水利工程論文-古田溪一級水電站設計洪水復核的研究摘要：為研究古田溪一級水庫提高汛限水位的可行性，我們根據1959年建庫以來積累的新的水文氣象資料和水電站運行紀錄，對入庫洪水計算方法、特大洪水處理、資料代表性分析、頻率計算和成果的合理性論證，作了比較系統的探討，保證了一級水電站設計洪水復核成果的準確、可靠，為進一步研究提高汛限水位的可行性打下扎實的基礎。關鍵詞：可行性設計洪水復核合理性分析古田溪是閩江下游北岸支流之一，全河分四級開發，一級水電站控制集水面積1325km2，占全流域的78.4%，總庫容6.4億m3，為年調節水庫，二級龍亭水電站，三級高洋水電站，四級寶湖水電站，集水面積分別為1551km2、1697km2和1722km2，庫容甚小均為日調節水庫。一級水庫對于各個梯級的發電、防洪起著舉足輕重的作用，是設計洪水復核的重點。一級水電站建于1959年，至今已40多年了。隨著時間的推移，各個水文站積累了一大批觀測資料和梯級水庫運行紀錄，情況也發生了很大變化。為確保水庫的防洪安全和提高防洪、發電效益，研究提高汛限水位的可行性，于是提出了對梯級電站設計洪水進行復核的工作。本次設計洪水的復核，包括洪水資料可靠性、代表性、一致性審查、特大洪水論證與處理、設計洪水頻率計算、設計洪水過程線推求和成果可靠性分析等。1.資料的審查水文資料是水文分析計算的依據，它直接影響著此次設計洪水計算的精度、可靠性，是設計洪水計算的基礎。該項工作包括資料的可靠性、代表性和一致性審查三個方面1.1資料可靠性分析古田溪一級水庫以上有大橋、前垅、達才、錢板、平湖（源里）等5個水文站和十五個雨量站。資料每年按規范要求整編和送福建省水文總站匯審，具有良好精度。建庫后，電廠對一級水庫庫水位、泄洪、發電、下游水位、入庫站流量均有系統完整的觀測記錄，因此用水量平衡法反算入庫洪水，是可靠的。關于古田溪歷史特大洪水調查先后進行過兩次，第一次是1954年7月水電總局101工程勘測隊開展的，沿溪測量了1952年特大洪水痕跡，同時還調查了1948年洪水。第二次是1956年9月上海院會同古田水文站進行的，調查和推算了1952、1931、1948年特大洪水。1964年上海院最后確認一級水庫壩址1952、1931、1948年特大洪水洪峰流量依次為4200、3430、3170m3/s，估計1952年洪水重現期約為80200年，1931年約為30年，1948年屬一般洪水。1964至今36年來尚未發生比1931年更大的洪水，因此，可將1952年的洪水重現期認定為116-236年，平均約為180年；1931年約為60年。特大洪量的重現期難于調查，除一天洪量與洪峰流量關系密切可認為與洪峰同頻率外，其它洪量重現期均難以確定，從安全考慮將作一般洪水看待。1.2資料一致性分析根據防洪計算要求，設計洪水應為建庫條件下的入庫洪水，對此進行調洪計算，推求設計洪水位和校核洪水位。因此必須把1931、19461958年建庫前的實測壩址洪水和1959年建庫后實測的庫水位、泄流、發電資料全部轉換為入庫洪水，以保證洪水系列的一致性。壩址洪水轉換，參照華東院1987年研究成果，入庫洪水與壩址洪水的洪峰流量、一天洪量、二天洪量、四天洪量的比值分別為1.16、1.04、1.00、1.00，按此將建庫前實測的壩址洪水轉換為入庫洪水。建庫后的入庫洪水，按照下述水量平衡方程反算：式中是時段的平均凈入庫流量（即已扣除了水庫的蒸發、滲漏損失），取1小時；、分別為時段初、末的蓄水容積，由庫水位紀錄查庫容曲線求得；為溢洪道泄流和發電流量之和，分別由泄流記錄和發電負荷紀錄計算。1.3資料代表性分析一級水庫洪水系列具有19461958年的實測流量記錄和1959年至今反算的入庫洪水，洪水系列長達50多年，如圖1所示，包括多個豐枯周期性變化（每個周期約11年左右），并有可靠的歷史特大洪水資料，具備了良好的代表性要求。以上表明，一級水庫洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，根據設計洪水計算要求，可以采用由流量資料推求設計洪水。圖1多年洪峰流量變化過程2設計洪峰洪量計算2.1洪水頻率分析古田溪一級水電站為二級工程，按規范確定大壩設計洪水標準為100年一遇，即p=1%；校核標準為千年一遇，p=0.1%。按規范要求，考慮特大洪水作用，對一級水庫入庫洪峰、洪量系列按統一樣本法計算經驗頻率，按矩法初估統計參數均值、Cv和Cs，分布函數選用P-型，最后以適線法確定理論頻率曲線，如圖2為洪峰流量的理論頻率曲線，得設計洪峰、洪量見表1：表1古田溪一級水庫入庫洪水頻率計算成果表項目成果名稱洪峰流量Qm(m3/s)洪量W（106m3）一天二天四天統計參數均值171966.191.3122.6Cv0.490.460.450.43Cs/Cv3.5線型P-設計值頻率（%）0.1637022931039914622169229298圖2一級水庫洪峰流量理論頻率曲線3.設計洪水過程線推求采用典型洪水同頻率控制放大法推求設計洪水過程線，即首先選擇典型洪水，然后按推求的設計洪峰、洪量對典型洪水進行放大。古田溪屬山溪性雨洪河流，洪水由暴雨形成，溪水源短流急，暴漲暴落，降雨分布常常不均勻，洪水峰型以雙峰和多峰居多。年最大洪水發生在310月，以5月下旬至7月中旬和9月居多，前者多為鋒面雨，后者常為臺風雨。根據洪水特性和工程設計要求，從一級水庫實測資料的入庫洪水中，選擇了前八位的大洪水年份，即1966，1990，1977，1988，1968，1974，1982和1992年的洪水過程進行比較分析，最后從中選擇了兩個典型：(1)1966年9月洪水發生時間比較靠后，地區分布上主要來源于上游，是晚期大洪水典型；(2)1992年7月5日9日洪水，屬多峰型洪水，峰、量都很大，尤其洪量無論在一級水庫還是在區間均居第二位，地區分布上區間較大，是主汛期大洪水典型。據以往分析，對一級水庫防洪起決定作用的是設計洪峰和一天洪量、二天洪量、四天洪量，因此以設計洪峰、一天洪量、二天洪量和四天洪量為控制，分段放大典型洪水過程線，在保持時段設計洪量不變的條件下進行修均，即得某種典型計算的設計洪水過程線（見圖3、圖4,）。圖3設計洪水過程線(66年9月型)圖4設計洪水過程線(92年7月型)4.結論從以下幾個方面看，此次復核計算成果是比較合理可靠的，可作為下一步研究提高汛限水位可行性時調洪計算的依據。1、實測洪水從1946-1999年，歷時54年，超過洪水設計規范要求的不低于30年的要求，并有豐富可靠的洪水調查成果，為正確計算奠定了牢固的基礎；2、古田溪屬典型山區性河流，洪水陡漲陡落，其洪水統計參數Cv隨統計時段增長而逐漸減小，符合洪水變化的一般規律；設計