大藤峡水利枢纽工程水文分析计算

2013-02-28马雪梅李英士

东北水利水电 2013年5期

马雪梅,李英士

（1.松辽水利委员会水文局，吉林长春130021;2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

大藤峡水利枢纽是珠江流域关键性防洪工程，是珠江流域水资源配置关键性工程；是红水河水电基地的重要组成部分。工程的开发任务以防洪、航运、水资源配置和发电为主，结合灌溉等综合利用。坝址位于珠江流域西江水系的黔江河段大藤峡峡谷出口的弩滩处，下距广西桂平市黔江彩虹桥6.6 km。

自1959年珠江流域规划查勘提出大藤峡水利枢纽的轮廓性规划起至今50余年，在不同时期分别对大藤峡工程开展了大量的前期工作。本文对大藤峡水利枢纽径流、洪水进行了复核、分析，得出可研阶段推荐采用的水文成果。

1 流域概况

大藤峡水利枢纽位于珠江流域西江水系的黔江河段，坝址在广西桂平市黔口彩虹桥上游6.6 km处，坝址以上控制流域面积198612 km2，约占西江水系流域总面积的56.2%。

黔江水力资源极为丰富，在红水河干支流上已先后建成鲁布革、光照、天生桥一级、天生桥二级、平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩、桥巩等水电站，柳江上已建麻石、红花等水电站，还有一些中小水库。梯级水库中规模较大的有红水河上的龙滩和南盘江上的天生桥水电站。根据工程规模及影响程度，大藤峡水库径流考虑天生桥一级、光照和龙滩水库的作用，洪水仅考虑龙滩水库的作用。

2 气象

黔江流域地处我国低纬度地带，属亚热带季风气候区，大部分地区的气候特点是春季阴雨连绵，雨日较多；夏季高温湿热，暴雨频繁；秋季常受台风入侵影响；冬季严寒天气很少。黔江流域东西跨越8个经度，因而流域内降水量沿程分布有明显差异，降雨量的总趋势自上游向下游递增。武宣以上流域多年平均雨量为1400 mm。由于季风进退的影响，雨量年内分配不均，多集中于4—8月，约占总量的70%。坝址附近多年平均气温21.5℃，极端最高气温39.2℃，极端最低气温-3.3℃。坝址以上多年平均蒸发量为900～1400 mm（80 cm蒸发皿观测）。坝址附近的桂平站多年平均风速1.2 m/s，最大风速12 m/s，相应风向为SSW。库区武宣气象站最大风速16 m/s，相应风向为E。

3 测站及资料概况

西江流域梧州以上设有水文站164个，水位站27个。大藤峡枢纽以上有水文站102个，水位站19个。根据大藤峡水利枢纽工程设计需要，以武宣、柳州、迁江、对亭、天峨、梧州为设计依据站。绝大部分测站至今已有40多年的观测资料，观测项目较齐全。

通过对西江流域的水文资料进行复核，20世纪80年代以前西江流域主要测站的资料经个别修正和处理后汇编成册，80年代以后的资料，水文系统严格按照规范进行了测验整编，经检查未发现明显不合理现象，因此此流域主要测站的水文资料可靠，可供设计使用。

4 径流

武宣站、柳州、天峨站径流系列经该站水位流量关系、上下游径流相关等方法进行插补延长得到1936—2005年70年径流系列。

4.1 径流还原

大藤峡水库以上已建多座大中型水库，对径流影响较大的有天生桥一级、光照和龙滩电站。龙滩和光照水库均于2007年先后蓄水，因此现有资料中尚未涉及光照和龙滩水库的影响，仅对天生桥一级的1999—2005年的库变量进行还原计算，以月为时段，将天生桥各月的入、出库流量差加到受影响的下游各站。

经径流系列代表性分析，1936—2002年系列充分利用了流域的实测资料，考虑了与上游电站采用资料相协调，系列的代表性较好。因此大藤峡水利枢纽可研阶段推荐采用径流系列代表段为1936—2002年67年，武宣站多年平均流量为4240 m3/s。

4.2 枢纽径流系列

大藤峡枢纽径流调节考虑天生桥、光照和龙滩水库的调节作用，同时考虑枢纽对库末红花、桥巩电站的影响，因此需计算大藤峡坝址、天生桥、光照、龙滩、红花、桥巩坝址径流及相应区间径流，系列均为1936—2002年67年。

大藤峡坝址直接采用武宣站径流成果作为大藤峡坝址成果；天生桥径流系列1980年后采用南盘江巴结站与支流马岭站同月径流之和按面积比推算；光照坝址1953年以后年月径流系列采用盘江桥站径流系列按面积比推求；龙滩坝址直接采用天峨站成果；桥巩坝址直接采用迁江成果；红花坝址集水面积直接采用柳州站成果。

考虑到龙滩至大藤峡坝址区间面积大，且大藤峡水库调节能力差，龙滩至大藤峡区间采用日流量资料，区间日径流系列采用日平均流量演进相减得出，其它各坝、区间采用月流量系列，区间系列采用坝址间同月径流相减得出。

4.3 设计径流成果

大藤峡坝址处径流采用武宣站实测资料计算。年径流采用武宣站1936—2002年系列进行频率计算，参数由矩法估算，最终采用适线成果，武宣站设计年径流成果见表1。

表1 武宣站年径流设计成果表

根据大藤峡水库航运要求，分别对1952—2005年54年系列和1952—1990年39年系列进行了日平均流量频率计算，两套系列计算结果相差不大，经分析采用1952—1990年39年计算结果，武宣站日平均流量频率计算成果见表2。

表2 武宣站日平均流量频率计算成果表 m3/s

5 洪水

5.1 西江流域暴雨洪水特性

西江流域的天气系统，大致以北回归线为界，南北属不同的天气系统。北部以锋面、西南低压、低涡、切变线为主，南部则以热带气旋为主。右江处于南、北过渡带，当南部的主要天气系统热带气旋抵达时，已大为减弱。

西江流域的暴雨发生时间集中在4—9月，强度大的暴雨多出现在6—7月。由于该流域面积广阔，雨季的起止时间不完全同步，其趋势是由流域的东北侧向西南侧逐渐推后。武宣出现较大洪水所相应的暴雨主中心有70%左右出现在柳江上，流域内一次暴雨历时一般为7 d，而主要雨量又集中在3 d内。

表3 设计洪水采用成果表

西江流域洪水由暴雨形成，较大洪水一般每年的4月开始，至10月结束，5—9月是暴雨洪水的多发季节，尤以6—8月最多，特大暴雨洪水主要发生在6，7两月。干支流洪水的发生时间有从东北向西南逐步推迟的趋势。

5.2 历史洪水及重现期

自20世纪50年代以来，多单位先后在黔江、柳江河段进行过多次洪水调查，在此基础上，1981年编制了《黔江大藤峡水电站历史洪水调查与考证》报告，还调查清了1983年以来该流域发生的较大洪水。其中 1833，1926，1902，1996，1915 年分别为龙滩、迁江、武宣（龙～武区间）、柳州站、梧州站的首位洪水，重现期按照原设计方法计算。

5.3 枢纽及主要站设计洪水

依据黔江流域洪水特性和大藤峡水利枢纽的设计以及流域防洪要求，对流域内武宣站、天峨站、柳州站、迁江站、梧州站及龙滩～武宣区间的洪峰、洪量系列进行统计，按定时段独立年最大原则进行统计取样，各站及区间洪峰、洪量系列均统计至2005年。还对梧州、思贤断面归槽洪水进行了分析，将1998年、2005年洪水还原为天然状态。

各站、区间洪水按照考虑历史洪水和连序系列两种方法分别计算，经验频率采用数学期望公式：PM=M/（N+1），Pm=m/（n+1）计算，选用PⅢ型曲线配线，用矩法初估参数，按地区固定倍比，以适线最佳及地区合理综合确定Cv采用值。

从龙滩站计算结果看，与龙滩水电站初步设计阶段审定成果相比，相差很小，设计值变化均在5%以内，仍采用龙滩初设阶段成果。迁江、柳州站与珠江流域防洪规划采用成果相比，此次成果稍小，考虑到该河段堤防修建依据防洪规划成果，因此采用珠江流域防洪规划阶段成果。武宣站加入历史洪水后成果较大，作为此次采用成果。龙滩至武宣区间成果变化很小，采用项目建议书阶段成果。梧州站由于系列中增加了2005年较大洪水，该阶段计算洪水成果洪峰与15 d洪量较珠江流域防洪规划极端成果稍大，7 d洪量与30 d洪量成果一致，由于洪水增加幅度很小，因此该阶段仍采用珠江流域防洪规划阶段成果。

珠江流域水文资料系列较长，各站都有历史洪水调查成果，因此此次增加系列复核后成果与项目建议书采用成果比较相差不大。设计洪水采用成果见表3。