古田溪一级水电站设计洪水复核的研究

简介： 为研究古田溪一级水库提高汛限水位的可行性，我们根据1959年建库以来积累的新的水文气象资料和水电站运行纪录，对入库洪水计算方法、特大洪水处理、资料代表性分析、频率计算和成果的合理性论证，作了比较系统的探讨，保证了一级水电站设计洪水复核成果的准确、可靠，为进一步研究提高汛限水位的可行性打下扎实的基础。
关键字：可行性 设计洪水 复核 合理性分析

古田溪是闽江下游北岸支流之一，全河分四级开发，一级水电站控制集水面积1325km²，占全流域的78.4%，总库容6.4亿m³，为年调节水库，二级龙亭水电站，三级高洋水电站，四级宝湖水电站，集水面积分别为1551km²、1697km²和1722km²，库容甚小均为日调节水库。一级水库对于各个梯级的发电、防洪起着举足轻重的作用，是设计洪水复核的重点。

一级水电站建于1959年，至今已40多年了。随着时间的推移，各个水文站积累了一大批观测资料和梯级水库运行纪录，情况也发生了很大变化。为确保水库的防洪安全和提高防洪、发电效益，研究提高汛限水位的可行性，于是提出了对梯级电站设计洪水进行复核的工作。本次设计洪水的复核，包括洪水资料可靠性、代表性、一致性审查、特大洪水论证与处理、设计洪水频率计算、设计洪水过程线推求和成果可靠性分析等。

1. 资料的审查

水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着此次设计洪水计算的精度、可靠性，是设计洪水计算的基础。该项工作包括资料的可靠性、代表性和一致性审查三个方面

1.1资料可靠性分析

古田溪一级水库以上有大桥、前垅、达才、钱板、平湖（源里）等5个水文站和十五个雨量站。资料每年按规范要求整编和送福建省水文总站汇审，具有良好精度。建库后，电厂对一级水库库水位、泄洪、发电、下游水位、入库站流量均有系统完整的观测记录，因此用水量平衡法反算入库洪水，是可靠的。

关于古田溪历史特大洪水调查先后进行过两次，第一次是1954年7月水电总局101工程勘测队开展的，沿溪测量了1952年特大洪水痕迹，同时还调查了1948年洪水。第二次是1956年9月上海院会同古田水文站进行的，调查和推算了1952、1931、1948年特大洪水。1964年上海院最后确认一级水库坝址1952、1931、1948年特大洪水洪峰流量依次为4200、3430、3170m³/s，估计1952年洪水重现期约为80~200年，1931年约为30年，1948年属一般洪水。1964至今36年来尚未发生比1931年更大的洪水，因此，可将1952年的洪水重现期认定为116-236年，平均约为180年；1931年约为60年。特大洪量的重现期难于调查，除一天洪量与洪峰流量关系密切可认为与洪峰同频率外，其它洪量重现期均难以确定，从安全考虑将作一般洪水看待。

1.2资料一致性分析

根据防洪计算要求，设计洪水应为建库条件下的入库洪水，对此进行调洪计算，推求设计洪水位和校核洪水位。因此必须把1931、1946~1958年建库前的实测坝址洪水和1959年建库后实测的库水位、泄流、发电资料全部转换为入库洪水，以保证洪水系列的一致性。坝址洪水转换，参照华东院1987年研究成果，入库洪水与坝址洪水的洪峰流量、一天洪量、二天洪量、四天洪量的比值分别为1.16、1.04、1.00、1.00，按此将建库前实测的坝址洪水转换为入库洪水。建库后的入库洪水，按照下述水量平衡方程反算：

式中是时段的平均净入库流量（即已扣除了水库的蒸发、渗漏损失），取1小时；、分别为时段初、末的蓄水容积，由库水位纪录查库容曲线求得；为溢洪道泄流和发电流量之和，分别由泄流记录和发电负荷纪录计算。

1.3资料代表性分析

一级水库洪水系列具有1946~1958年的实测流量记录和1959年至今反算的入库洪水，洪水系列长达50多年，如图1所示，包括多个丰枯周期性变化（每个周期约11年左右），并有可靠的历史特大洪水资料，具备了良好的代表性要求。

以上表明，一级水库洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，根据设计洪水计算要求，可以采用由流量资料推求设计洪水。

图1 多年洪峰流量变化过程

2．设计洪峰洪量计算

2.1洪水频率分析

古田溪一级水电站为二级工程，按规范确定大坝设计洪水标准为100年一遇，即p=1%；校核标准为千年一遇，p=0.1%。

按规范要求，考虑特大洪水作用，对一级水库入库洪峰、洪量系列按统一样本法计算经验频率，按矩法初估统计参数—均值、Cv和Cs，分布函数选用P-Ⅲ型，最后以适线法确定理论频率曲线，如图2为洪峰流量的理论频率曲线，得设计洪峰、洪量见表1：

表1 古田溪一级水库入库洪水频率计算成果表