大藤峽水利樞紐工程水文分析計(jì)算

馬雪梅,李英士

（1.松遼水利委員會(huì)水文局，吉林長春130021;2.中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

大藤峽水利樞紐是珠江流域關(guān)鍵性防洪工程，是珠江流域水資源配置關(guān)鍵性工程；是紅水河水電基地的重要組成部分。工程的開發(fā)任務(wù)以防洪、航運(yùn)、水資源配置和發(fā)電為主，結(jié)合灌溉等綜合利用。壩址位于珠江流域西江水系的黔江河段大藤峽峽谷出口的弩灘處，下距廣西桂平市黔江彩虹橋6.6 km。

自1959年珠江流域規(guī)劃查勘提出大藤峽水利樞紐的輪廓性規(guī)劃起至今50余年，在不同時(shí)期分別對(duì)大藤峽工程開展了大量的前期工作。本文對(duì)大藤峽水利樞紐徑流、洪水進(jìn)行了復(fù)核、分析，得出可研階段推薦采用的水文成果。

1 流域概況

大藤峽水利樞紐位于珠江流域西江水系的黔江河段，壩址在廣西桂平市黔口彩虹橋上游6.6 km處，壩址以上控制流域面積198612 km2，約占西江水系流域總面積的56.2%。

黔江水力資源極為豐富，在紅水河干支流上已先后建成魯布革、光照、天生橋一級(jí)、天生橋二級(jí)、平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘、橋鞏等水電站，柳江上已建麻石、紅花等水電站，還有一些中小水庫。梯級(jí)水庫中規(guī)模較大的有紅水河上的龍灘和南盤江上的天生橋水電站。根據(jù)工程規(guī)模及影響程度，大藤峽水庫徑流考慮天生橋一級(jí)、光照和龍灘水庫的作用，洪水僅考慮龍灘水庫的作用。

2 氣象

黔江流域地處我國低緯度地帶，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，大部分地區(qū)的氣候特點(diǎn)是春季陰雨連綿，雨日較多；夏季高溫濕熱，暴雨頻繁；秋季常受臺(tái)風(fēng)入侵影響；冬季嚴(yán)寒天氣很少。黔江流域東西跨越8個(gè)經(jīng)度，因而流域內(nèi)降水量沿程分布有明顯差異，降雨量的總趨勢自上游向下游遞增。武宣以上流域多年平均雨量為1400 mm。由于季風(fēng)進(jìn)退的影響，雨量年內(nèi)分配不均，多集中于4—8月，約占總量的70%。壩址附近多年平均氣溫21.5℃，極端最高氣溫39.2℃，極端最低氣溫-3.3℃。壩址以上多年平均蒸發(fā)量為900～1400 mm（80 cm蒸發(fā)皿觀測）。壩址附近的桂平站多年平均風(fēng)速1.2 m/s，最大風(fēng)速12 m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镾SW。庫區(qū)武宣氣象站最大風(fēng)速16 m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镋。

3 測站及資料概況

西江流域梧州以上設(shè)有水文站164個(gè)，水位站27個(gè)。大藤峽樞紐以上有水文站102個(gè)，水位站19個(gè)。根據(jù)大藤峽水利樞紐工程設(shè)計(jì)需要，以武宣、柳州、遷江、對(duì)亭、天峨、梧州為設(shè)計(jì)依據(jù)站。絕大部分測站至今已有40多年的觀測資料，觀測項(xiàng)目較齊全。

通過對(duì)西江流域的水文資料進(jìn)行復(fù)核，20世紀(jì)80年代以前西江流域主要測站的資料經(jīng)個(gè)別修正和處理后匯編成冊(cè)，80年代以后的資料，水文系統(tǒng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行了測驗(yàn)整編，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)明顯不合理現(xiàn)象，因此此流域主要測站的水文資料可靠，可供設(shè)計(jì)使用。

4 徑流

武宣站、柳州、天峨站徑流系列經(jīng)該站水位流量關(guān)系、上下游徑流相關(guān)等方法進(jìn)行插補(bǔ)延長得到1936—2005年70年徑流系列。

4.1 徑流還原

大藤峽水庫以上已建多座大中型水庫，對(duì)徑流影響較大的有天生橋一級(jí)、光照和龍灘電站。龍灘和光照水庫均于2007年先后蓄水，因此現(xiàn)有資料中尚未涉及光照和龍灘水庫的影響，僅對(duì)天生橋一級(jí)的1999—2005年的庫變量進(jìn)行還原計(jì)算，以月為時(shí)段，將天生橋各月的入、出庫流量差加到受影響的下游各站。

經(jīng)徑流系列代表性分析，1936—2002年系列充分利用了流域的實(shí)測資料，考慮了與上游電站采用資料相協(xié)調(diào)，系列的代表性較好。因此大藤峽水利樞紐可研階段推薦采用徑流系列代表段為1936—2002年67年，武宣站多年平均流量為4240 m3/s。

4.2 樞紐徑流系列

大藤峽樞紐徑流調(diào)節(jié)考慮天生橋、光照和龍灘水庫的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)考慮樞紐對(duì)庫末紅花、橋鞏電站的影響，因此需計(jì)算大藤峽壩址、天生橋、光照、龍灘、紅花、橋鞏壩址徑流及相應(yīng)區(qū)間徑流，系列均為1936—2002年67年。

大藤峽壩址直接采用武宣站徑流成果作為大藤峽壩址成果；天生橋徑流系列1980年后采用南盤江巴結(jié)站與支流馬嶺站同月徑流之和按面積比推算；光照壩址1953年以后年月徑流系列采用盤江橋站徑流系列按面積比推求；龍灘壩址直接采用天峨站成果；橋鞏壩址直接采用遷江成果；紅花壩址集水面積直接采用柳州站成果。

考慮到龍灘至大藤峽壩址區(qū)間面積大，且大藤峽水庫調(diào)節(jié)能力差，龍灘至大藤峽區(qū)間采用日流量資料，區(qū)間日徑流系列采用日平均流量演進(jìn)相減得出，其它各壩、區(qū)間采用月流量系列，區(qū)間系列采用壩址間同月徑流相減得出。

4.3 設(shè)計(jì)徑流成果

大藤峽壩址處徑流采用武宣站實(shí)測資料計(jì)算。年徑流采用武宣站1936—2002年系列進(jìn)行頻率計(jì)算，參數(shù)由矩法估算，最終采用適線成果，武宣站設(shè)計(jì)年徑流成果見表1。

表1 武宣站年徑流設(shè)計(jì)成果表

根據(jù)大藤峽水庫航運(yùn)要求，分別對(duì)1952—2005年54年系列和1952—1990年39年系列進(jìn)行了日平均流量頻率計(jì)算，兩套系列計(jì)算結(jié)果相差不大，經(jīng)分析采用1952—1990年39年計(jì)算結(jié)果，武宣站日平均流量頻率計(jì)算成果見表2。

表2 武宣站日平均流量頻率計(jì)算成果表 m3/s

5 洪水

5.1 西江流域暴雨洪水特性

西江流域的天氣系統(tǒng)，大致以北回歸線為界，南北屬不同的天氣系統(tǒng)。北部以鋒面、西南低壓、低渦、切變線為主，南部則以熱帶氣旋為主。右江處于南、北過渡帶，當(dāng)南部的主要天氣系統(tǒng)熱帶氣旋抵達(dá)時(shí)，已大為減弱。

西江流域的暴雨發(fā)生時(shí)間集中在4—9月，強(qiáng)度大的暴雨多出現(xiàn)在6—7月。由于該流域面積廣闊，雨季的起止時(shí)間不完全同步，其趨勢是由流域的東北側(cè)向西南側(cè)逐漸推后。武宣出現(xiàn)較大洪水所相應(yīng)的暴雨主中心有70%左右出現(xiàn)在柳江上，流域內(nèi)一次暴雨歷時(shí)一般為7 d，而主要雨量又集中在3 d內(nèi)。

表3 設(shè)計(jì)洪水采用成果表

西江流域洪水由暴雨形成，較大洪水一般每年的4月開始，至10月結(jié)束，5—9月是暴雨洪水的多發(fā)季節(jié)，尤以6—8月最多，特大暴雨洪水主要發(fā)生在6，7兩月。干支流洪水的發(fā)生時(shí)間有從東北向西南逐步推遲的趨勢。

5.2 歷史洪水及重現(xiàn)期

自20世紀(jì)50年代以來，多單位先后在黔江、柳江河段進(jìn)行過多次洪水調(diào)查，在此基礎(chǔ)上，1981年編制了《黔江大藤峽水電站歷史洪水調(diào)查與考證》報(bào)告，還調(diào)查清了1983年以來該流域發(fā)生的較大洪水。其中 1833，1926，1902，1996，1915 年分別為龍灘、遷江、武宣（龍～武區(qū)間）、柳州站、梧州站的首位洪水，重現(xiàn)期按照原設(shè)計(jì)方法計(jì)算。

5.3 樞紐及主要站設(shè)計(jì)洪水

依據(jù)黔江流域洪水特性和大藤峽水利樞紐的設(shè)計(jì)以及流域防洪要求，對(duì)流域內(nèi)武宣站、天峨站、柳州站、遷江站、梧州站及龍灘～武宣區(qū)間的洪峰、洪量系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按定時(shí)段獨(dú)立年最大原則進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取樣，各站及區(qū)間洪峰、洪量系列均統(tǒng)計(jì)至2005年。還對(duì)梧州、思賢斷面歸槽洪水進(jìn)行了分析，將1998年、2005年洪水還原為天然狀態(tài)。

各站、區(qū)間洪水按照考慮歷史洪水和連序系列兩種方法分別計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)頻率采用數(shù)學(xué)期望公式：PM=M/（N+1），Pm=m/（n+1）計(jì)算，選用PⅢ型曲線配線，用矩法初估參數(shù)，按地區(qū)固定倍比，以適線最佳及地區(qū)合理綜合確定Cv采用值。

從龍灘站計(jì)算結(jié)果看，與龍灘水電站初步設(shè)計(jì)階段審定成果相比，相差很小，設(shè)計(jì)值變化均在5%以內(nèi)，仍采用龍灘初設(shè)階段成果。遷江、柳州站與珠江流域防洪規(guī)劃采用成果相比，此次成果稍小，考慮到該河段堤防修建依據(jù)防洪規(guī)劃成果，因此采用珠江流域防洪規(guī)劃階段成果。武宣站加入歷史洪水后成果較大，作為此次采用成果。龍灘至武宣區(qū)間成果變化很小，采用項(xiàng)目建議書階段成果。梧州站由于系列中增加了2005年較大洪水，該階段計(jì)算洪水成果洪峰與15 d洪量較珠江流域防洪規(guī)劃極端成果稍大，7 d洪量與30 d洪量成果一致，由于洪水增加幅度很小，因此該階段仍采用珠江流域防洪規(guī)劃階段成果。

珠江流域水文資料系列較長，各站都有歷史洪水調(diào)查成果，因此此次增加系列復(fù)核后成果與項(xiàng)目建議書采用成果比較相差不大。設(shè)計(jì)洪水采用成果見表3。

6 結(jié)語

通過對(duì)大藤峽水利樞紐的徑流和洪水的復(fù)核分析，確定了可研階段采用的年徑流系列代表段，設(shè)計(jì)年徑流和設(shè)計(jì)洪水成果，為工程設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)，也為更好地分析黔江流域水文特性打下了基礎(chǔ)，為流域的水資源配置，防洪規(guī)劃都提供了科學(xué)的依據(jù)。