湟水水电站水文分析报告.doc

2水 文
2.1流域概况
湟水和大通河均发源于青海省境内,大通河发源于青海省境内的木里山，河流自西北向东南流经青海省刚察、祁连、门源、乐都等县和甘肃省的天祝、永登两县于甘、青两省交界的享堂峡汇入湟水。湟水发源于青海省境内的大坂山，上游为巴勿图河，河流源地由北向南至海晏，逐渐由湟源转向由西向东,蜿蜒曲折，先后穿过小峡，大峡等峡谷,出青海湟水至民和与大通河享堂峡在我省海石湾相汇合，通称为湟水，在甘肃省八盘峡附近汇入黄河。
大通河干流河长560。7km，流域大致呈长矩形，地势西北高而东南低。天堂寺上、中段，地势较高，气候寒冷，有森林分布，植被良好，水土流失较轻，悬移质含沙量较小，水流清澈.
湟水干流河长374km，在青海省境内长约305km，为上、中游。流域大致呈羽毛状，多峡谷，上游植被较好，为低草牧区，中游为中低山区,以农业为主。下游河长69.0 km，植被较差,为黄土区，水土流失严重,含沙量大。
清水河水电站位于兰州市红古区清水河，清水河水电站坝址距白川水电站上游约3。0 km的地方，区间面积54.0 km2。清水河电站以上控制流域面积31546km2。
大通河（湟水）流域水系及水电站水文站位置示意图见图2－1－1。
2.2气象
本工程地处西北内陆，气候呈明显的高原大陆性特征,气候干旱，降水量少，昼夜温差大，气候降水的地域差异明显。根据附近的民和县气象资料统计:平均气温7。8℃，平均最高气温14.9℃，平均最低气温2。3℃，极端最高气温34.5℃，极端最低气温－22.2℃，多年平均降水量346.9 mm，平均相对湿度59％，最大风速18 m/s，平均风速1。7 m/s,最多风向ESE，最大积雪深度为10cm，最大冻土深度108cm.
2。3 水文基本资料
清水河水电站工程位于湟水和大通河汇合口下游，因此（民和+享堂）即上游青海省境内的湟水民和水文站和支流大通河享堂水文站两站合并的资料是清水河水电站工程水文分析计算的主要依据站.
湟水全流域控制面积32863km2，湟水民和水文站流域面积15342 km2,大通河享堂水文站流域面积15126 km2，民和站加享堂站两站控制流域面积30468km2。两水文站以下至清水河水电站工程之间区间面积1078km2,工程点与设计站的集水面积相差为3.5％，由于降水量主要集中在中上游,下游区间降水量较小，故清水河水电站工程的径流直接采用民和站和享堂站的分析成果,不考虑区间产流量，不做修正直接采用.
湟水民和水文站和大通河享堂水文站,由黄委会水文水资源勘测局设站观测水位、流量、悬移质输沙率、含沙量、水温、冰情等，自1950年开始设站观测至今并进行了整编，水文站控制条件较好，皆使用冻结基面高程,其流量测验用流速仪施测，大水时用浮标测流，历年各站洪峰流量测验无漏峰漏谷现象，整编刊印成果质量较高，刊印成果均直接采用。
本次共收集到1950至2004年经整编后的实测资料共55年系列，本次分析计算的水文基本资料可靠、准确.
因此湟水民和水文站和大通河享堂水文站是清水河水电站水文分析计算的主要依据站。
2.4径流
2.4.1 径流特性
湟水以上流域径流主要来源于大气降水，其中以雨水补给为主，雪水补给为辅.全年可分为5～6月春汛期,由上游冰雪融水和降雨补给；7月至9月上旬为夏秋洪水期，以大面积降水补给为主；10～12月为秋季平水期，以地下水补给及河槽储蓄量为主；次年1月至4月为冬季枯水期，以地下水补给为主，水量小而稳定.径流年内分配7～9月占全年径流量的比例大约为50%左右，2月份最小.最小流量出现在1～3月份。
2.4.2径流系列的还原计算
民和站和享堂站具有1950～2004年共55年年径流系列。上游用水较多,本次根据以往工程还原计算成果对民和站和享堂站历年年径流进行了引水流量的还原计算.
2.4.3径流系列及其代表性分析
本次设计采用1954～2004年共55年年径流系列，分别绘制年平均流量时序过程线、年平均流量差积曲线图。从中可以看出，1953～1959、1981～1990为丰水段，1950～1952、1960～1967为平水段，1968~1980、1991～2002为枯水段，在55年径流系列中包含有两个平水段、两个丰水段和两个枯水段，从周期性来看该系列具有丰、枯水年交替出现的特点,具有一定的代表性。综上所述，采用民和站和享堂站1950年～2004年年径流系列具有一定的代表性，能够满足设计要求成果可供工程设计使用。民和站和享堂站年径流时序图和年径流差积曲线图见图2－4－1、图2－4－2.

2.4.4 径流计算
利用民和加享堂站1950～2004年55年径流系列,用矩法采用P－Ⅲ型曲线适线,经频率分析计算得民和加享堂站年平均流量为153m3/s,多年平均径流量为48。2亿m3，Cv=0。20，Cs=2。0 Cv.
民和加享堂水文站年径流频率曲线见图2－4－3。
其中民和站天然情况下年平均流量为61.13/s，多年平均径流量为19。3亿m3； 享堂站天然情况下年平均流量为91。63/s，多年平均径流量为28.9亿m3;
湟水清水河水电站工程设计年径流频率计算成果见下表2－4－1。
民和加享堂站设计年径流成果表
表2－4－1
F
(km2)
统计参数
不同保证率的设计值(m3/s）
Qo
(m3/s）
Cv
Cs/Cv
15％
25%
50%
75%
85％
31564
153
0.20
2.0
185
172
151
131
122
工程点与设计站的集水面积相差为3。5％,由于降水量主要集中在中上游，下游区间降水量较小,故清水河水电站工程的径流直接采用民和+享堂站的分析成果，不考虑区间产流量，不做修正直接采用。
2.4。5径流年内分配
清水河水电站工程径流年内分配采用日历年度，根据代表年的选择原则，按典型年的年径流量接近设计频率的径流量为原则并考虑需水期较枯对发电不利的年份，分别选取民和加享堂站1993、1996、1997年为P=15％、P=50％、P=85%代表年的典型年，按设计频率的年平均流量与

典型年年平均流量之比值修正典型的月、日平均流量得清水河水电站各代表年的逐月、日平均流量。
清水河水电站工程年内分配成果见下表2－4－2。
清水河水电站工程年内分配成果表
单位：m3/s 表2－4－2
项 目
月 份
年
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
（1993年） 民和+享堂 典型
49。2
49.1
52。0
127
133
185
387
499
220
133
71.3
59。2
165
P=15% 丰水年
55。2
55。1
58.3
142
149
207
434
559
247
149
79。9
66.4
185
（1996年） 民和+享堂 典型
48。9
47.4
44。9
111
160
148
220
342
202
98。0
55。7
50.4
128
P=50% 平水年
57。7
55。9
53。0
131
189
175
260
403
238
116
65.7
59.5
151
（1997年) 民和+享堂 典型
44.5
40.2
37.9
91。9
125
81。0
236
349
153
82.0
51.8
43.0
112
P=85% 枯水年
48.5
43.8
41。3
100
137
88.2
257
380
167
89.3
56。4
46.8
122
清水河水电站各代表年的逐月、日平均流量见表2－4－3、2－4－4、2－4－5.
2。4。6枯水期径流计算
湟水民和水文站和大通河享堂水文站一般年份11月下旬进入冬季枯水期，枯水期到次年3月份结束。历年最小流量多出现在1月～2月，尤其是1月份，出现频数最高。根据这个特点，民和加享堂站的枯水期大致可以划分为12月~3月，民和加享堂站枯水期平均流量资料现已收集有1950～2004年55年实测资料，用矩法初估参数，采用P－Ⅲ型曲线适线，得民和加享堂站枯水期平均流量统计参数。民和加享堂水文站
清水河水电站P=15％代表年逐日平均流量表
单位：m3/s

表2－4－3
月日
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
1
58.5
57.0
50。0
92。8
145
337
194
421
362
191
71.5
75.7
2
60。9
59.0
49.9
102
122
298
167
345
325
191
73。8
77。5
3
59。7
54。9
50。1
88。9
109
282
161
390
304
184
75.2
73.3
4
60.2
52.8
50。8
79。3
121
260
173
477
288
180
81。8
71。5
5
60.8
49。9
51。7
81。4
136
225
242
420
266
181
80.8
70。4
6
60。7
52.2
53.0
77.2
127
206
258
513
299
185
82。5
68.0
7
60。0
54。1
50。8
77.0
96.9
187
242
506
326
184
83.0
68。1
8
59。3
55。6
49.9
69.9
85.5
181
218
508
309
176
85.7
69.4
9
58.7
54.7
49。3
80.3
89。0
187
182
532
299
170
83。9
69。7
10
58.7
53。6
48.5
97。9
102
244
161
554
282
165
84.0
71.1
11
59.0
56。0
50.1
115
125
209
159
622
266
161
84.5
68。0
12
59。0
57.8
54.3
112
111
193
183
694
245
157
88.6
71。1
13
56。3
57.2
56。2
95。1
97。8
170
246
793
237
155
85.5
71.4
14
55。7
59。6
62。9
89.3
81。7
152
326
804
238
151
88。9
65。9
15
58.0
60.1
69。4
125
67。2
146
442
952
232
150
88.3
59.7
16
50.4
58.1
63.6
178
84.6
196
473
946
231
149
88.4
65.7
17
51.0
55。7
66。9
201
76.0
181
434
787
225
157
87.2
73。8
18
49。6
54。1
64。3
187
67.2
166
362
724
215
161
86.3
66。6
19
50。2
57。3
60.6
204
106
149
523
726
212
155
77.6
68。5
20
47。8
58.1
53.1
207
224
144
996
657
217
153
70。7
63。5
21
48.2
58。5
52。5
177
158
198
1170
573
223
150
70.7
64。0
22
51。3
55。5
49.4
158
171
188
1150
496
224
148
68.0
60.4
23
50.9
53.2
50。1
192
170
169
977
521
218
146
65.7
61。0
24
52.0
50。2
50.4
212
173
158
708
508
212
143
68。8
59.2
25
52。6
52.7
55。3
197
200
145
510
452
205
140
77。8
61。8
26
54.0
53.5
67.1
223
228
148
434
411
197
93。4
82.0
63.4
27
55.2
54.9
78.9
234
246
179
431
381
195
85。5
77。0
69。9
28
51.3
51.3
81.1
207
278
328
455
434
197
83。5
73。8
65。4
29
54.5

68。9
165
264
329
511
432
210
81.9
72。2
58.2
30
56。7

63.3
150
226
233
581
438
194
77。3
74。3
58。2
31
56.9

72.1

292

466
402

74。3

57.3
平均
55.4
55。3
58。0
142
148
206
434
562
248
148
79。3
66.7
清水河水电站P=50%代表年逐日平均流量表
单位：m3/s

表2－4－4
月日
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
1
58.6
59.4
54。8
47.4
189
258
146
374
370
165
79。9
58.1
2
59。4
59。4
53.7
48.3
176
176
147
300
379
153
78。4
60.2
3
57。9
58。6
53。4
47。0
214
149
201
239
424
145
78.4
65.9
4
57。5
59.0
52。1
48。7
259
133
332
202
424
142
77。9
66。2
5
57.7
60.3
58.5
52。0
263
137
387
172
392
138
76。9
64。7
6
59.3
56.8
62。3
60.9
228
240
327
155
363
133
71。2
62.2
7
59.7
55。5
62.3
61。1
151
180
261
187
335
132
65。8
58。5
8
58.9
56。7
61。8
61。1
126
156
299
448
332
133
64.9
59.8
9
58。4
56。4
59.2
69.1
158
149
357
616
303
130
64。4
59.1
10
58。3
55.3
52.6
67.8
172
166
497
748
277
126
64。3
59。7
11
58。6
55.2
52。6
70。3
159
156
379
530
261
127
60.9
59.3
12
57。9
55.2
51。0
85.2
167
131
254
402
247
126
59.0
59.2
13
57.7
58.4
47。1
110
150
119
198
340
230
125
58。5
59。2
14
58。3
59。1
46。7
98。7
113
112
172
287
210
122
57.9
57。9
15
58。0
57。2
48.3
96.3
120
128
156
248
201
118
61.7
56。8
16
58。4
56。6
51.7
122
128
147
145
222
193
117
62.8
58。9
17
58。1
55.2
53.4
139
161
241
141
206
197
112
64。4
60。8
18
58。1
55。0
52。4
186
215
238
164
185
188
108
63.3
59。7
19
57.9
52。6
50.7
202
177
292
166
176
184
105
62。8
58.6
20
58。0
54.5
54.5
197
216
309
134
204
183
99.3
64.6
54。1
21
56.5
54。7
54。3
173
239
221
124
237
178
98.3
65。2
55。2
22
57.1
54。9
53。4
151
220
161
115
258
172
98。9
65.2
55。2
23
59.4
54.8
53.4
233
166
139
107
374
166
99.6
64.1
54。2
24
58。3
58.3
51.6
201
170
124
162
510
158
99.2
65。0
57.4
25
57.5
54。1
49.5
210
193
127
253
910
147
92。7
62.3
63。6
26
57。9
54.8
47。9
241
212
146
354
1020
144
87。4
60.9
57。9
27
57.2
54。5
48.3
217
228
168
383
814
143
84。1
58.7
61.7
28
57。0
54。9
46.8
209
202
153
433
661
139
80.5
57。9
62。5
29
52.1

50。1
212
210
156
464
606
142
82。0
56.5
61。4
30
57.3

50。9
210
210
167
421
527
60。4
81.2
57。2
59.7
31
58.6

49.0

205

325
432

80。5

60.8
平均
58。0
56。2
52。7
131
188
174
258
405
240
114
65.0
59.6
清水河水电站P=85%代表年逐日平均流量表
单位：m3/s

表2－4－5
月日
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
1
51。2
45。9
39.7
57。0
203
64。3
112
467
301
98。1
62。0
53。7
2
50.0
46。8
39.1
60.8
205
58。5
230
333
367
110
63。3
45.3
3
50.8
47。8
39.7
65.7
211
54。8
481
253
266
113
65。6
44。5
4
52。6
50。3
40.7
61.9
177
52。7
485
209
209
114
64.4
44.4
5
53。1
48.5
36.9
64.0
149
48.0
438
587
185
101
63。7
44。7
6
50。7
45.4
35.3
81。2
189
49。9
367
681
160
104
41.2
45.4
7
48。6
42。9
33。2
89.6
207
54.5
306
673
149
105
50。7
45。2
8
49.1
45。1
34.4
75。0
176
106
229
705
140
90.8
51.7
44.2
9
53。1
43.9
35。4
63.6
142
120
198
633
130
99。7
54。4
43.5
10
50.9
42.3
38.4
60.5
154
116
182
523
134
94.1
57。2
42。8
11
51。7
41.7
41。1
54。2
155
101
175
447
146
100
53.0
43。5
12
50.9
42.4
43。1
70。3
141
90。1
192
372
187
84.6
54.5
45.0
13
50.3
43。1
47。3
93。2
146
88。0
172
391
193
94.9
55.9
45。7
14
48.9
43。1
47。6
87.2
142
87。6
163
607
206
85。9
56.6
45。2
15
50.9
44。5
47.4
73。6
152
84.6
225
656
197
90.8
55。7
45.6
16
50。0
41。4
43。1
74。6
145
113
270
555
190
93.4
50。7
45.2
17
49.2
42.2
40。7
105
155
133
413
454
172
86。4
47.2
45。4
18
49。7
42.6
43。2
137
152
138
413
384
158
87.5
39。8
47.9
19
46.9
42。5
40.3
162
127
107
301
344
160
91。7
56.6
49。0
20
46.4
42.0
42。0
157
98.5
87.8
240
305
120
84.4
59.8
48。7
21
46.1
42.1
45。2
144
86.2
81。2
202
278
148
86。5
58.7
48。8
22
45。2
43。5
43。1
152
87.2
81.7
161
268
139
75.5
61。2
48。8
23
47.5
43.4
41。4
142
82。8
77.8
136
249
139
89。4
58。1
48。7
24
47。7
44。4
41.2
134
73.7
71.0
120
217
138
72.8
58.0
48。5
25
47.4
44.3
39。1
105
71。1
64。3
102
200
135
69。2
57.2
49。5
26
46.7
45。4
38。7
119
99.7
62.5
170
187
123
82.7
55。8
49.8
27
44。0
45。4
37.6
122
107
61.0
283
175
119
71.2
53。7
49。5
28
45.8
24.3
40。2
118
112
90.8
282
171
120
68。4
58。3
49。0
29
46.3

40.5
119
99.7
119
230
169
116
62.2
55。6
49。1
30
45.5

42。8
146
82。0
125
322
160
110
61.9
55。1
49.2
31
46。9

49。9

73.3

374
183

60.6

27.5
平均
48.8
44.1
41。0
99.8
135
86.3
257
382
168
88。0
55.8
46.9

枯水期平均流量频率曲线见图2－4－4。
民和加享堂站设计枯水期平均流量成果见表2－4－6。
民和加享堂站设计枯水期平均流量成果表
表2－4－6
站名
F
（km2)
统计参数
不同设计频率设计值(m3/s)
Q枯水期 （m3/s)
Cv
Cv/Cs
15%
25%
50%
75％
85%
民和+享堂
30468
49。3
0.14
2.5
56.4
53.7
48。9
44.5
42.2
2.5 洪水
2.5.1 洪水特性
湟水干流大洪水均由大面积暴雨形成,汛期一般都集中在6～9月,主汛期7～9月，洪水具有峰高量大的特点。
2.5。2 历史洪水流量及重现期的确定
《甘肃省洪水调查资料》中已整编刊印的海石湾至湟水河口附近处共有1847、1898、1919、1948、1935年等大洪水，其中1847年洪水仅供参考，其它几次调查洪水成果都较为可靠。由于考虑到1847年洪水欠准确,可靠性差，不做统计计算.湟水、大通河河段干流历史洪水调查成果表见表2－5－1。
根据历史文献记载，结合邻近流域历史洪水发生情况的分析,1898年历史洪水重现期可按其发生至今的年数100年考虑.
2。5.3 年最大洪峰流量的统计与设计洪水计算
民和加享堂站实测年最大洪峰流量系列为1950年至今，在两站年最
湟水、大通河河段干流历史洪水调查成果表
表2-5—1

河 名
调查地点
F
调查成果（按大小排序）
可靠程度
调查日期
调 查 单 位
（km2)
年、月、日
Qm（m3/s）
年、月、日
湟 水
享堂水文站河段
15342
1847
______

1955。9
兰州水电勘测处

1898
1500
较可靠
1965。5
北京勘测设计院
山城村至享堂
1935
_____

1948
945
较可靠

大通河
享堂水文站
15126
1898
1730
较可靠
1956
铁道部第一设计院

1919
956
供参考

湟 水

31153
1847
4700
供参考
1955。9
兰州水电勘测处

1898
2500
较可靠
1965。5
北京勘测设计院
海石湾至湟水河口
1919
1800
较可靠

1948
1600
较可靠

1935
1380
较可靠

备 注

大洪峰流量统计时，首先统计出两站年最大洪峰流量,然后再统计出两站相应最大，同时刻相应最大相加，挑选最大.本次收集到1950～2000年共51年资料。加入1898、1919、1948、1935年等四次调查洪水，（其中1919、1948、1935年三次洪水，由于量级较小，不再作为历史洪水处理,作为实测系列排队）.进行频率分析计算，用矩法初估统计参数，采用P－Ⅲ型曲线，用适线法，求得民和加享堂站洪峰流量均值为： Qm=1080m3/s,Cv=0。42,Cs/Cv=3.0。
民和加享堂水文站洪峰流量频率曲线见图2－5－1。
湟水清水河水电站工程设计洪峰流量成果见表2－5－2。
湟水清水河水电站工程设计洪水成果表
表2－5－2
F
（km2）
统计参数
不 同 频 率 设 计 值（m3/s)
均 值
Cv
Cs/Cv
0。2％
0。33%
1%
2％
3。33%
5%
10％
20％
31564
1080
0。42
3.0
3070
2900
2530
2280
2100
1950
1690
1410
2.5.4分期洪水
清水河水电站工程的分期洪水分析计算基本站为民和加享堂站。施工洪水按月分期，主汛期7～9月，直接采用民和加享堂站年最大值设计洪水成果.其余月份依据民和加享堂站站资料按月统计,在两站月最大流量统计时,首先统计出两站月最大流量，然后再统计出两站月相应最大，同时刻相应最大相加，挑选最大。各分期内最大值挑选方法，选样时没有跨期.
清水河水电站工程分期施工洪水成果见表2－5－3。

清水河水电站工程施工洪水成果表
表2－5－3
月 份
不 同 频 率 设 计 值（m3/s）
P=5％
P=10%
P=20％
一
74。4
69。1
63.0
二
82.7
75.4
67.4
三
148
128
107
四
454
368
280
五
755
603
451
六
1100
895
693
七~九
1950
1690
1410
十
433
375
313
十一
202
178
152
十二
115
105
93。9
2.6 泥沙
湟水、大通河流域上游下垫面条件较好，中、下游植被条件差，水土流失严重,河流含沙量也较大.
清水河水电站工程的泥沙分析，可采用民和加享堂水文站资料。民和加享堂站有51年悬移质输沙量资料（1950～2000年）。根据资料统计分析湟水民和站多年平均含沙量为9.56kg/m3，最大断面平均含沙量843kg/m3，最小断面平均含沙量为0。大通享堂站多年平均含沙量为1。06kg/m3，最大断面平均含沙量322kg/m3，最小断面平均含沙量为0。
民和加享堂站多年平均悬移质输沙量1966万t,多年平均流量为153m3/s，多年平均含沙量为4。07kg/m3，年侵蚀模数0。0645万t/km2.
根据山区河流和河床组成情况分析,推移质泥沙占悬移质泥沙比例系数采用0。15，清水河水电站工程年推移质泥沙输沙量为295万t，即年总输沙量为2261万t。
2.6。1悬移质泥沙颗粒级配
清水河水电站处无泥沙级配实测资料，清水河水电站用湟水民和水文站和大通河享堂水文站实测悬移质泥沙颗粒级配,见表2－6－1、见表2－6－2。
湟水民和水文站其中数粒径为0。0638mm，平均粒径为0。0501mm。大通河享堂水文站其中数粒径为0。036mm，平均粒径为0.062mm。
湟水民和水文站悬移质泥沙颗粒级配表
表2－6－1
颗粒级配 （mm）
0.007
0。010
0.025
0.05
0.10
0。25
0。5
1.0
小于某粒径沙重(%）
19。1
25。1
43。7
67。8
91。4
97.2
99。3
100
大通河享堂水文站悬移质泥沙颗粒级配表
表2－6－2
颗粒级配(mm）
0。007
0。010
0。025
0.05
0.10
0。25
0.5
1。0
小于某粒径沙重（%)
15.6
21.5
39。9
61.6
85.9
95。6
99.2
100
2.7 冰情
根据大通河享堂站冰情资料分析，开始结冰最早为10月30日，最晚为11月25日,开始封冻最早为11月24日，最晚为12月28日，最后解冻最早为12月9日，最晚为3月13日，全部融冰最早为12月31日，最晚为4月1日，冰冻天数最长可达107天左右，最短为9天，最大河心冰厚为1。0m，岸边最大冰厚为0。89m.
湟水民和站开始结冰最早为10月21日,最晚为12月2日,全部融冰最早为12月31日，最晚为4月14日，最大河心冰厚为0。50m，岸边最大冰厚为0.50m。
2。8 设计断面水位流量关系曲线
根据要求需推求清水河水电站工程上坝线、下坝线断面的水位流量关系。计算水位流量关系曲线的基本资料为实测横断面，同时水面线和河道实测资料，根据实测资料计算出坝址断面水位～面积关系，实测河段水面纵比降，根据水文站实测及河道特性选用糙率值。按水面比降随水位逐渐升高而加大，糙率随水位升高而逐渐减小的特点，用水力学满宁公式计算出水位～流量关系.清水河水电站工程上坝线、下坝线断面的水位流量关系见图2－8－1、2－8－2。