沙灣水電站庫(kù)區(qū)防護(hù)工程排澇能力的分析與研究

謝 琰， 付 玉， 王永青

(四川圣達(dá)水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川樂(lè)山 614900)

1 概述

沙灣水電站位于四川省樂(lè)山市沙灣區(qū)葫蘆鎮(zhèn)，為大渡河干流下游梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的第一級(jí)，距上游已建的銅街子水電站11．5km。電站采用一級(jí)混合式(河床式廠房加長(zhǎng)尾水渠)開(kāi)發(fā)。電站以發(fā)電為主，兼顧灌溉，總裝機(jī)容量為480MW(4×120MW)，屬國(guó)家大(二)型規(guī)模電站。電站設(shè)計(jì)河段長(zhǎng)約25km，落差30m，河床天然平均比降1．31‰，正常蓄水位高程 432m，額定水頭 24．5 m，設(shè)計(jì)引用流量 2203．2m3/s。

福祿鎮(zhèn)位于壩軸線上游約6．5km的大渡河右岸、沙灣水電站庫(kù)區(qū)中部，為福祿鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府所在地，是全鎮(zhèn)政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。城 區(qū)總面積1500畝，轄街道辦事處1個(gè)，居委會(huì)3個(gè)。水庫(kù)蓄水后，庫(kù)水回水大部分位于階地前緣及斜坡地段，福祿鎮(zhèn)位于Ⅰ級(jí)階地上，地面高程430．7～440m，地形平坦，水庫(kù)蓄水后，回水翹高至高程432．8m，地下水位壅高至 432．8 ～433．3m。因此，福祿鎮(zhèn)大部分建筑物和農(nóng)田將遭受浸沒(méi)影響。當(dāng)水庫(kù)正常蓄水位高程432m時(shí)，出現(xiàn)20a一遇洪水(相應(yīng)洪水流量8800m3/s)時(shí)，回水至福祿鎮(zhèn)的水位將至約高程433．69～434．65m。為了滿足防洪要求，結(jié)合本工程實(shí)際情況，庫(kù)區(qū)堤防級(jí)別采用4級(jí)，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇洪水，相應(yīng)洪水流量8800m3/s。為了解決防洪堤的內(nèi)澇及浸沒(méi)問(wèn)題，必須確定防護(hù)工程的排澇能力，設(shè)置排水設(shè)施和基礎(chǔ)防滲設(shè)施。

2 防護(hù)工程排澇能力的推算

由于福祿鎮(zhèn)防護(hù)區(qū)面積不大，不可能設(shè)專門(mén)的水文站測(cè)區(qū)域流量資料，根據(jù)防護(hù)區(qū)域內(nèi)福祿水文站的實(shí)測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)出1h、6h、12h三個(gè)時(shí)段的年最大暴雨資料，視資料情況插補(bǔ)延長(zhǎng)后，根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中的公式，先推求設(shè)計(jì)暴雨，然后再由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，最終推求出防護(hù)區(qū)域的設(shè)計(jì)洪水總量，得出防護(hù)工程的排澇能力。

2．1 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

對(duì)福祿水文站1970～2001年實(shí)測(cè)最大1h，6 h，24h暴雨系列進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出設(shè)計(jì)流域暴雨分析參數(shù)見(jiàn)表1?？紤]到福祿防護(hù)區(qū)域面積僅約1500畝，定點(diǎn)定面折算系數(shù)接近于1，因此，福祿防護(hù)區(qū)域直接以福祿水文站的點(diǎn)雨量代替設(shè)計(jì)面雨量使用，然后通過(guò)頻率計(jì)算，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線配線，推求設(shè)計(jì)流域設(shè)計(jì)暴雨，各時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨成果見(jiàn)表2。

表1 設(shè)計(jì)流域暴雨分析參數(shù)表

表2 設(shè)計(jì)暴雨成果表

2．2 流域特征值

采用《四川省大渡河沙灣水電站可行性研究報(bào)告》中1/10000航測(cè)圖上量算出瓦廠溝、巖溝及福祿鎮(zhèn)排澇區(qū)的流域特征值，成果見(jiàn)表3。

表3 設(shè)計(jì)流域特征值計(jì)算成果表

2．3 支溝設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

根據(jù)福祿防護(hù)區(qū)域設(shè)計(jì)暴雨成果，采用《四川省中小流域暴雨洪水手冊(cè)》中的推理公式法推求設(shè)計(jì)洪水，其基本公式為:式中 Q為最大流量，m3/s;ψ為洪峰徑流系數(shù);s為暴雨雨力，mm/h;τ為流域匯流時(shí)間，h;n為暴雨公式指數(shù);F為流域面積，km2。

根據(jù)流域下墊面條件，選取產(chǎn)匯流參數(shù)計(jì)算推理公式中的計(jì)算系數(shù)。用推理公式計(jì)算出各頻率設(shè)計(jì)洪峰流量，其成果見(jiàn)表4。

表4 設(shè)計(jì)斷面各頻率洪峰流量計(jì)算成果表

2．4 支溝設(shè)計(jì)洪量計(jì)算

由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水總量。洪水總量采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中的計(jì)算公式計(jì)算，即:

式中 Wp為設(shè)計(jì)洪水總量(萬(wàn)m3);HTp為歷時(shí)為T(mén)(d)的設(shè)計(jì)暴雨(mm);α為徑流系數(shù);h為徑流深(mm)。經(jīng)計(jì)算，各頻率設(shè)計(jì)洪量成果見(jiàn)表5。

表5 各設(shè)計(jì)斷面各頻率設(shè)計(jì)洪量計(jì)算成果表

3 結(jié)語(yǔ)

福祿鎮(zhèn)防洪堤為城鎮(zhèn)防洪堤，根據(jù)防洪要求，結(jié)合本工程實(shí)際情況，將庫(kù)區(qū)堤防級(jí)別定為4級(jí)，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇洪水，相應(yīng)洪水流量8800 m3/s。故福祿防護(hù)工程設(shè)置的排水設(shè)施排澇能力選取設(shè)計(jì)洪水洪量中設(shè)計(jì)頻率P=5%的計(jì)算成果。為避免暴雨時(shí)福祿鎮(zhèn)部分低洼地帶積水，位于沙灣水電站福祿防護(hù)工程區(qū)域低洼處的福祿鎮(zhèn)瓦廠溝溝口、巖溝溝口斷面及福祿鎮(zhèn)排澇塊防護(hù)工程必須滿足的排澇能力分別為199．941萬(wàn)m3、39．722 萬(wàn) m3和4．722 萬(wàn) m3。