沙湾水电站库区防护工程排涝能力分析与研究

沙湾水电站库区防护工程排涝能力的分析与研究谢琰，向春见，刘攀，付玉(四川圣达水电开发有限公司，四川乐山614900)摘要:沙湾水电站主体工程已经完工，水库水位已蓄至正常蓄水位运行，由于水库水位抬高为保护库区福禄镇及周围田地不被淹没，对福禄镇周围布设了防护工程。根据防护工程河段堤线的布置及福禄镇地形地势特征，福禄镇部分低洼地带在防洪堤封闭后积水无法排出，因此，为避免暴雨时福禄镇部分低洼地带积水，必须通过水文计算确定福禄镇低洼处瓦厂沟沟口、岩沟沟口断面及福禄镇排涝块设计洪峰及设计洪量，推算库区防护工程排涝能力。关键词:设计暴雨；设计洪水；设计洪量；排涝能力1概述沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级，距上游已建的铜街子水电站11.5km。电站采用一级混合式（河床式厂房加长尾水渠）开发。电站以发电为主，兼顾灌溉，总装机480MW(4×120MW)，属国家大（二）型规模电站。电站设计河段长约25km，落差30m，河床天然平均比降1.31‰，正常蓄水位432.0m，额定水头24.5m，设计引用流量2203.2m3/s，保证出力151MW，年利用小时数5015h，年发电量24.07亿度。福禄镇位于坝轴线上游约6.5km的大渡河右岸，沙湾水电站库区中部。为福禄镇镇政府所在地，是全镇政治、经济、文化中心。城区总面积1500亩，辖街道办事处1个，居委会3个。水库蓄水后，库水回水大都位于阶地前缘及斜坡地段，福禄镇位于Ⅰ级阶地上，地面高程430.7～440m，地形平坦，水库蓄水后，回水翘高至高程432.8m，地下水位雍高至432.8～433.3m，因此，福禄镇大部分建筑物和农田将遭受浸没影响。当水库正常蓄水位432.00m时，出现20年一遇洪水（相应洪水流量8800m3/s）时，回水至福禄镇水位将至约433.69～434.65m。为了满足防洪要求，结合本工程实际情况，库区堤防级别采用4级，设防标准为20年一遇洪水，相应洪水流量8800m3/s。为了解决防洪堤的内涝及浸没问题，必须确定防护工程的排涝能力，设置排水设施和基础防渗设施。2防护工程排涝能力的推算由于福禄镇防护区面积不大，不可能有专门的水文站测区域流量资料，根据防护区域内福禄水文站的实测料，统计出时段(如1、3、6、12h)的年最大暴雨资料，视资料情况插补延长后，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中公式，先推求设计暴雨，然后再由设计暴雨推求设计洪水，最终推求出防护区域设计洪水总量，得出防护工程的排涝能力。2.1设计暴雨计算用福禄水文站实测1970～2001年实测最大1小时，6小时，24小时暴雨系列进行分析，统计出设计流域暴雨分析参数如表1。考虑到福禄防护区域面积仅约1500亩，定点定面折算系数接近于1.0，因此，福禄防护区域直接以福禄水文站的点雨量代替设计面雨量使用，然后通过频率计算，采用P－Ⅲ型理论频率曲线配线，推求设计流域设计暴雨，各时段设计暴雨成果如表2。表1设计流域暴雨分析参数设表历时(h)均值(mm)CvCs/CvCs157.80.333.501.1556106.00.483.501.68024135.00.413.501.435表2设计暴雨成果表历时（h）各频率设计值(mm)P=5%P=10%P=20%P=50%194.183.471.954.2620617314092.5242432091741222.2流域特征值采用《四川省大渡河沙湾水电站可行性研究报告》中用1/10000航测图上量算出瓦厂沟、岩沟及福禄镇排涝区的流域特征值，成果见表3。表3设计流域特征值计算成果表流域名称流域面积(km2)河长(km)比降(‰)瓦厂沟9.093.9530.0岩沟1.844.8429.7福禄镇排涝块0.2370.984.282.3支沟设计洪峰流量计算根据福禄防护区域设计暴雨成果，采用《四川省中小流域暴雨洪水手册》中推理公式法推求设计洪水。基本公式：Q=0.278ψ(s/τn)F式中：Q----最大流量，m3/s;ψ---洪峰径流系数；s---暴雨雨力，mm/hr；τ---流域汇流时间，hr；n---暴雨公式指数；F---流域面积，km2。根据流域下垫面条件，选取产汇流参数计算公式如下：流域产流参数：均值：μ=6F-0.19，Cv=0.15,Cs/Cv=3.5;流域汇流参数：m=0.40θ0.204(θ≤30)m=0.092θ0.636(θ30)式中：θ-流域特征参数，θ=L/J1/3F1/4;L-河长，km;J-比降，‰；F-流域面积，km2。采用所选取的产汇流计算参数，用推理公式计算出各频率设计洪峰流量。成果见表4。表4设计断面各频率洪峰流量计算成果表流域名称设计值QP(m3/s)P=5.0%p=10.0%p=20.0%p=50.0%瓦厂沟16814211474.2岩沟22.918.714.38.21福禄镇排涝块3.462.852.221.312.4支沟设计洪量计算由设计暴雨推求设计洪水总量。洪水总量采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中的计算公式计算，Wp＝0.1×α×HTp×F＝0.1×h×FWp——设计洪水总量(万m3)HTp——历时为T(d)的设计暴雨(mm)F——设计流域面积(km2)α——h——径流深(mm)经计算，各频率设计洪量成果见表5。表5各设计断面各频率设计洪量计算成果表流域名称各频率设计值WP(万m3)P=5.0%p=10.0%p=20.0%p=50.0%瓦厂沟199.941170.376140.30998.612岩沟39.72233.88428.05620.269福禄镇排涝块4.7223.9993.2872.3393结论福禄镇防洪堤为城镇防洪堤，根据防洪要求，结合本工程实际情况，库区堤防级别定为4级，设防标准为20年一遇洪水，相应洪水流量8800m3/s。所以福禄防护工程设置的排水设施排涝能力选取设计洪水洪量中设计频率P=5.0%的计算成果，为避免暴雨时福禄镇部分低洼地带积水，沙湾水电站福禄防护工程区域低洼处福禄镇瓦厂沟沟口、岩沟沟口断面及福禄镇排涝块防护工程必须满足排涝能力分别为199.941万m3、39.722万m3和4.722万m3。参考文献[1]四川省大渡河沙湾水电站可行性研究报告[D].成都：水利部四川水利水电勘测设计研究院，2004.[2]四川省中小流域暴雨洪水计算手册[M].成都：四川省水利电力厅，1984.作者简介:谢琰(1983-)，男，宁夏固原人，助理工程师，学士，从事水电站运行与水库调度工作通讯地址：四川乐山市沙湾区德胜大道143号邮编：614900电话：[phone]电子信箱：[e-mail]向春见(1982-)，男，四川遂宁人，助理工程师，学士，从事水电站运行工作通讯地址：四川乐山市沙湾区德胜大道143号邮编：614900电话：[phone]电子信箱：[e-mail]刘攀(1987-)，男，四川德阳人，学士，从事水电站运行与水库调度工作付玉(1989-)，女，四川自贡人，大专，从事水电站运行与水库调度工作