受水利工程影响后的施工洪水计算——以桂平航运枢纽扩机工程为例.pdf

广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（3）1工程概况桂平航运枢纽是郁江干流综合利用规划开发方案中的最下游梯级，是一座以航运为主兼顾发电的综合利用工程，位于浔江支流郁江上，距离郁江口约3.7 km，近黔、郁两江汇合口，坝址以上集水面积为89 335 km2。为充分利用水能资源、满足机组检修要求、解决电力市场缺电局面，设计在原来机组的基础上增加1台装机容量为25 MW的机组，电站总装机容量达到71.5 MW。郁江为珠江流域西江水系最大支流，跨越滇、桂两省（区）及越南，全流域面积89 357 km2，其中云南省 9723 km2，广西区 68 055 km2，越南境内 11 579km2。右江为郁江上游主源，发源于云南省文山州广南县杨梅山。源头段称达良河，向北流与达央河汇合后称驮娘江，至云南省广南县底先乡进入广西；由北折向东南流经广西西林、田林两县，至西林县百嘎村与云南汇入的西洋江汇合后称右江（亦称驮娘江），流经田林县弄瓦乡周马村后向南流入云南境内，经云南省富宁县剥隘镇，有支流剥隘河从右侧汇入，转东流纳支流普厅河后复入广西；在百色市支流澄碧河汇入后折向南、东南流，经田阳、田东、平果、隆安等县城，在南宁市上游市郊宋村处与郁江最大支流左江汇合始称郁江，折向东流，经南宁市区、邕宁、横县、贵港市，于桂平市注入西江干流浔江。对郁江流域的综合利用开发，珠江水利委员会西江局于1982年12月提出了 珠江流域西江水系郁江综合利用规划报告，后来又进行了一些补充工作，并于1984年提出了 郁江综合利用规划报告提要。国家计委1985年11月15日，以“计土19851075号”文作了：“郁江流域应以防洪、航运、发电为主，兼顾灌溉、供水、水产及其它方面的需要，进行综合开发，综合治理”的批复，并同意了郁江干流梯级的10级开发方案，即从定安至桂平共布置瓦村、百色、东笋、那吉、鱼梁、金鸡滩、老口、西津、贵港、桂平（马骝滩）10个梯级。郁江下游的西津、贵港、桂平梯级电站已先后建成投产，上游第二梯级百色水利枢纽工程、第三梯级东笋水电站、第四梯级那吉航运枢纽、第五梯级鱼梁航运枢纽、第六梯级金鸡滩水利枢纽，第七梯级老口航运枢纽也于近年建成投产。百色水利枢纽是郁江的龙头梯级，控制流域面积19 542 km2，总库容56亿m3，兴利库容26.2亿m3，水库具有多年调节性能；其余已建梯级水库调节性能都比较差，只有日调节性能。收稿日期2023-03-10作者简介莫振宁（1991-），男，广西博白人，广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司工程师，硕士，主要从事水利水电工程水文规划方面研究。规划设计 受水利工程影响后的施工洪水计算以桂平航运枢纽扩机工程为例莫振宁（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁530023）摘要以桂平航运枢纽扩机工程为例，介绍了两种受水利工程影响后的施工洪水及水位的计算方法。两种方法均按百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间流量+百色水库下泄流量澄碧河水库下泄流量计算，不同之处在于方法1区间流量由贵港站历年实测洪水减去相应百色（三）站前3 d实测日平均流量（3 d为洪水传播时间，以日平均流量概化为洪水传播至贵港水文（四）站坦化后的流量）计算，方法2区间流量按照面积比的2/3次方搬贵港（四）水文站洪峰流量成果。同时介绍了施工洪水位计算的两种方法：根据水位流量关系曲线；根据实测水位排频计算。关键词施工洪水计算；施工洪水位计算；扩机；受水利工程影响；桂平航运枢纽中图分类号文献标识码文章编号1003-1510（2023）03-0040-0440广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（3）2施工洪水计算2.1施工设计洪水施工洪水计算分11月次年2月、12月次年3月、1月3月3个时段；施工洪水标准为P10%、20%。桂平航运枢纽上游有右江干流上的百色水库和右江支流上的澄碧河水库两座多年调节水库，两座水库有明显的“蓄丰补枯”作用，坝址施工洪水按天然洪水和上游水库调蓄影响两种工况进行分析计算。2.1.1天然情况施工洪水桂平航运枢纽天然洪水以贵港水文（四）站作为依据站，按年最大值法统计贵港站19532006年共54年的资料系列（前后各跨期5 d）；采用独立样本法计算系列的经验频率，采用矩法公式计算统计参数，用P曲线进行配线，得到坝址天然情况下的施工期设计洪水（见表1）。2.1.2百色水库调节后桂平航运枢纽施工洪水（1）方法1：枯水期11月次年3月，百色水库和澄碧河两水库下放的流量主要为发电流量。百色电站满机发电时的下泄量为692 m3/s，澄碧河水库满机发电流量为68 m3/s，桂平航运枢纽坝址施工洪水洪峰流量按百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间流量+百色水库下泄流量澄碧河水库下泄流量来分析。百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间按百色水文（三）站贵港水文（四）站同时段洪水推求。即采用下列公式计算：Q=(Q贵港(四)-Q百色()三)F桂平坝址-F百色坝址-F澄碧河坝址F贵港()四-F百色()三23+Q百色下泄+Q澄碧河下泄式中：Q受水利工程影响后桂平航运枢纽施工洪水，m3/s；Q贵港（四）贵港（四）水文站施工洪水，m3/s；Q百色（三）百色（三）水文站施工洪水，m3/s；F桂平坝址桂平航运枢纽坝址集水面积，km2；F百色坝址百色水利纽坝址集水面积，km2；F澄碧河坝址澄碧河水库坝址集水面积，km2；F贵港（四）贵港（四）水文站集水面积，km2；F百色（三）百色（三）水文站集水面积，km2；图1区域水系示意图表1坝址天然情况下施工洪水统计表施工时段11月次年2月12月次年3月1月3月频率10%（m3/s）天然285623692249百色调节后（方法1）304031083003百色调节后（方法2）325429352865频率20%（m3/s）天然229116941487百色调节后（方法1）265724262237百色调节后（方法2）27552285217741莫振宁:受水利工程影响后的施工洪水计算Q百色下泄百色电站满机发电时的下泄流量，m3/s；Q澄碧河下泄澄碧河水库满机发电流量，m3/s。百色水文（三）站贵港水文（四）站区间洪水推求：百色水文（三）站断面集水面积21 720 km2，贵港水文（四）站断面集水面积86 333 km2，区间集水面积64 613 km2。用贵港站历年实测洪水减去相应百色（三）站前3 d实测日平均流量（3 d为洪水传播时间，以日平均流量概化为洪水传播至贵港水文（四）站坦化后的流量）。得到区间各时段施工洪水系列，采用独立样本法计算系列的经验频率，采用矩法计算统计参数，用P线型适线，得到区间各时段的施工洪水成果。百色水库、澄碧河水库桂平坝址区间各时段洪水根据百色水文（三）站贵港水文（四）站区间各时段洪水成果，通过面积比的2/3次方推求，百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间洪水叠加百色电站满机流量、澄碧河水库电站满机流量得到桂平航运枢纽坝址各时段施工洪水，成果见表1。（2）方法2：与方法1类似，桂平航运枢纽坝址施工洪水洪峰流量按百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间流量+百色水库下泄流量澄碧河水库下泄流量来分析。百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间洪峰流量按照面积比的2/3次方搬贵港（四）水文站洪峰流量成果，采用下式计算：Q=Q贵港(四)F桂平坝址-F百色坝址-F澄碧河坝址F贵港()四23+Q百色下泄+Q澄碧河下泄式中：Q受水利工程影响后桂平航运枢纽施工洪水，m3/s；F桂平坝址桂平航运枢纽坝址集水面积，km2；F百色坝址百色水利纽坝址集水面积，km2；F澄碧河坝址澄碧河水库坝址集水面积，km2；F贵港（四）贵港（四）水文站集水面积，km2；Q百色下泄百色电站满机发电时的下泄流量，m3/s；Q澄碧河下泄澄碧河水库满机发电流量，m3/s。2.2施工设计洪水位（1）采用坝址下游受长洲枢纽蓄水影响后HQ曲线推求施工洪水位。采用19532010年资料对施工洪水相关性进行分析，分别按桂平施工期（11月-次年3月）最大流量查询相应大湟江口调节后流量和按大湟江口施工期最大流量查询相应桂平梯级调节后流量两种方法运行相关成果分析，得出大湟江口和桂平梯级流量比值分别为0.47和0.29。考虑受到黔浔江影响，大湟江口和桂平梯级流量分别采用以上两种不同的比值，并根据施工期洪水查桂平枢纽坝址下游受长洲枢纽蓄水影响后HQ曲线（见表2）即得相应下游水位范围。水库上游若采用降低水位运行方式，电量损失过大，故水库上游水位采用近年水库实际运行水位值 30.9 m。成果（见表3）。（2）采用枢纽实际运行水位资料推求施工洪水位。桂平航运枢纽上、下游施工洪水位根据桂平航运枢纽实际运行的19922016年各导流时段内最大月水位进行经验频率分析，得到各导流时段各频率的时段内最大月水位（见表4）。表2桂平枢纽坝址下游受长洲枢纽蓄水影响后HQ曲线（长洲运行水位HC=20.6）大湟江口站流量/（m3/s）桂平坝址下游流量/（m3/s）2004006008001000200030004000500060007000900桂平坝址下游水位/m（黄基）21.3121.42140021.9221.9922.06200022.4522.5122.5722.62300023.1923.2323.2723.3123.3523.57390023.8623.8923.9223.9523.9824.13560025.1525.1825.2125.2425.2725.4225.5725.72850026.8026.8226.8426.8626.8826.9827.0827.1827.2827.3810 60027.8927.9127.9327.9527.9728.0728.1728.2728.3728.4728.5742广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（3）表4桂平航运枢纽增机施工期洪水位分析成果施工时段11月次年2月12月次年3月1月次年3月上游水位/m（56黄基）10%31.8931.1831.1820%31.1631.1631.1250%30.7830.8330.78下游水位/m（56黄基）10%31.4927.8626.5220%26.5325.5824.6350%23.9524.0323.533结语本文介绍了两种计算受上游水利工程影响的施工洪水计算方法，两种方法均按百色水库、澄碧河水库桂平航运枢纽坝址区间流量+百色水库下泄流量澄碧河水库下泄流量计算，不同之处在于方法1区间流量由贵港站历年实测洪水减去相应百色（三）站前3 d实测日平均流量（3 d为洪水传播时间，以日平均流量概化为洪水传播至贵港水文（四）站坦化后的流量）计算，方法2区间流量按照面积比的2/3次方搬贵港（四）水文站洪峰流量成果，两种方法计算结果接近，当资料充足，有上下游水文站实测洪水过程时可用方法1计算，当资料缺乏，无上下游水文站实测洪水过程时可用方法2计算。本文同时介绍了施工洪水位计算的两种方法，其一根据水位流量关系曲线计算，其二根据上下游实测水位排频计算。本文所介绍施工洪水的计算方法可为其它类似工程施工洪水计算提供参考。参考文献1广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司.广西桂平航运枢纽水电站增机工程初步设计报告R.南宁：广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，2019.（责任编辑：刘征湛）表3桂平航运枢纽增机施工期洪水位计算成果洪水时段11月次年2月12月次年3月1月3月频率10%20%10%20%10%20%洪峰流量/（m3/s）天然285622912369169422491487百色调节后（推荐采用）304026573108242630032237相应水位/m（黄基）上游水位30.930.930.930.930.930.9下游水位（百色调节后）25.7128.1125.1927.2726.1828.8024.8426.7725.6628.0324.6126.36Calculation of construction flood influenced by hydraulic projectMO Zhen-ning(Guangxi Water&Power Design Institute Co.,Ltd.,Nanning 530023,China)Abstract:Taking Guiping Navigation Complex Expanding Project as example,an introduction was made on twomethods of calculating construction flood and level influenced by hydraulic project,both taking into account the interval flows between Baise Reservoir or Chengbihe Reservoir and Guiping dam site,the discharges from Baise Reservoir and Chengbihe Reservoir.The difference between two methods is the calculation of interval flow.By method1,the interval flow is the measured flood of Guigang Station over the years minus the corresponding measured dailyaverage flow of Baise(III)Hydrological Station in the former 3 days(the flood travel time);the average daily flow isgeneralized as the discharge of flood water after it spreads to Guigang(IV)Hydrological Station.By method 2,the interval flow is equal to the flood peak discharge results of Guigang(IV)Hydrographical Station multiplied by the 2/3power of area ratio.An introduction was also made on two methods of calculating the construction flood level according to level-flow curve and measured level frequency curve respectively.Key words：Calculation of construction flood;calculation of construction flood level;expanding units;influenced byhydraulic project;Guiping Navigation Complex43