湘江土谷塘航電樞紐工程壩址水位流量關(guān)系曲線的分析研究

孫　斌

(湖南省水運(yùn)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司， 湖南 長沙　410011)

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湘江土谷塘航電樞紐工程壩址水位流量關(guān)系曲線的分析研究

孫斌

(湖南省水運(yùn)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司， 湖南 長沙410011)

摘要：通過實(shí)測水文資料分析湘江土谷塘航電樞紐壩址水位流量關(guān)系曲線，得出土谷塘壩址在中低水位時(shí)，采用法外延成果的流量偏大；土谷塘壩址下一個(gè)梯級(jí)大源渡樞紐頂托流量上限值為3 600 m3/s；根據(jù)水情遙感系統(tǒng)測得土谷塘壩址月平均徑流較法外延成果的偏?。粎⒖贾曛迾屑~蓄水后對大源渡樞紐壩下中低水位的頂托影響，并將涔天河水庫擴(kuò)建后的補(bǔ)水及土谷塘壩址以上各電站水庫的調(diào)節(jié)作用綜合考慮，建議土谷塘壩下通航水位在原有47.90 m的基礎(chǔ)上可以適當(dāng)抬高至48.57 m。

關(guān)鍵詞：土谷塘； 航電樞紐； 壩址； 水位流量關(guān)系

1項(xiàng)目概況

土谷塘航電樞紐工程是湘江中游、衡陽市區(qū)南部，上距近尾洲樞紐壩址50 km，下距大源渡樞紐100 km，為湘江干流航道8個(gè)梯級(jí)樞紐之一，是一個(gè)以航運(yùn)為主、航電結(jié)合，并兼有交通、灌溉、供水與養(yǎng)殖等綜合利用效益的工程。制流域面積為37 273 km2。樞紐總裝機(jī)容量為9萬kW，水庫正常蓄水位為58.00 m，相應(yīng)庫容為1.97億m3。其上銜接已建的近尾洲電站，下接已建的大源渡航電樞紐梯級(jí)。上游近尾洲電站壩址控制集雨面積28 600 km2，占湘江全流域面積的30.2%，多年平均流量為752 m3/s，總庫容4.6億m3，正常蓄水位為 66.0 m，相應(yīng)庫容1.543億m3，屬日調(diào)節(jié)水庫。下游大源渡航電樞紐梯級(jí)壩址控制集雨面積為 53 200 km2，壩址控制流域面積5.32萬km2，多年平均徑流量為441億m3，多年平均流量1 400 m3/s。大源渡樞紐壩前正常蓄水位為50.00 m，水庫死水位為47.90 m，正常蓄水位以下庫容為4.51億m3。湘江三大支流的瀟水上游涔天河水庫擴(kuò)建工程已啟動(dòng)，水庫正常蓄水位為 313 m，壩高為113 m，調(diào)節(jié)庫容為9.92億m3，總庫容為15.1億m3。

2實(shí)測數(shù)據(jù)及分析

2.1土谷塘壩址中低水位流量關(guān)系

為率定土谷塘壩址水位流量關(guān)系曲線，共進(jìn)行了4次現(xiàn)場測流(見表1)。

圖1　土谷塘壩址水位流量關(guān)系圖

表1 土谷塘壩址實(shí)測成果與Q～AR法外延成果的水位流量關(guān)系曲線對比水位/m實(shí)測流量/(m3·s-1)Q～AR法外延成果流量/(m3·s-1)誤差百分比/%50.8111301200-5.850.7811401180-3.453.834420356024.256.487100623014.0

圖2　　　土谷塘壩址實(shí)測流量與法外延成果推算的　　　流量對比

2.2土谷塘壩址水位受大源渡樞紐頂托影響流量

根據(jù)土谷塘2010年～2011年壩址實(shí)測水位與流量(近尾洲電站下泄流量與白沙站流量之和)，同時(shí)以大源渡壩上水位(49.20、49.40、49.60、49.80、50.00 m)為參數(shù)，推算土谷塘壩址中低水位流量關(guān)系曲線，并結(jié)合大源渡樞紐水庫調(diào)度方案，得到當(dāng)大源渡入庫流量大于 3 600 m3/s 時(shí)，大源渡樞紐頂托趨于0(見表2)。

由表2可得，當(dāng)大源渡按正常蓄水位50.00 m運(yùn)行，土谷塘壩址流量為830 m3/s時(shí)出現(xiàn)最大頂托水頭為 0.76 m。

表2 土谷塘壩址受大源渡樞紐水位頂托影響表土谷塘壩址大源渡壩上頂托水位/m流量(m3·s-1)水位/m50.0049.8049.6049.4049.20830.0050.000.760.590.400.200.051120.0050.500.610.460.260.120.001410.0051.000.490.340.140.021720.0051.500.390.230.040.002080.0052.000.340.180.002450.0052.500.280.132840.0053.000.190.093250.0053.500.070.003600.0053.870.00

2.3土谷塘壩址多年月平均徑流

考慮涔天河擴(kuò)建工程建成對下游調(diào)蓄作用后，土谷塘壩址徑流頻率為95%、98%對應(yīng)的日平均流量分別為167 m3/s，138 m3/s；不考慮涔天河擴(kuò)建工程建成對下游調(diào)蓄作用后，土谷塘壩址徑流頻率為95%、98%對應(yīng)的日平均流量分別為133 m3/s，102 m3/s。涔天河水庫擴(kuò)建工程已開工建設(shè)，推算土谷塘壩址徑流時(shí)應(yīng)考慮涔天河調(diào)蓄作用。

2.4不同保證率的通航水位

對株洲樞紐運(yùn)行前后，統(tǒng)計(jì)大源渡樞紐壩上、壩下、衡山水文站(2001年～2011年)各年平均水位(見表4)。

根據(jù)大源渡與株洲兩樞紐建站運(yùn)行資料統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明株洲樞紐蓄水后對大源渡樞紐壩下中低水位有一定的頂托作用，提高了不同保證率下通航水位，由表4得出株洲樞紐對大源渡樞紐壩下中低水位多年平均頂托值為 0.21 m。

以大源渡入庫流量≤6 000 m3/s 為標(biāo)準(zhǔn)(大源渡入庫流量>6 000 m3/s 時(shí)，機(jī)組全停，逐漸恢復(fù)天然行洪)，對壩上多年日平均水位從2001年4月20日到2011年12月31日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(其中扣除2003年11月26日～2004年1月18日和2009年10月13日～11月11日，共計(jì)83 d枯水期為下游城市供水)，見表5。

表3 土谷塘壩址2005年～2009年月平均徑流對比月份實(shí)測/m3Q～AR法/m35a比較差值/m3百分比/%Q～AR法多年平均流量/m3實(shí)測Q～AR法差值/m3百分比/%差值/m3百分比/%13873444312425-38-9-81-19270570410742-37-5-38-5310311060-28-31080-49-5-20-2411581166-9-11710-552-32-544-32515521648-96-62250-698-31-602-27625102852-342-1220404702381240711701253-83-71230-60-52328680729-49-7902-222-25-173-199476523-46-9560-84-15-37-71029529321499-204-41-206-411145444592474-20-4-29-612310292186377-67-18-85-22年平均893941-48-51020-127-13-79-8年徑流282×108297×108-15×108-5 322×108-40×108-13 -25×108-8

表4 2001年～2011年各站年平均水位統(tǒng)計(jì)表年份水位/m大源渡壩上大源渡壩下衡山站差值200149.4240.04200249.7040.84200349.3041.1539.74200449.5440.8939.57株洲蓄水前平均49.4941.0240.050.97200549.7640.8940.21200649.8841.5440.68200749.7141.2240.69200849.7141.3940.79200949.6340.9840.44201049.7841.6041.14201150.0040.9940.50株洲蓄水后平均49.7841.2340.640.59多年平均49.68株洲蓄水前后水位差0.290.210.59

分析表5得到大源渡壩上頻率為95%和98%對應(yīng)的水位為48.57 m和48.29 m。根據(jù)株洲樞紐對大源渡樞紐壩下中低水位多年平均頂托值為0.21 m，涔天河水庫擴(kuò)建后的補(bǔ)水作用，以及土谷塘壩上各電站水庫的調(diào)節(jié)作用，建議土谷塘壩下最低通航水位為48.57 m。

表5 大源渡壩上多年日平均水位頻率表P/%平均水位/mQ≤6000m3/s(共3834d)工可的(未補(bǔ)水)涔天河(補(bǔ)水)9848.2948.1348.219748.349648.419548.5748.2048.289448.789348.929249.019149.19049.17

3結(jié)論

結(jié)合實(shí)測水文資料分析湘江已建樞紐對待建土谷塘航電樞紐壩址水位流量關(guān)系曲線的影響，得出如下結(jié)論：

2) 根據(jù)土谷塘壩址實(shí)測水位與流量，推算土谷塘壩址中低水位流量關(guān)系，得到當(dāng)大源渡入庫流量大于3 600 m3/s時(shí)，大源渡樞紐頂托趨于0。

4) 根據(jù)株洲樞紐對大源渡樞紐壩下中低水位多年平均頂托值為 0.21 m，涔天河水庫擴(kuò)建后的補(bǔ)水以及土谷塘壩上各電站水庫的調(diào)節(jié)作用，建議土谷塘壩下通航水位在原有47.90 m的基礎(chǔ)上可以適當(dāng)抬高至48.57 m。

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中圖分類號(hào)：U 64

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-844X(2016)01-0141-04