景寧縣上坑水電站生態(tài)流量核定

杜加洪

（浙江川域智慧水利科技有限公司，浙江 麗水 323000）

1 工程概況

景寧縣地處洞宮山脈，其西北部和東南部分別屬于甌江、飛云江兩水系支流之源，地理坐標位于東經(jīng)119°11′～119°58′，北緯27°39′～28°11′之間，屬東半球低緯度北部地區(qū)。景寧畬族自治縣東鄰青田、文成縣，南銜泰順、壽寧縣（福建?。?，西枕慶元縣、龍泉市；北連云和縣、麗水市，縣域面積1950 km2。

景寧縣上坑水電站位于景寧縣梧桐鄉(xiāng)境內(nèi)，屬于小溪流域，水庫壩址位于上坑支流，壩址以上集雨面積為5.4 km2，另在十八擔坑設置引水堰壩，引水堰壩集雨面積2.3 km2，上坑水電站集雨面積共計為7.7 km2，其廠址位于梧桐村頭對面，是一座以發(fā)電為主的?。?）型水電站，電站多年平均發(fā)電量為374.4 萬kW·h.。

2 核定方法

上坑水電站流域內(nèi)根據(jù)水系分布、水利計算的需要來劃分洪水計算單元，流域面積、河長、河道比降等流域特征值見表1。

表1 流域特征值

農(nóng)村水電站的生態(tài)流量是指滿足農(nóng)村水電工程下游河段保護目標生態(tài)需水基本要求的流量及過程。為合理確定農(nóng)村水電站生態(tài)流量泄放標準，指導農(nóng)村水電站生態(tài)流量核定及監(jiān)測，農(nóng)村水電站的生態(tài)流量采用分類核定和分類監(jiān)測方式。水電站取水點以上集雨面積200 km2及以上或有特殊生態(tài)需求的斷面，采用多年平均流量法核定；30（含）km2～200 km2采用日平均流量歷時法核定；30 km2以下采用最枯月平均流量法核定［1]。由于景寧縣上坑水電站集雨面積為7.7 km2，故按30 km2以下采用最枯月平均流量法核定。

3 流域水文站情況

上坑水電站地處偏僻山區(qū)，流域較小，流域內(nèi)無水文站，在流域西北方向有一處張家地氣象站。張家地氣象站位于云和縣云豐鄉(xiāng)政府處，海拔800 m，設于1972年4月，至2015年已有實測氣象資料44年，為本次水文分析計算的依據(jù)站。流域附近還有源頭、沙灣、楊梅礱等雨量站和水文站。

分析中還涉及附近的沈村和外流域的南雁等徑流試驗站，觀測資料項目見表2。

表2 景寧縣及附近水文測站表

可靠性：表2 所列站點均屬專業(yè)的水文部門和氣象部門按行業(yè)的技術(shù)規(guī)范進行設立、觀測、整編，各雨量觀測站均為日記式自記雨量記錄或普通雨量器。所搜集的水文氣象資料嚴格按照規(guī)范整理是可靠的。

一致性：表中所列站點從設立至今均未做過搬移，觀測位置基本保持一致。

代表性：主要分析資料系列較長的張家地水文站的降水量，降水資料包含了豐、平、枯代表年。

通過以上資料的“三性”分析，所涉及的水文氣象資料可靠、資料系列具有較好的一致性和代表性，可以作為水文分析計算的依據(jù)。

4 生態(tài)流量計算

4.1 降雨量

張家地站地處設計流域附近，可作為設計流域代表站。該站從1972年設站至2015年已經(jīng)累積實測降雨量資料44 a。

經(jīng)統(tǒng)計分析計算，可得設計流域多年平均降水量為1761.7 mm。

4.2 徑流

因設計流域集雨面積較小而無實測徑流資料，故選取水文氣象條件相似的徑流實驗站的降雨徑流關(guān)系推求設計流域徑流。

4.2.1 徑流參證站選擇

與設計流域相近的水文站有沈村徑流試驗站、沙灣水文站和南雁站。

沈村徑流試驗站集雨面積31.3 km2，因其測流斷面河床覆蓋截流措施不完善，未能完全控制斷面，以致于使所測流量偏小，不宜作為設計流域年徑流分析的參證站。

沙灣水文站位于小溪干流，控制集雨面積1156 km2，與設計流域面積相差懸殊，產(chǎn)、匯集條件差別較大，故也不宜作為設計流域分析的參證站。

南雁徑流試驗站位于本省鰲江流域，控制集雨面積16.3 km2，主河長7.7 km，河道平均坡降56.2‰，下墊面條件與設計流域較為相似，水文條件因素亦比較一致，故采用其作為徑流分析計算的參證站，按蓄滿產(chǎn)流原理建立南雁站降雨徑流關(guān)系。

4.2.2 徑流模型率定和驗證

以附近流域南雁站為參證站，建立降雨徑流模型，利用設計流域降水、蒸發(fā)資料可推求1972年～2015年歷月徑流，其方法及計算成果分析如下：

1）降水徑流模型

參照我國南方濕潤地區(qū)蓄滿產(chǎn)流原理，可建立起來以流域蓄水容量及蒸發(fā)量為參數(shù)的流域降水徑流關(guān)系。其公式如下：

當P-Z+S＜Sm為局部產(chǎn)流，其產(chǎn)流公式為：

式中：R0為徑流量，mm；P為流域平均降水量，mm；Z為流域平均蒸發(fā)量，mm；Wm為流域平均最大蓄水容量，mm；W為降水起始時流域平均蓄水容量，mm；S為流域內(nèi)某點蓄水容量，mm；b為線性指數(shù)。

當P-Z+S＞Sm為全面產(chǎn)流，其產(chǎn)流公式為：

式中：R0為徑流量，mm；P為流域平均降水量，mm；Z為流域平均蒸發(fā)量，mm；Wm為流域平均最大蓄水容量，mm；W為降水起始時流域平均蓄水容量，mm；S0為枯水徑流，mm。

2）參證流域的降雨徑流關(guān)系

用上述降水徑流模型建立參證流域月徑流關(guān)系，計算過程MIKE 軟件，對實測降水，蒸發(fā)和徑流資料系列模擬、優(yōu)選，使其計算值與實測過程誤差最小。

經(jīng)優(yōu)選后的降水徑流模型參數(shù)為：

把上述的降雨徑流模型用于設計流域，經(jīng)過1972年～2015年共44 a 系列降雨徑流計算結(jié)果，設計流域多年平均徑流深1096.5 mm；多年平均徑流系數(shù)0.622；多年平均流量0.27 m3/s，徑流總量844.3 萬m3。

4.2.3 合理性分析

根據(jù)計算，上坑電站多年平均降雨量1761.7 mm，多年平均流量0.27 m3/s，多年平均徑流量844.3 萬m3，多年平均徑流深1069.5 mm，多年平均徑流系數(shù)為0.622。根據(jù)《浙江省水資源》（2003年）多年平均年徑流深等值線圖，上坑電站處多年平均徑流深為1100 mm，與本次計算1069.5 mm 相差2.9%，多年平均徑流系數(shù)為0.60 與本次計算0.622 相差3.5%，成果較為接近，故本次計算的徑流成果是合理的。由設計流域年平均流量累積平均值過程來看，累積平均值在30 a 以上就比較穩(wěn)定，所以采用1972年～2015年共計44 a 的長系列應具有較好的代表性。

4.3 生態(tài)流量

4.3.1 逐月平均流量

根據(jù)1972年～2015年逐月平均流量，得出上坑水電站逐月平均流量，由于景寧縣上坑水電站集雨面積為7.7 km2，故按30 km2以下采用最枯月平均流量法核定。得出1972年～2015年最枯月流量表，見表3。

表3 上坑電站最枯月流量

4.3.2 生態(tài)流量確定

引水式和混合式開發(fā)的農(nóng)村水電站的生態(tài)流量核定斷面為電站取水河道斷面，景寧縣上坑水電站為引水式水電站，取水斷面以上集雨面積為7.7 km2，根據(jù)集雨面積30 km2以下的采用最枯月平均流量法核定原則。

根據(jù)5 表計算結(jié)果頻率（90%）最枯月平均流量結(jié)果為0.01 m3/s。

4.3.3 生態(tài)流量合理性分析

設計認為：電站在上坑主壩死庫容以下預設放水孔，使壩址以下區(qū)間河段最小流量保持在原壩址下最枯月流量0.01 m3/s 以上，使枯水期該河段不至于脫水，保證河道水體的清潔與生態(tài)系統(tǒng)的平衡，生態(tài)流量取值為0.01 m3/s。

5 結(jié)論

通過最枯月平均流量法核定景寧縣上坑水電站工程，最終確定下泄生態(tài)流量為0.01 m3/s。該電站現(xiàn)有生態(tài)流量泄放設施為泄流閥，需通過對泄流閥進行更新改造，并增設生態(tài)流量泄放管，以保證上坑電站壩址至小溪段河流生態(tài)流量。