峡江水利枢纽工程关键技术研究与应用
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1.2 水文分析计算成果

峡江水利枢纽工程坝址下游4.5km处设有峡江水文站,上游60.4km处设有吉安水文站。距坝址上游65km的赣江右岸支流乌江上设有新田水文站,上游63km的赣江左岸支流同江上设有鹤洲水文站。工程库区内设有几十个雨量站。这些水文站、雨量站为该工程的水文分析计算、水雨情预报和调度运行提供资料支持。

1.2.1 坝址设计径流

峡江坝址控制流域面积(62710km2)占峡江站控制流域面积(62724km2)的99.98%,因此,坝址径流直接采用峡江站径流成果。

1.年设计径流

峡江水利枢纽工程设计阶段依据峡江站1953—1956年的实测水位和1957—2008年的实测流量资料,分析计算得到峡江坝址径流,初步设计阶段的径流成果为:多年平均流量1640m3/s、年径流量517.5亿m3、年径流深823.5mm、径流模数26.10L/(km2·s)。

2015年编制《江西省峡江水库汛期调度运用方案》(以下简称《运用方案》)时将坝址径流系列延长至2012年,对峡江坝址1953—2012年共60年的年平均流量和枯水时段(10月至次年2月)平均流量的频率分析计算进行了复核,其成果与初步设计阶段相同。水利年的年径流:均值为1640m3/s,Cv=0.31,Cs/Cv=2.0,P=10%、P=25%、P=50%、P=75%和P=90%的设计值分别为2320m3/s、1950m3/s、1590m3/s、1270m3/s和1030m3/s;枯水时段10月至次年2月径流:均值为752m3/s,Cv=0.54,Cs/Cv=3.0,P=10%、P=25%、P=50%、P=75%和P=90%的设计值分别为1290m3/s、937m3/s、649m3/s、456m3/s和352m3/s。

2.设计代表年日径流

峡江坝址设计代表年日径流典型年的选择,依据峡江站实测径流资料按水利年年平均流量和枯水时段平均流量接近设计值的原则进行,选取1994—1995年、1981—1982年、1996—1997年、1989—1990年和2003—2004年5个时段为设计丰水、偏丰、平水、偏枯和枯水典型年。峡江站上述5个典型年段的5年平均流量为1650m3/s,枯水时段5年平均流量为770m3/s;5个典型年的年平均流量分别为2320m3/s、1970m3/s、1600m3/s、1290m3/s和1090m3/s,5个典型年的枯水时段平均流量分别为1310m3/s、1060m3/s、659m3/s、488m3/s和331m3/s。

经分析,上述5个典型年的年平均流量、枯水时段平均流量与坝址设计频率P=10%、P=25%、P=50%、P=75%、P=90%的设计值差异不大,且各典型年的年内径流分配具有一定的代表性,因此,峡江坝址设计代表年丰水、偏丰、平水、偏枯和枯水年的日径流直接采用典型年1994—1995年、1981—1982年、1996—1997年、1989—1990年和2003—2004年的日径流。

3.枯水期设计径流

依据峡江站1953—2008年共56年的实测径流资料,经统计分析,赣江中游每年的最枯流量一般出现在12月至次年2月,以12月至次年1月出现年最枯流量的年数最多。峡江站56年实测径流系列中,实测最小的流量为147m3/s,出现在1968年1月19日。

峡江水利枢纽工程在设计时,依据上述5个设计代表年的日平均流量采用综合历时曲线法(对其日径流进行排频分析)求得枯水期设计流量成果,依据1953—2008年共56年的日径流资料采用保证率频率法(在每年的日平均流量资料中先求出各年某一保证率的日平均流量值组成系列,再对该日平均流量系列进行频率分析计算)推求得到98%和95%保证率的各频率枯水流量成果。经分析,最终选取综合历时曲线法成果作为枯水期设计径流成果,其中P=95%和P=98%的枯水期设计流量分别为281m3/s和221m3/s。

1.2.2 坝址设计洪水

1.设计洪峰流量和时段洪量

峡江水利枢纽工程在初步设计阶段依据峡江站1953—2008年共56年的实测洪水资料推求峡江坝址设计洪水,对由1953—2008年共56年实测洪水系列和1915年历史洪水组成的不连序洪水系列进行频率分析计算,求得年最大洪峰流量以及年最大72h、168h和360h洪量的频率分析计算成果。

编制《运用方案》时将实测洪水系列延长至2012年,对初步设计阶段的设计洪水成果进行复核。同样将1953—2012年共60年实测洪水系列和1915年历史洪水成果组成不连序洪水系列,对其不连序洪水系列进行频率分析计算(分析计算方法与设计阶段相同),求得复核计算时的年最大洪峰流量以及年最大72h、168h和360h洪量的频率分析计算成果。

将编制《运用方案》时复核计算得到的年最大洪峰流量和年最大时段洪量频率分析计算成果与初步设计阶段成果进行比较。可以看出,复核计算得到的设计洪水成果比初步设计阶段成果略小,P=0.05%~20%设洪峰流量的相对误差在2.03%~2.87%,72h、168h和360h的设计洪量相对误差分别为0~1.76%、0~1.99%和2.34%~2.36%。

因此,编制《运用方案》时设计洪水成果仍采用初步设计阶段成果,详见表1.2-1。

表1.2-1 峡江坝址设计洪水(全年)成果表

注 表中洪峰流量、时段洪量(72h、168h、360h)相应的Cv分别为0.38、0.40、0.43、0.45;Cs/Cv值为2.5。

2.设计洪水过程线

峡江坝址设计洪水过程线采用同频率控制放大法进行推求,控制时段采用洪峰流量、72h洪量、168h洪量和360h洪量4个。典型洪水过程按照峰高、量大、常遇、峰型集中以及对工程安全不利等原则在实测的大洪水中进行选择。通过分析比较,选取1968年6月和1994年6月峡江站实测洪水过程作为典型洪水过程。经放大推求得到的各频率设计(全年)洪水过程见图1.2-1和图1.2-2。

图1.2-1 峡江坝址全年设计洪水过程线(1968年型)

图1.2-2 峡江坝址全年设计洪水过程线(1994年型)

1.2.3 坝址水位-流量关系曲线

峡江水利枢纽工程设计时初步设计阶段推荐的坝轴线位于可行性研究阶段推荐的坝轴线下游170m。

可研阶段推荐的坝轴线位置设有蒋沙专用水位站,具有1992—2008共17年实测水位资料。峡江坝址下游4.5km处设有峡江水文站,该站具有1957—2008年共52年的连续实测流量资料和1953—2008年共56年的连续实测水位资料。

可研阶段峡江坝址水位-流量关系曲线分析绘制时,中低水部分采用峡江站水位-流量关系移植法分析绘制,高水部分依据坝址的实测大断面采用史蒂文森法进行延长。初设阶段峡江坝址水位-流量关系曲线依据可研阶段推荐坝址(上坝线)的水位-流量关系曲线采用水面比降法移植而得。各级水位的水面比降依据可研阶段推荐坝址、比较坝址(下坝址)以及峡江站的水位-流量关系曲线推求。初设阶段峡江坝址水位-流量关系成果见表1.2-2。工程施工会使闸坝下游的河床产生变化,河床的变化对坝址水位-流量关系线的稳定有一定影响,建议在工程运行期间进行坝址水位的观测,利用实测水位、流量关系点复核峡江坝址水位-流量关系线。

表1.2-2 峡江坝址水位-流量关系成果表

编制《运用方案》时依据2014年3—9月峡江坝下实测水位与峡江站实测水位查2013年线所得流量对峡江坝址水位-流量关系线进行了复核,复核所得成果中、低水部分的峡江坝下水位-流量关系线比初设成果略高。水位抬高的原因可能是工程的施工围堰清除不彻底或被冲至下游以及其他原因造成近几年峡江站水位-流量关系线抬高所致。此次复核时采用的坝下实测水位资料时间短,分析绘制的水位-流量关系线精度有限。因此,随着今后峡江坝下实测水位及与其相应的峡江站实测流量的积累,应适时依据较长时间的坝下实测水位与相应时间的峡江站实测流量,对峡江坝下水位-流量关系线进行复核和修正。