洪水資料分析其n值用面積比擬法推求的洪峰流量為9550，經(jīng)綜合分析后，采用9550。為了檢查銅信溪?dú)v史洪水的可靠性和合理性，對(duì)上游蘆家洞站和下游陶伊站的歷史洪水資料也進(jìn)行了認(rèn)真的審查分析，并作了適當(dāng)?shù)母恼?/p>

5 洪水頻率分析

5.1 資料系列

銅信溪有1959～1968年的實(shí)測流量成果，有1969～1986年的實(shí)測水位資料，經(jīng)過審查分析，高水時(shí)水位流量關(guān)系穩(wěn)定，為單一線，用水位推求流量是精確可靠的，故1969～1986年的流量是根據(jù)其水位流量關(guān)系曲線直接推求，采用最大值法選取每年一個(gè)流量最大值，并考慮歷史洪水的加入推求洪水頻率成果。