水利工程論文-電站蓄水后的水位庫(kù)容關(guān)系曲線的測(cè)量及精度驗(yàn)證【摘要】孟洲壩電站建成后，對(duì)韶關(guān)市區(qū)的防洪起著舉足輕重的作用，特別是在洪水期間對(duì)市區(qū)水位的影響更為敏感。文章對(duì)電站蓄水后如何測(cè)定一條比較準(zhǔn)確的水位庫(kù)容曲線，測(cè)定后如何驗(yàn)證其精度作了探討?！娟P(guān)鍵詞】蓄水后的電站；庫(kù)容關(guān)系曲線；測(cè)量及精度驗(yàn)證一、驗(yàn)證的目的孟洲壩電站距市區(qū)僅12.6km，因此孟洲壩電站的蓄放直接影響市區(qū)水位的變化，特別是在洪水期間對(duì)市區(qū)的影響更為敏感。因此，在防洪調(diào)度上需要掌握洪水來(lái)水量及泄水量的變化之外，還要掌握蓄水變量，才能滿足市區(qū)防洪決策及提高發(fā)電量的要求。為此，測(cè)定一條準(zhǔn)確的水位庫(kù)容曲線作為分析研究蓄水量的變化對(duì)市區(qū)防洪的影響是十分必要的。但是，孟洲壩的庫(kù)區(qū)地形復(fù)雜，回水范圍也較難確定，在測(cè)量上做到準(zhǔn)確是十分困難的，所以測(cè)定之后，通過(guò)其他途徑進(jìn)行驗(yàn)證其精度顯得更為必要。二、基本情況孟洲壩水電站于1996年12月建成，電站位于韶關(guān)市下游12.63km，壩址以上集水面積14720km2，占北江流域面積的31.5%。孟洲壩電站屬?gòu)搅魇诫娬?。大壩兩邊為土壩、中部為混凝土重力壩。壩體、泄洪閘、廠房、擋水壩及通航建筑物擋水部分屬3級(jí)永久性建筑物。上述建筑物除大壩以外采用50年一遇洪水設(shè)計(jì)、500年一遇洪水校核。大壩則采用50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核。電站正常蓄水位為52.50m。裝有4臺(tái)發(fā)電機(jī)，其中有兩臺(tái)1.3萬(wàn)kw，有兩臺(tái)為1.1萬(wàn)kw，總裝機(jī)容量為4.8萬(wàn)kw，單機(jī)放水流量為240m3/s。設(shè)計(jì)水頭5.3m，最大水頭8m，最小水頭3m，平均加權(quán)水頭6.3m。泄洪閘共12個(gè)，總寬230m，每孔凈寬14m。三、測(cè)量及計(jì)算（一）測(cè)量范圍河段全長(zhǎng)26.2公里。測(cè)量范圍下至壩址，上至湞江及武江的回水末端上游200300米處?；厮┒说娜Χ?biāo)準(zhǔn)是以正常蓄水位52.50米為準(zhǔn)，回水末端的確定方法是在水位接近正常蓄水位時(shí)，派人乘機(jī)動(dòng)船沿河勘察，確定武江的回水末端在轉(zhuǎn)水壩村處，湞江的回水末端在臘石壩附近。（二）水位庫(kù)容關(guān)系曲線水位變化幅度的確定水位幅度的確定以建庫(kù)前河道的正常水位為死水位，即49米起計(jì)，最高點(diǎn)以孟洲壩壩面高度61米為止計(jì)，變幅共12米。（三）水庫(kù)容積的測(cè)量計(jì)算方法根據(jù)庫(kù)區(qū)內(nèi)橫跨三江、地形變化復(fù)雜的實(shí)際情況，對(duì)不同的地形采用不同的方法：將庫(kù)區(qū)分為湞、武、北江三個(gè)大范圍進(jìn)行測(cè)量及計(jì)算，在這個(gè)基礎(chǔ)上分別建立湞、武、北三江的水位庫(kù)容關(guān)系曲線及孟洲壩庫(kù)區(qū)內(nèi)的水位庫(kù)容關(guān)系曲線，以利于將來(lái)水情分析時(shí)使用。1.公式采用。水位在56米以下的河槽部份，體積形狀比較規(guī)整，采用縱向切割法進(jìn)行斷面測(cè)量，斷面與斷面之間的間距視地形的變化情況而布設(shè)，其距離一般為200米左右。北江干流共布設(shè)斷面60個(gè)，武江31個(gè)，湞江28個(gè)，各江斷面由下而上順序編號(hào)。斷面與斷面間的容積采用棱柱體公式即：V1-2=A1+(A1A2)1/2+A2L/3各江容積的計(jì)算，采用下式計(jì)算：V1-n=V1-2+V1-3+Vn-1n孟洲壩電站的總庫(kù)容則為各江之綜合，即：V孟=V1湞+V武+V北2.地圖的使用。黃海標(biāo)高在56米以上的漫灘部份，采用橫向切割法，用等高線法進(jìn)行計(jì)算。測(cè)量時(shí)，以國(guó)家測(cè)繪局在1969年航攝，1972年制圖的萬(wàn)分之一地形圖作為底圖，在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充散點(diǎn)其容積的計(jì)算也采用棱柱體公式：V1-2=A1+(A1A2)1/2+A2h/33.一些局部特殊地形的處理。在壩址上游右岸1.5m白芒處，地形比較低洼，占地面積1692000m2，均為耕地，沿河有高為56米左右的石砌河堤保護(hù)耕地少受洪水的淹浸，并設(shè)有排灌站，當(dāng)水位為56米以下有倒灌水時(shí)，即進(jìn)行抽水排放入庫(kù)，所以只有庫(kù)水位超過(guò)56米堤頂時(shí)，洼地才進(jìn)行蓄水。因此，這一部份的容積單獨(dú)測(cè)量計(jì)算，并作為加入56米以上水位級(jí)的庫(kù)容處理。在1997年4月對(duì)孟洲壩電站庫(kù)容區(qū)線進(jìn)行測(cè)量后，直到2001年電站騰空庫(kù)容下建河堤后，才有機(jī)會(huì)利用電站重新開(kāi)始蓄水的機(jī)會(huì)進(jìn)行驗(yàn)證。四、驗(yàn)證的方法和步驟驗(yàn)證的方法是按水量平衡原理采用水箱法進(jìn)行，具體做法是把庫(kù)區(qū)當(dāng)作一個(gè)有進(jìn)出口的水箱。這樣，只要根據(jù)2001年1月18日8：00至2001年1月24日14：00各個(gè)時(shí)刻的來(lái)水量Q入及電站的泄水量Q出t就可計(jì)算出庫(kù)容量。具體的計(jì)算步驟如下：（一）Q入t=1.064（Q長(zhǎng)t+Q犁t）式中Q入t為t時(shí)刻的入庫(kù)流量，1.064為長(zhǎng)壩與犁市至韶關(guān)之間的區(qū)間面積比系數(shù)，Q長(zhǎng)t為t時(shí)刻減去長(zhǎng)壩至韶關(guān)的傳播時(shí)間（2.5小時(shí)）時(shí)的長(zhǎng)壩流量，Q犁t為t時(shí)刻減去犁市至韶關(guān)的傳播時(shí)間（2.5小時(shí)）時(shí)的犁市流量：（二）Q出t為t時(shí)刻的出庫(kù)流量，由孟洲壩電站提供（三）T時(shí)刻截留于庫(kù)區(qū)的流量（Q截t）用下式計(jì)得Q截t=Q入t-Q出t（四）庫(kù)容增量用下式計(jì)算W增=Q截t+Q截t下/2（t下t）3600式中:Q截t為t時(shí)刻的截留流量，Q截t下為t時(shí)刻下一個(gè)時(shí)段的截留流量；3600為1小時(shí)的總秒數(shù)。（五）對(duì)應(yīng)于t時(shí)刻水位的庫(kù)容量Wt用下式計(jì)算：Wt下=Wt+W增式中：Wt為t時(shí)刻時(shí)的庫(kù)容量，Wt下為下一個(gè)時(shí)段的庫(kù)容量，W增庫(kù)容增量五、驗(yàn)證的結(jié)果按上述的方法和步驟進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果：（見(jiàn)附表）注:韶關(guān)（二）站水位為實(shí)測(cè)值，代表庫(kù)區(qū)水位，48.99米處的計(jì)算庫(kù)容為原測(cè)定曲線，48.99以下庫(kù)容以2220減去相應(yīng)的庫(kù)容增量而得。從附表可以看出用水箱法算出的各級(jí)庫(kù)容與1997年實(shí)測(cè)的庫(kù)容在各級(jí)水位之間的比較相差不大，最小為-0.8%，最大為5.3%，而且誤差有正有負(fù)不具有系統(tǒng)性，因此說(shuō)明原有曲線還是比較準(zhǔn)確的。當(dāng)然水位在52.63米以上暫時(shí)無(wú)法驗(yàn)證，但起碼在一定程度上說(shuō)明了原來(lái)采用的斷面法測(cè)量庫(kù)容還是可靠的，原曲線可供孟洲壩電站防洪調(diào)度使用。六、結(jié)語(yǔ)用簡(jiǎn)單可行的方法去驗(yàn)證水庫(kù)的水位庫(kù)容曲線作為分析研究蓄水量的變化對(duì)市區(qū)防洪的影響是很有意義的，特別是近十年攔河建壩建電站的情況十分普遍，測(cè)定和驗(yàn)證一條準(zhǔn)確的水位庫(kù)容曲線配合遙測(cè)系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用，無(wú)論是對(duì)防洪、科學(xué)調(diào)度和提高發(fā)電效益均有十分積極的意義?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1長(zhǎng)江流域規(guī)劃辦公室水文處水利工程實(shí)用水文水利計(jì)算M北京：水利出版社，1991.2許蔭椿，胡德保，薛朝陽(yáng)水力學(xué)M北京：科學(xué)出版社，1990.附表：2001年韶關(guān)（二）站水位（m）庫(kù)容（萬(wàn)m3）入庫(kù)流量（m3/s）出庫(kù)流量（m3/s）截留流量（m3/s）計(jì)算庫(kù)容增量（萬(wàn)m3）計(jì)算庫(kù)容（萬(wàn)m