甘孜州稻城河措洼水电站径流计算方法浅析

时间：2024-07-28

杨胜勇

(四川水利职业技术学院，四川都江堰，611830)

水文泥沙

甘孜州稻城河措洼水电站径流计算方法浅析

杨胜勇

(四川水利职业技术学院，四川都江堰，611830)

水电站径流计算是工程水文的重要组成部分，对无实测水文资料断面的径流计算，需根据周围水文站点控制流域的气候、下垫面条件选择适当的依据站，采用水文比拟法推求径流成果，并对成果进行合理性分析。

水文资料径流计算合理性分析措洼水电站

1 工程概况

水洛河(上游又称稻城河)为金沙江中游左岸一级支流，发源于甘孜州境内海拔4600m以上的海子山，上源称巴隆曲。在老林口道班附近分别从西北(其它宗)、北(巴隆曲)、东北向(木楠哈)汇合后向东南流，在稻城县附近折向东流始称稻城河；经日霍转向南流，于额斯附近流入木里县境内，以下改称水洛河，河道由北向南流，经东朗乡、水洛乡、宁朗乡、依吉乡，在捷可附近右岸先后汇入东义河、尼汝河后，在三江口附近注入金沙江。全流域集水面积13720km2。

措洼水电站为引水式开发，是水洛河上段稻城河省母至额斯沟口三级开发方案中的第三级，上接日霍水电站，下接亚宗水电站。其开发任务为发电，兼顾下游生态环境用水。电站闸址位于左岸支流拉曲河汇口下游约470m处，闸址以上控制集水面积为3317km2，左岸引水至额斯沟口右侧、稻城河左岸及河漫滩处，建地面厂房发电。电站额定水头135m，引用流量48.0m3/s，装机容量57MW。

2 水文基本资料

为了合理开发水洛河的水电资源，西昌电力公司于2003年10月在水洛河中游木里县水洛乡三村设立了水洛水文站，该站控制集雨面积7936km2，占水洛河全流域面积的57.9%。另外相邻流域木里河流域现有濯桑和呷姑两个水文站，濯桑水文站位于理塘县雄坝乡易久村，控制集水面积3104km2，占木里河全流域面积的33.0%；呷姑水文站位于木里县后所乡呷姑村，控制集水面积9162km2，占木里河流域面积的97.3%。测站简况见表1。

表1 水洛河及相邻流域相关水文测站观测情况

根据水洛河流域自然地理和水文气象特性，选择水洛水文站作为本工程水文分析计算的主要依据站。但由于水洛水文站仅有7年资料，无法满足设计要求，经过对本地区相关水文测站所在流域的综合分析，认为水洛河流域与相邻的木里河流域在河流走向、植被、气候及下垫面条件等自然地理和水文气象特性都较为相似，故选择木里河濯桑水文站、呷姑水文站作为本工程水文分析计算的参证站。

3 径流系列及代表性分析

3.1 径流系列插补延长

濯桑站具有1960～1961年、1966～1967年、1970～2010年共45年流量系列资料，其中1962～1965年、1968～1969年只有实测水位资料。由于1962年、1966年水尺有过迁移，故采用本站邻近年份实测水位流量关系推流插补，对受冰情影响的年份，水位改正后推流插补。其中1962～1965年流量采用1961年综合水位流量关系曲线插补，1968年采用1967年的综合水位流量关系曲线插补，1969年采用1970年综合水位流量关系曲线插补。相关插补后，组成濯桑水文站1960～2010共50年(水文年)的径流系列。

木里河呷姑水文站1962～1965年、1971年共5个年份仅有水位资料无实测流量资料。由于呷姑水文站控制条件好，断面基本稳定，历年测点密集且分布均匀，各年水位流量关系曲线趋势一致，因此采用历年综合水位流量关系曲线，插补除1963年1～6月之外的缺测年份流量。1963年1～6月由于受下游筑坝抬高水位的影响，不能采用综合水位流量关系曲线进行插补，该时段流量采用与上游濯桑站1～6月月平均建立相关进行插补。

由于水洛水文站只有2004～2010共7年径流资料，不能满足设计要求。经过对本地区相关水文测站所在流域的综合分析，认为水洛河流域与相邻的木里河流域在河流走向、植被、气候及下垫面条件等自然地理和水文气象特性方面都较为相似，可利用木里河呷姑水文站的径流资料延长水洛站的径流系列。利用水洛站实测的2004～2010年各月月平均流量与木里河呷姑站相应年份各月月平均流量建立相关，相关关系较好，r=0.9871。采用该相关曲线插补延长水洛站的径流系列，组成水洛站1959～2010共51年(水文年)的径流系列。

3.2 径流系列代表性分析

由于水洛河流域无大的蓄、引水工程，人类活动影响也较小，因此，水洛站的径流系列具有较好的一致性。

从水洛站1959～2010年年平均流量过程线、累积平均过程线和模比系数差积曲线图可以看出，在47年完整的水文年径流系列中，包含有丰水段、中水段和枯水段，丰、中、枯水年相间出现，用趋势递进法计算，当系列长度达到30年时，年系列统计参数趋于稳定，说明以该站1959～2010年51年水文年系列作为径流总体的随机样本，能反映出水洛河径流的总体分布规律。因此该系列具有较好的代表性。

4 径流计算

根据稻城河所在位置以及本流域和邻近流域各水文站的资料情况，径流计算采用两个方案，方案一以水洛水文站为设计依据站；方案二以濯桑水文站为设计依据站。

4.1 方案一

4.1.1 水洛水文站径流计算

根据水洛河干流天然径流年内分配的特点和动能计算要求，径流计算时段划分为水利年6月～翌年5月、枯水期12月～翌年4月两个计算时段。

利用水洛站1959～2010年共51年水文年径流系列，分别对水利年(6月～翌年5月)、枯水期(12～翌年4月)、最枯期(1月～3月)各时段流量进行频率分析计算，用数学期望公式计算经验频率，矩法初估统计参数初值，采用P-Ⅲ型理论频率曲线适线确定统计参数，推求各时段的设计值，计算成果见表2。

表2 水洛水文站径流计算成果

4.1.2 措洼水电站闸址径流计算

措洼水电站闸址处径流成果采用水文比拟法，移用水洛水文站的径流计算成果。

措洼水电站闸址位于水洛水文站上游，闸址控制集雨面积3317km2，占水洛站控制面积的41.6%。水洛河流域雨量资料较少，无法对降雨量在流域面上的分布进行有效分析，从四川省降雨量等值线图及水洛河及邻近流域降雨资料上看，水洛河流域上下游降雨量变化不大。因此，措洼水电站闸址径流成果，直接按面积比移用水洛水文站的径流成果(见表3)。

表3 措洼水电站径流成果(方案一)

措洼水电站坝址多年平均流量48.9m3/s，多年平均径流量15.4亿m3，多年平均径流深465mm。

4.2 方案二

4.2.1 濯桑水文站径流计算

利用插补后濯桑站1960～2010年共50年水文年径流系列，分别对水利年(6月～翌年5月)、枯水期(12月～翌年5月)各时段流量进行频率分析计算，用数学期望公式计算经验频率，矩法初估统计参数初值，采用P-Ⅲ型理论频率曲线适线确定统计参数，推求各时段的设计值，计算成果见表4。

表4 濯桑水文站径流计算成果

4.2.2 措洼水电站闸址径流计算

从四川省降雨量等值线图上看，稻城河流域上下游降雨量变化不大，但自西向东呈逐渐增大的趋势。水洛河上游流域内的稻城县气象站观测的多年平均降雨量为622.8mm，木里河上游流域内的理塘县气象站观测的多年平均降雨量为681.6mm，根据上述站点和临近河流域各雨量站降雨量情况综合分析，确定本工程坝址断面以上流域与濯桑站控制流域的雨量修正系数为0.92。电站坝址断面径流成果见表5。

表5 措洼水电站径流成果(方案二)

措洼水电站坝址多年平均流量48.6m3/s，多年平均径流量15.3亿m3，多年平均径流深462mm。

4.3 成果合理选用

两种方法计算的年平均流量分别为48.9m3/s和48.6m3/s，基本相当。枯期(12月～翌年4月)平均流量均分别为13.2m3/s和16.6m3/s，结果相差25.8%，分析原因如下：

(1)濯桑站控制流域内的理塘县气象站观测的多年平均降水量为681.6mm，其中枯水期(12月～翌年4月)降水量为39.7mm，占年雨量的5.83%；本工程坝址控制流域内的稻城县气象站观测的多年平均降水量为622.8mm，其中枯水期(12月～翌年4月)降水量为20.5mm，占年雨量的3.29%。

(2)参证流域上游有理塘毛垭坝湿地生态功能保护区，保护区处于青藏高原东南缘丘状高原向高原峡谷过渡的山原地带，湿地主要类型有泥炭沼泽、苔草沼泽以及湖泊等，蓄水量达5亿m3，是长江上游重要的水源涵养生态功能区。因此，参证流域对径流的调蓄能力好于设计流域。

由于参证流域在降水、下垫面条件上的差异，导致方案二推求的坝址枯期径流偏大是必然的。方案一采用本流域内的水洛水文站作为参证站，推算的电站坝址径流更符合本流域实际情况。经综合分析推荐采用方法一成果。

5 径流成果合理性分析

措洼水电站闸址无实测水文资料，选择木里河呷姑站、水洛河水洛站作为本工程计算的参证站，两者在气候、植被、下垫面条件等方面具有较好的相似性，其水文特征相近，相关关系好，具有较高的可移置性。因此，水洛水文站的径流成果有一定精度，具有较好的可靠性。

由于水洛河及邻近流域降雨资料稀少，无法对本地区降雨径流特性进行深入分析，但就现有降雨资料分析(主要为县级气象站及水文站降雨资料)，水洛河流域东面的木里河及西南部的硕多岗河的降雨量均略大于本流域，其径流深也比水洛河略大，从表6中也反映出这种变化。因此，水洛河站统计参数符合地区分布规律，与四川省径流深等值线图成果也基本一致，说明水洛站径流计算成果在地区上是合理的。

表6 水洛河及邻近流域主要水文站年径流特征值比较