醴陵市淥江電站河壩壅水分析

唐益豐

（醴陵市水利局 株洲市 412200）

1 綜合說明

1.1 概 況

醴陵市位于湖南省東部、湘江一級支流淥江干流中下游，淥江縱貫市區(qū)長達63.73km。醴陵市地勢北東與南西部隆起，中部淥江河谷地帶以山丘為主。

淥江是湘江一級支流，發(fā)源于江西萍鄉(xiāng)市千拉嶺南麓，流經(jīng)江西萍鄉(xiāng)市和湖南醴陵市、株洲縣，在株洲縣淥口鎮(zhèn)入湘江，全長168.8km，平均坡降0.49‰（城區(qū)段平均坡降0.33‰），流域集水面積5675km2。醴陵市地處淥江中上游，控制集水面積3132km2，是典型的山區(qū)型河道。淥江自東向西貫穿醴陵市城區(qū)，上起陽東大橋，下至淥江電站，全長約7km，河勢由東向西呈“S”型，拐點明顯，斷面變化劇烈，河槽深切，大體呈矩形，自然河岸陡峭，河寬一般200m左右，最窄處不足90m，最寬處超過400m；河床凌亂不規(guī)則，兩岸山丘發(fā)育。

淥江電站河壩位于淥江干流河口上游53km處的醴陵市西郊，是一座兼有景觀、航運、發(fā)電功能的綜合利用水利工程。該工程建成于1979年，主要由左岸船閘、泄洪閘、沖沙閘、右岸水電站等建筑物組成，其中泄洪閘位于河壩中部，堰頂高程46.91m，上裝14扇5m×1.5m活動式翻板閘門，設(shè)計正常擋水位48.41 m。水電站裝機750kW，多年平均年發(fā)電量350萬kW·h。

淥江電站河壩經(jīng)多年運行后安全隱患嚴(yán)重，同時為改善城市景觀和生態(tài)環(huán)境，市政府決定對河壩進行加固改造。加固改造工程2009開始設(shè)計，2011年竣工使用。工程改造后，泄洪閘堰頂高程降為46.41m，總凈寬72m，堰高3.3m，設(shè)9孔8m×3.5m自動翻板閘門。設(shè)計正常擋水位49.91m，較改建前提高1.5m。改建后的水電站裝機2500kW。

1.2 洪澇災(zāi)害及防洪現(xiàn)狀

淥江將醴陵市分為南北兩岸，北岸有姜灣港，南岸有二圣河等較大支流匯入，汛期洪水相遇的機會較大，易形成外洪內(nèi)澇。據(jù)醴陵市災(zāi)情資料顯示，1950～1986年的37年中發(fā)生洪澇災(zāi)害9次，平均4年一次，1987年以后，因城市發(fā)展及氣候變化等多種原因，洪澇災(zāi)害平均每年超過一次。近年發(fā)生的兩次特大洪水有：

2010年6月25日，大西灘水文站實測洪峰流量2840m3/s，超過10年一遇設(shè)計洪峰流量2680m3/s，最高水位54.50m（折算到85國家基面為52.61m）,淹沒城區(qū)面積約接近10km2，造成近2億直接經(jīng)濟損失。

2014年5月25日大西灘水文站實測洪峰流量2710m3/s,略超10年一遇標(biāo)準(zhǔn)，最高水位54.29m（折算到85國家基面為52.40m）,該次洪水暴雨中心在上游瀏陽，大西灘水文站水位超過50m的持續(xù)時間達40h。洪水淹沒城區(qū)面積約15km2，約10萬畝農(nóng)田和10萬人口受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失5.3億元。

醴陵市原防洪排澇基礎(chǔ)設(shè)施十分薄弱，1991～ 2007年在淥江大橋到車頓橋的兩岸修筑了部分漿砌石塊防洪墻，長度約3.7km，市區(qū)基本沒有排澇設(shè)施系統(tǒng)，一遇暴雨，易形成外洪內(nèi)澇。醴陵市目前整體防洪能力不到2年一遇，治澇排漬工程更是嚴(yán)重缺乏，這種現(xiàn)狀不僅與醴陵市快速發(fā)展的經(jīng)濟不相適應(yīng)，而且還將威脅到國家交通動脈的安全運行，由此可見，醴陵市淥江防洪治澇工程的建設(shè)優(yōu)化是十分必要和非常緊迫的。

1.3 醴陵市2006年城市防洪工程設(shè)計情況

醴陵市于2006年組織完成了《城市防洪工程利用亞行貸款初步設(shè)計》（由省水電設(shè)計院編制）。防洪工程的主體以堤防為主，通過擴建、加固現(xiàn)有堤防，建站排漬，掃障清淤，使醴陵市的防洪達到近期20年一遇的標(biāo)準(zhǔn)，治澇標(biāo)準(zhǔn)為中心城區(qū)10一遇最大24h暴雨24h排干。

2 淥江電站河壩壅水分析

2.1 分析任務(wù)

如概述部分所述，通過對水壩改建前后的2010年6月2日和2014年5月25日調(diào)查洪水位分析，淥江電站水壩改建后的壅水高度比改建前高出較多，該壅水影響變化是2006年淥水防洪工程設(shè)計沒有考慮的。

因此，本次計算需要對淥江河壩現(xiàn)狀條件下的壅水情況進行核算，并作為進一步分析現(xiàn)狀條件下淥江城區(qū)河道設(shè)計洪水水面線的依據(jù)之一。

2.2 資料依據(jù)

（1）《祿江電站改建初設(shè)報告》，湖南省南方水利勘測設(shè)計院（2010年）。

（2）大西灘水文站2010.6.23、2014.5.25洪水實測資料。

（3）《醴陵市城市防洪初設(shè)報告》，湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院（2006年）。

2.3 下游水位流量關(guān)系

大西灘水文站洪水期水位流量關(guān)系受洪水漲落影響，呈狹窄逆時針繩套曲線，本次根據(jù)株洲水文局提供的大西灘水文站2008年、2010年、2014年洪水期水位流量關(guān)系數(shù)據(jù)，綜合分析測站斷面洪水期水位流量關(guān)系，選取一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，按洪水期水面比降上移至淥江壩下，作為淥江河壩下游洪水期水位流量關(guān)系曲線，成果見表1。

表1 淥江河壩下游洪水期水位流量關(guān)系

2.4 設(shè)計洪水

大西灘水文站為淥江控制站，位于淥江河壩下游約900m處。本次研究對多次洪水進行比較分析后決定選用省水電院2006年《醴陵市城市防洪初設(shè)報告》采用的該站設(shè)計洪水成果，見表2。

表2 大西灘水文站設(shè)計洪水成果表

2.5 現(xiàn)狀條件河壩泄流計算

現(xiàn)狀條件下淥江河壩遭遇大洪水時，洪水主要由泄洪閘泄洪，但沖沙閘、船閘、沖沙閘與電站廠房之間的通道亦可宣泄部分洪水。本次分別計算各部分泄洪流量，泄洪閘泄洪高水按折線T型實用堰計算，其他按寬頂堰計算。其中沖沙閘、船閘泄洪及沖沙閘與電站廠房之間通道泄洪的堰頂高程和溢流寬度根據(jù)河壩改建設(shè)計資料選取。

公式中系數(shù)根據(jù)武漢大學(xué)主編的《水力計算手冊》查算。壩下水位流量關(guān)系采用表1成果。

本次計算未采用閘門生產(chǎn)廠家提供的模型試驗水力參數(shù)。計算成果見表3和附圖。

表3 大西灘水文站設(shè)計洪水成果表

附圖 淥江河壩上游水位與泄流量關(guān)系圖（現(xiàn)狀條件）

3 結(jié) 論

為驗證上述計算合理性，采用2014.5.25洪水的洪峰流量2710m3/s計算的壩下水位為 52.58m，壩上水位為54.14m，比較上游300多米處的江源大橋右岸調(diào)查洪水位54.22m，上游1400m處的西山大橋右岸調(diào)查洪水位54.34m，成果較為合理。