浑江梯级水电站设计分析论文
1流域及工程概况
1.1流域概况浑江是鸭绿江右侧的一大支流，发源于龙岗山东南山麓，自东北流向西南，流经吉林省白山市、通化市、辽宁省桓仁县、宽甸县，于辽宁省桓仁县沙尖子乡下游约50km处注入鸭绿江。浑江全长435km，流域面积15414km2，为山区性河流，沿程汇入的较大支流有十余条，桓仁水库以下较大支流集中在右岸，桓仁水库至回龙山水库区间有大二河、大雅河；回龙山水库至太平哨水库坝址间有小雅河；太平哨水库坝址以下有半拉江、漏河汇入。浑江蜿蜒曲折，河道多急滩哨口，坡度大，桓仁以上平均比降为0.0943%，全河平均比降为0.0630%。1.2工程概况浑江中下游于上世纪60年代至80年代初陆续建成了桓仁、回龙山、太平哨3座梯级水电站，各水电站以水能开发利用为主，其中桓仁水库同时承担有下游防洪任务，对浑江下游洪水特性有一定的影响。1）桓仁水电站。桓仁水电站是浑江梯级电站的龙头，位于辽宁省桓仁满族自治县桓仁镇上游约4km处。坝址控制流域面积10364km2，占浑江流域总面积的67.2％。电站于1958年施工，1972年7月竣工，主要任务是发电，同时承担有下游桓仁县的防洪任务。桓仁水库是浑江干流仅有的一座年调节水库，总库容34.6×108m3，调节库容8.2×108m3，调洪库容12.6×108m3。2）回龙山水电站。回龙山水电站坝址距上游桓仁坝址44km，控制流域面积12433km2。电站于1969年开工，1977年竣工。回龙山水库为日调节水库，总库容1.23×108m3，调节库容0.18×108m3。3）太平哨水电站。太平哨水电站位于辽宁省宽甸县太平哨乡葫芦头村，坝址控制流域面积12961km2，距上游回龙山坝址36.5km。电站于1976年开始施工，1982年1月竣工。太平哨水库为日调节水库，总库容1.82×108m3，调节库容0.19×108m3。
2暴雨洪水特性
2.1暴雨特性受水汽来源、气团活动和地形条件的制约，浑江流域暴雨走向多为南北向和西南东北向，雨量分布长轴与流域长轴平行。由于流域面积不大，上、下游暴雨起迄时间几乎相同，整个流域能同时落在雨区之中。形成浑江流域暴雨的天气系统有台风、气旋、副热带高压边缘的幅合扰动和高空槽等，特大暴雨多由两种以上天气过程遭遇所造成，暴雨中心主要集中在下游右侧半拉江的上游、中游左侧的东明、横路和上游通化一带。浑江流域内暴雨多发生在6月至9月间，大暴雨集中在7，8月份。一次暴雨一般历时3d左右，其中强度最大的暴雨量又集中在一天内，最大一日暴雨占一次暴雨的50%以上。多年平均3d暴雨超过120mm。1960年桓仁以上三天面雨量达178.7mm，1958年浑江下游右侧支流半拉江上大柞树沟站3天雨量达415.9mm。2.2洪水特性浑江流域洪水由暴雨造成，洪水与暴雨相应，发生在6月至9月，全年最大洪水多发生在7月至8月，尤以8月最多。浑江属山区性河流，土壤被覆薄、地形起伏大，河道坡降陡，河槽调蓄作用小，故急骤强烈的'暴雨形成陡涨陡落的洪水。由于一次天气过程造成的暴雨历时较短，而且主要集中在1d时间内，致使较大洪水多呈单峰型。一次洪水历时7d左右，涨洪历时较短，从起涨到峰顶一般1d左右，洪峰滞时约为6h，退水历时较长，一般6左右。一次洪水总量多数集中于3d时间内。下游沙尖子水文站3d洪量占7d洪量的63%以上，1960年特大洪水3d洪量占7d洪量的80%，可见洪量非常集中。
3设计依据站及洪水系列采用
桓仁、回龙山、太平哨水电站坝址洪水设计的依据站为桓仁水文站和回龙山水文站，因此，这次重点对桓仁、回龙山水文站设计洪水进行复核。桓仁、回龙山水文站的水文测验工作始于1936年，在1942—1945年期间陆续停测，解放后五十年代初又恢复观测，各水文站1971年以前的资料系列在太平哨初设时已进行了还原和插补，这次主要对1972—2012年洪水资料系列进行了还原。其中，桓仁站已受桓仁水库调蓄影响，通过桓仁入库流量过程采用马斯京根法演进至桓仁站，还原成桓仁站天然洪水过程；回龙山站由桓仁站天然洪水过程演进到回龙山站，与桓仁～回龙山区间洪水过程相加求得，桓仁～回龙山区间洪水过程由回龙山入库洪水过程减桓仁水库出库洪水过程推求。通过这次还原计算，将桓仁、回龙山水文站洪峰、洪量系列延长到2012年,洪水系列为1936—2012年计77年。4历史洪水及重现期的确定桓仁、回龙山水文站站的历史洪水在浑江各梯级电站设计时做过多次调查和分析，各站历史洪水洪峰流量成果见表1．历史洪水的定位根据流域洪水调查情况及实测资料综合分析确定：将1888年洪水作为1755年以来第1位，重现期为258年；将1960，1935，1923三年洪水的重现期作为1888年以来的第2，3，4位。
5设计洪水计算
5.1洪水参数计算桓仁、回龙山站洪峰流量采用1936—2012年计77年系列，并计入1888，1810，1960，1935年和1923年历史洪水组成不连序系列计算；设计洪量采用1936—2012年计77年连序系列计算。经验频率采用数学期望公式计算，线型采用P-Ⅲ型曲线，参数用矩法初估并进行均值、Cv优选，Cs/Cv按地区规律取2.5，最后根据适线及上、下游参数平衡分析确定采用的Cv值。桓仁、回龙山坝址与桓仁、回龙山水文站的集水面积相差很小，桓仁坝址、回龙山坝址洪水直接采用桓仁站、回龙山站洪水。太平哨坝址洪峰、洪量参数用回龙山水文站参数按面积比转换，其中洪峰用面积比的2/3次方、洪量用一次方。5.2成果合理性分析将桓仁、回龙山、太平哨坝址设计洪水成果及流域上下游各水文站设计洪水成果点绘在地区综合图上进行分析，洪峰、洪量均值随集水面积的增大而增大，Cv值随集水面积的增大而减小，各设计成果在地区分布上是合理的。另外，通过将桓仁、回龙山站的设计洪水成果点绘在实测峰量关系图上进行分析，设计峰量值与实测点据的分布趋势较为协调。因此，本次计算的设计洪水参数是合理的。5.3成果对比分析将这次计算的桓仁、回龙山、太平哨水电站坝址设计洪水成果与1972年太平哨初设审定成果比较，均值减小，Cv值增大，各频率设计洪水成果均有所减小。其中洪峰流量设计成果减小幅度在0%～8%之间，3d洪量成果减小幅度在4%～10%之间，分析其原因，主要为1971年以后浑江流域虽然发生了1986，1995，2010年等大水，但其量级相对于1888，1960年等历史洪水还有一定差距，对前4位大洪水的排位无影响，而洪水系列的延长导致大洪水重现期增加，致使频率曲线中的大洪水点距左移，且本次延长系列中大多数年份洪水量级不大，导致均值减小，从而使本次洪峰、洪量设计值较太平哨初设成果整体减小。
6结语
通过对桓仁、回龙山、太平哨水电站坝址设计洪水进行复核分析，各坝址设计洪峰、洪量成果较审定成果有一定程度的减小，因此，从工程安全角度分析，太平哨初设审定的洪水成果仍然是安全的。考虑各水电站工程均已建成，为保持工程设计洪水成果相对稳定、且从工程安全考虑，桓仁、回龙山、太平哨坝址洪水仍可沿用既往审定成果。
［参考文献］
［1］常景坤，邓秋良等.受上游水库群影响的设计洪水分析研究［J］.中国水运，2014（11）：240-241.
［2］L278-2002，水利水电工程水文计算规范［S］.北京：中国水利水电出版社，2002.
［3］SL44-2006，水利水电工程设计洪水计算规范［S］.北京：中国水利水电出版社，2006.
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