溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝坝址设计径流复核分析.pdf

年第 期 水电与新能源 第 卷.:././.收稿日期:作者简介:郭 乐男高级工程师从事梯级水库预报和调度工作基金项目:国家重点研发计划()长江水科学联合基金资助项目()溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝坝址设计径流复核分析郭 乐李妍清鲍正风李 鹏舒卫民(.中国长江电力股份有限公司湖北 宜昌 .长江水利委员会水文局湖北 武汉)摘要:为更好地编制溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝电站发电计划指导水库调度针对坝址设计来水进行复核分析 根据长江上游 个控制性水库的位置及水文站网分布对各依据水文站 年的旬径流系列进行了统计分析、插补延长、还原计算推求得到了各坝址处的径流过程 其中溪洛渡和向家坝坝址多年平均年径流量与可研成果基本相同三峡和葛洲坝坝址多年平均年径流量为 亿 因近年向家坝至三峡区间来水偏少计算较初设偏小约.综合分析认为本次研究成果较为合理关键词:坝址设计径流旬径流系列插补延长还原计算复核分析中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:年径流量和年内分配是编制发电计划、指导水库调度的重要依据目标电站发电投产时间不一最早的葛洲坝已发电运行了 年三峡完成初步设计距今已有 年溪洛渡、向家坝完成可行性研究距今也有 多年实际来水情况相比设计阶段可能发生了变化需要复核、确认 基本资料长江上游干支流已建控制性梯级水库包括梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉、观音岩、锦屏一级、二滩、向家坝、溪洛渡、紫坪铺、瀑布沟、碧口、宝珠寺、亭子口、草街、洪家渡、东风、乌江渡、构皮滩、思林、沙沱、彭水、三峡、葛洲坝等 个郭 乐等:溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝坝址设计径流复核分析 年 月为分析各水库坝址的径流系列需对受上游梯级水库调蓄影响的依据水文站径流进行还原计算 进而推求各水库坝址的天然径流 本次研究收集了各水库建成至今的实际运行资料根据目标电站的位置及长江上游流域的水文站网分布选择各水库的依据水文站收集了各水文站建站至 年的实测水文资料 分析方法.径流还原计算原则和方法梯级电站的运行改变了水库下游径流的时空分布使得水库下游水文站实测径流系列失去了原有的天然特性 故需要考虑上游水库运行影响根据各依据水文站点的水文资料及相关水库的实际调度运行资料采用水量平衡等方法还原各依据水文站的天然流量过程.依据站水文资料还原各水库依据站径流还原方法如下)根据各水库的水位、库容曲线及出库流量基于水量平衡法反推其入库流量 径流还原计算公式为天然 实测()/()其中:天然为还原后的天然径流/实测为实测径流/为旬末水库蓄水量为旬初水库蓄水量 为时间随各旬天数不同而不同)根据研究区域水文站的实测流量资料研究并采用适当的流量演算方法 演算的方法拟采用长办汇流曲线、马斯京根法、槽蓄曲线法的一种或数种)将各水库实测的出库流量过程演算到依据水文站与水文站实测流量过程相减得到水库 依据站区间流量过程)将还原后的坝址天然流量过程演算到控制站与坝址 控制站区间流量过程叠加得到控制站的天然流量过程)将还原后的各依据水文站的天然流量过程逐级演算到最下游控制站得到长江上游各依据站的天然流量过程.依据站水文资料插补延长依据水文站流量缺测的年份采用以下方法插补延长其流量系列)依据本站邻近年份实测水位流量资料点绘综合水位流量关系曲线依据其实测水位资料和水位流量关系推求其缺测流量)建立本站与上下游或邻近水文站流量相关关系依据相关关系推求其缺测流量)建立本站流量与降水量相关关系依据相关关系推求其缺测流量.依据站径流系列代表性分析从各依据站的年径流差积曲线、年径流累积均值曲线、变差系数累积均值曲线和等分析依据站 年径流系列的代表性.坝址径流推求根据各目标电站与依据水文站的空间分布关系合理选择计算方法推求各坝址处的径流过程)坝址上下游只有一个水文站且面积相差不大 若坝址以上流域与水文站以上流域降雨量相差不大直接将依据水文站径流按面积比放大至坝址处作为坝址设计径流 若坝址以上流域与水文站以上流域降雨量相差较大考虑雨量修正后将依据水文站径流按面积比放大至坝址处作为坝址设计径流)坝址上下游均有依据水文站则坝址设计径流依据上下游水文站径流按面积比插补 计算公式如下坝址 上站坝址 上站下站 上站(下站 上站)()式中:坝址为坝址径流/下站为坝址下游的设计依据站流量/上站为坝址上游的设计依据站流量/坝址为坝址控制的流域面积上站为坝址上游设计依据站控制的流域面积下站为坝址下游设计依据站控制的流域面积 依据站径流三性分析考虑长江上游 多座水库的调度运行影响根据各控制站点水文资料及相关水库实际调度运行资料采用水量平衡等方法还原各水库的来水再逐级演算推求各控制点的天然流量过程将流域主要控制站点的天然径流系列延长 并对各水库径流依据站的天然径流系列进行可靠性、一致性和代表性分析以满足水库坝址径流分析要求.可靠性本次分析计算采用的各水文站均为国家基本站其测验、整编均按国家统一技术标准、技术规定及有关规范进行满足水文系列可靠性要求水 电 与 新 能 源 年第 期.一致性为使径流系列保持一致性对各水库依据水文站考虑上游已建成的水库调蓄影响进行了还原计算统计 年屏山(向家坝)站还原前后多年月平均流量变化情况(如表)可以看出受上游梯级水库调蓄影响 年屏山(向家坝)站 月实际月平均流量相比天然流量有所减小 月流量基本无变化供水期 月流量平均增加 /增加 根据分析结果相对天然流量在 年以后大部分年份屏山站 月流量有所减小分析其原因主要是由于根据二滩、锦屏一级水库调度规则消落期水库水位逐渐降低到死水位而后在 月水位在汛限水位以下逐步抬升因此普遍存在汛前反蓄的现象根据 年宜昌站还原前后月平均流量变化情况(如表)可以看出受上游梯级水库调蓄影响 年宜昌站、月实际月平均流量相比天然流量减小 /占比 供水期 月流量增加 /表 屏山(向家坝)站 年还原前后月平均流量变化情况项目月份实测 天然/()(实测 天然)/天然/表 宜昌站 年还原前后月平均流量变化情况项目月份实测 天然/()(实测 天然)/天然/.代表性)屏山(向家坝)站径流系列代表性分析金沙江屏山站 年多年平均流量 /年径流量 亿 变差系数 值.绘制屏山站年径流差积曲线、年径流累计均值曲线、变差系数累计均值曲线如图 图 所示 屏山站 年径流系列中 年、年为较短枯水期 年 年可看作为较长枯水期 年、年为较短丰水期 年为较长的丰水期系列中丰枯水交替出现(见图)系列长度到 年后年径流累计均值的变幅就已很小稳定在多年平均值附近(见图)系列长度达 年后变差系数累计均值也是在多年平均值上下波动(见图)由以上分析可知屏山站 年 年年径流系列代表性较好图 屏山站年径流差积曲线图)宜昌站径流系列代表性分析宜昌站 年长系列多年平均流量 /、年径流总量 亿 年年径流系列多年平均流量 /、年径流总量 亿 两系列年径流量相差 长短系列的郭 乐等:溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝坝址设计径流复核分析 年 月图 屏山站年径流累计均值过程线图图 屏山站年径流变差系数累计均值过程线图变差系数 值均为.说明短系列 年 年年径流系列具有一定的代表性绘制宜昌站 年年径流系列差积曲线、累计均值曲线、变差系数累计均值曲线如图 至图 所示 从图 可以看出 年共 年系列可以看作一个长的丰水期而 年 年系列可以看作一个长的枯水期 年共 年系列可以看做一个较长的丰水期其间有平、枯水年出现例如 为 年短枯水期 年 年系列可以看作一个长的枯水期 从图 可以看出系列长度达 年后多年均值稳定在 亿 左右 从图 可以看出系列长度达 年后变差系数就稳定在.左右由以上分析可知宜昌站 年径流系列具有较好的代表性 综合考虑本研究涉及的各依据站资料系列较短的实际情况本次三峡坝址径流采用宜昌站 年径流系列 坝址径流分析溪洛渡采用坝址上游华弹站、下游屏山站径流系图 宜昌站年径流量差积曲线图图 宜昌站年径流累计均值曲线图图 宜昌站年径流变差系数累计均值曲线图列按照面积比内插得到坝址入库径流向家坝坝址与屏山站集水面积相差仅.其径流系列按与屏山站的面积比放大而得 经插补、还原后溪洛渡、向家坝坝址径流系列长度为 年计算得溪洛渡多年平均流量 /相应年径流量 亿 坝址径流较可研成果偏小约(见表)计算得向家坝多年平均流量 /相应年径流量 亿 与可研设计成果基本相同(见表)三峡水库、葛洲坝水库依据站均为宜昌站水库坝水 电 与 新 能 源 年第 期址以上集水面积与宜昌站集水面积相当因此直接采用宜昌站流量作为坝址流量 本次考虑到长江上游梯级水库坝址径流系列的同步性采用的径流系列为 年计算得多年平均年径流量为 亿 较初设偏小约.(表)表 溪洛渡水库坝址径流年内分配成果表月份年平均流量/()径流/亿 百分比/.表 向家坝水库坝址径流年内分配成果表月份年平均流量/()径流/亿 百分比/.表 三峡水库坝址径流年内分配成果表月份年平均流量/()径流/亿 百分比/.结 语本次对各依据水文站 年的旬径流系列进行了统计分析及插补延长考虑上游梯级水库的影响进行了还原 对推求得到的各依据站天然径流系列进行了可靠性、一致性和代表性分析结果表明各依据站 年径流系列具有较好的代表性根据各控制性水库与依据水文站的空间分布关系合理选择计算方法推求得到了各坝址处的径流过程 其中目标电站溪洛渡坝址 年多年平均年径流量为 亿 与可研成果相差约 向家坝坝址多年平均年径流量为 亿 与可研成果基本相同三峡和葛洲坝水库坝址多年平均年径流量为 亿 较初设偏小约.主要原因是由于向家坝至三峡区间来水偏少所致因此本次计算多年平均年径流量成果是合理的 综合认为本次研究的各水库坝址径流成果较为合理参考文献:舒卫民 李秋平 鲍正风 等.长江上游水库群调蓄对三峡水 库 流 量 预 报 的 影 响 分 析 .水 电 与 新 能 源():祝杰 陈森林 李云涛 等.三峡水库上游流域径流变化规律研究.中国农村水利水电():燕荷叶.径流还原计算技术方法及其应用研究.吉林水利():李爱云 吴建华.神经网络在径流水量还原计算中的应用.东北水利水电 ():水利水电工程水文计算规范