2.水文
2.1流域概况
曲什安河是黄河的一级支流,发源于玛沁县阿尼玛卿雪山北麓昂勒晓地区。河源海拔4660m,河口海拔2710m,河流在曲什安乡处汇入黄河。干流全长209.7km,河道平均比降9.3‰,流域面积5787km2,整个流域呈月牙状分布。由于玛积雪山海拔5000m以上为现代冰川,常年为冰雪覆盖,冰川面积191.27km2。因此径流来源主要为融冰融雪及降雨组成,为混合补给型河流。曲什安河南部,有天然森林2.72km2,疏林地32.92 km2,灌木林393km2,总计林地428.92km2,占流域面积的7.4%,特别是然哥河小流域灌木茂盛,其森林覆盖率为兴海县之最。流域上段主要为草山及小片森林,植被较好,下段草场薄弱,植被较差,河谷深切第四纪地层,沟叉纵横,冲刷严重,该段为本河道径流的主要来源。
曲什安河流域地处青藏高原腹地,地势高耸,地形西南高、东北低,具有中高山剥蚀的地形地貌。流域内无大的支流,整个流域水系呈树状展布两侧,百分之八九十的集水面积分布在海拔3000m以上。
曲什安河自源头至下大武,地形较为开阔,此后进入峡谷区,河谷两岸山势陡峻,河床深切基岩,谷地陡直,河床狭窄,自长水(龙曲河)汇入后,干流至南木堂段河谷略为展宽,两岸有赶马滩、南木堂、麻玉、吉扎等小片高谷地。至塞勒让沟口后,高山后退,河流进入兴海盆地,河谷深切第四纪地层,出现了塞什塘滩、野马滩、吉浪滩这样的高谷地,河床谷地高差达500多米,河谷两岸,沟叉纵横,冲刷严重,山洪暴发时,泥石流严重,卵砾石堆积物遍布。至毛多以后,进入峡谷地段,河谷呈“V”型,水面最窄处只有5m,出毛多峡后,于大米滩汇入黄河。
2.2气象
流域地处青藏高原东北部,属典型的高原大陆性气候,常年干旱少雨,气温低,垂直变化明显,夏季短暂凉爽,冬季漫长寒冷,雨热同季,降水主要受孟加拉湾的暖湿气流的影响。兴海县气象站气象统计资料如表2-1。
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表2-1 兴海县气象站气象资料统计表
项 目 平均气温 气温 极端最高 极端最低 平均相对湿度 平均地温 地温 极端最高 极端最低 平均降水量 降雨 最大一日 0.1mm天数 10mm天数 最大积雪深度 最大冻土深度 日照 初终霜期 平均风速 最大风速 最大风速风向 最多风向 单位 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年 ℃ -11.4 -7.7 -2.5 3.1 7.4 10.3 12.3 11.8 7.5 1.8 -5.4 -10.1 1.4 ℃ 10.4 13.1 19.4 25.5 24.9 26.7 30.2 28.5 25.9 27.2 13.8 10.5 30.2 ℃ -31.5 -28.9 -24.1 -18.1 -11 -6.8 -1.9 -3.8 -9.5 -18.5 -26.6 -29.6 -31.5 % 46 0 0 0 9 0 1 3 12 9 11 5 0 0 0 66 ℃ -10.3 -5.7 0.2 12.2 12.9 16.6 16 4.4 -4.2 -9.6 4.4 ℃ 32.5 39.3 55.4 51.9 66 62.9 65 63.4 57.4 51 36.5 27.8 mm mm 天 天 cm cm h m/s 1.4 1.8 4.7 11.7 44.6 72.7 86.2 66.8 46.5 14 20 0 6 26 0 6 37 0 10 54 0 9 127 175 183 151 126 9 4 10 19 6 27 20 1 10 1 6 64 1 10 20 ℃ -34.3 -32.4 -28.7 -21.2 -14.3 -10.1 -5.7 -6.4 -11.2 -22 -28.6 -31.4 -34.3 1.6 1.2 353.2 43 991 86 10 283 15 8 74 13 7 115 6.3 5.3 10.3 9.3 32.4 28.3 43 34.6 32.8 20.9 6.6 11.1 174 198 283 198 蒸发量(20cm口径) mm 55.6 77.9 133.9 186.1 197.3 171.6 171.6 169.9 125.4 107.2 74.3 55.9 1526.7 232.7 212.2 230 238.3 229.4 206.9 213.8 230.9 195.3 225.3 246.3 238.9 2700 2.3 2.9 3.3 3.3 2.7 2.2 1.9 1.7 1.7 2.3 2.4 2.3 24 23.5 22.3 18.7 18 w n nw nnw n 16 11.3 18 w 28 w nw 24 wnn ne ws nw wsw wnw wsw nnw wsw wnw wsw wnn 2.4 28 w nnw 初:8月14日;终:6月29日 m/s 21.7 23 nne nnw nnw nnw 2.3.水文基本资料
曲什安河设有曲什安水文站,该站于1956年4月设立,站址位于兴海县毛尕村,距曲什安河河口处为13.6km,控制流域面积5721km2。1978年8月17日迁至现址曲什安乡大米滩村,改名为大米滩水文站,站址位于毛多峡口处,距曲什安河口1.3km,集水面积5786km2,由于两站集水面积仅相差1.12%,且两地气候、下点面条件等相似,故两站资料可以合并使用,有1956~2000年天然径流资料和1956~2000年洪水资料。
2.4径流
2.4.1径流的时空分布
曲什安河流域的径流补给来源以降水和冰雪融水为主,汛期6~9月四个月径流量占年径流量的70%左右。汛期降水多以大雨或暴雨的形式出现,往往引起山洪暴发。冬季(10~3月)以降雪为主,径流量占年径流量的18%左右。
2.4.2.参证站年径流量
(1)径流系列代表性分析
大米滩站总共有45年(1956年~2000年)的径流系列。对其45年的年径流资料系
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列进行代表性分析,采用逐年累积均值法、滑动均值法和变差系数法分析该站的年径流系列,作出相应的曲线图,如图2-1、图2-2、图2-3、图2-4所示。
图2-1 大米滩站径流历年变化过程线5040流量30201001955196019651970197519801985199019952000时间2005
1.110.90.80.70.60.50.4195019551960图2-2 大米滩站径流累积平均曲线19651970197519801985199019952000时间2005
图2-3 大米滩站径流差积平均曲线10.50-0.5-1-1.5-2-2.519501955196019651970197519801985199019952000时间2005
1.41.210.80.60.40.20196019651970图2-4 大米滩站径流滑动平均曲线197519801985199019952000时间2005
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从大米滩站的径流年际变化曲线图反映出,径流的年际变化中丰、平、枯水年交替轮换,包含几个丰水期和枯水期;从径流累积曲线反映出,大米滩站的径流系列均值到1976年后就趋于相对稳定,具有约21年的周期;从径流差积曲线反映出,1956年至1990年的系列中包含了1959~1973年的平水年段, 1974~1989年为丰水年段,1990~2000年为枯水年段;从径流滑动平均曲线中反映出大米滩站具有完整的丰、平、枯水期。通过以上分析可以得出大米滩站天然系列具有较好的代表性,能够满足设计计算需要。
(2)参证站设计年径流
曲什安河大米滩站实测多年平均流量25.4m3/s,实测最大流量657m3/s,实测最小流量0.2m3/s,枯水期月平均流量6~10 m3/s,丰水期月平均流量20~60 m3/s,年径流变化较大,年内分配很不均匀。
径流分析采用数理统计的方法,对大米滩站1956~2000年45年天然径流资料,按水文年进行频率分析,频率曲线采用P—Ⅲ型,计算大米滩站多年平均径流量、不同保证率下年径流量,结果见表2-2,经过适线后径流的P—Ⅲ型曲线见图2-5。 表2-2 大米滩站不同频率的年径流成果表 单位:m3/s
P(%) Kp Qp 注 10 1.4 35.6 15 1.32 33.6 20 1.24 31.5 50 0.96 24.4 380 0.74 18.8 85 0.71 18.1 90 0.65 16.5 Q=25.4(m/s) Cv=0.30 Cs/Cv=2.5 4
100 10000 1000 200 100 50 20 10 5 重 现 期( ) 5 黄河10 20 50 100 500 站2000 10000 均值 流域 Cv 0.300曲什安河 水系 90 0.01 25.42大米滩径流 频率曲线8070 N = n = a =l =Cs/Cv 2.50 44 60ᢷ??×/?? 50403020100 0.10.2 0.5 1 2 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 98 99 99.8 99.95 99.99 频率P(%) 图2-5 大米滩径流频率曲线 2.4.3参证站设计年径流年内分配
在选择代表年时,要考虑年径流接近设计年径流,还需考虑枯水期径流量选择对工程较不利的年份,鉴于以上考虑,选择了1985~1986年为P=20%的代表年,1984~1985年为P=50%的代表年,1965~1966年为P=80%的代表年,计算结果见表2-3:
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表2-3 大米滩站设计年径流年内分配表(水文年) 单位:m/s
保证率 P=20% P=50% P=80% 年平均 31.5 24.4 18.8 6月 48.2 46.4 41.7 7月 50.1 85.5 61.9 8月 36.8 45.0 21.9 9月 82.6 26.9 23.0 逐月平均流量 10月 11月 12月 30.9 18.9 14.0 16.1 12.6 8.9 8.6 7.7 5.6 1月 6.7 4.5 4.9 2月 6.9 5.3 5.1 3月 8.7 7.2 7.0 4月 16.6 12.9 11.4 5月 64.5 18.4 18.7 2.4.4坝址处设计年径流及其月分配
可研阶段成果是采用大米滩站1956~2000年45年天然实测资料推算的,本次计算与原可研成果相同,因此参证站和坝址处可以直接采用可研阶段计算成果2000年以后资料多年平均径流量基本没有大变化,45年实测资料具有较好的代表性,能满足设计要求,本次计算与可研阶段计算成果相同,所以参证站和尕曲电站坝址处设计年径流仍然采用可研阶段的设计成果。
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坝址处集水面积为 4938km2,与大米滩水文站集水面积5786 km2相差848km2,相差14.6%,根据《水利水电工程水文计算规范》(SL278—2002)第3.5.5条:当工程地址与设计依据站的集水面积相差不超过15%,且区间降水、下垫面条件与设计依据站以上流域相似时,可按面积比推算工程地址的径流量。因此,本阶段按面积比拟法计算该坝址多年平均径流量,计算公式如下:
Q1?F1?Q2F2
式中:Q1、Q2—分别为设计站和参证站的多年平均径流量; F1、F2—分别为设计站和参证站的流域面积。
推求的坝址处的多年平均流量为21.7m3/s,多年平均径流量为6.84×108m3。 坝址参数选择采用参证站参数CV=0.30,CV/CS=2.5,P=20%、P=50%、P=80%的设计年平均流量分别为27.1m3/s、20.8m3/s、15.6m3/s。其月分配依据参证站典型年的月、旬分配进行分配,计算成果分别见表2-4、表2-5、2-6。
表2-4 尕曲电站坝址设计年径量成果 单位:m3/s
P(%) Kp Qp 注 20 1.25 27.1 50 0.96 20.8 80 0.72 15.6 Q=21.7(m/s) Cv=0.30 Cs/Cv=2.5 3 3
表2-5 尕曲电站坝址处设计年径流年内分配表(水文年) 单位: m/s
逐月平均流量 保证率 年平均 6月 P=20% P=50% P=80% 27.1 20.8 15.6 41.5 39.5 34.6 7月 43.1 72.9 51.3 8月 31.7 38.4 18.2 9月 71.1 23.0 19.1 10月 11月 12月 26.6 16.1 11.6 13.9 10.8 7.4 7.4 6.6 4.7 1月 5.8 3.9 4.0 2月 5.9 4.6 4.2 3月 7.5 6.2 5.8 4月 14.3 11.0 9.4 5月 55.5 15.7 15.5
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表2-6 尕曲电站坝址处设计年径流年内旬分配表(水文年) 单位:m3/s
保证率 旬 6月 上旬 13.3 P=20% 中旬 34.2 下旬 76.5 上旬 20.5 P=50% 中旬 26.9 下旬 70.8 上旬 31.7 P=80% 中旬 33.9 下旬 38.0 7月 55.8 43.5 30.9 33.8 124 62.3 58.5 65.6 31.7 8月 25.6 29.7 38.8 64.4 30.3 21.8 17.7 15.7 20.6 9月 48.7 113 51.4 21.1 22.7 25.0 28.9 15.4 12.8 10月 11月 12月 30.9 28.1 21.0 19.6 15.8 13.2 13.4 11.5 9.92 16.8 13.5 11.0 12.2 10.8 7.90 8.2 7.3 5.82 8.34 7.40 6.24 7.4 6.42 5.81 5.2 3.8 4.78 1月 5.41 6.18 5.46 5.1 3.23 3.05 3.5 4.2 4.22 2月 5.78 5.66 6.04 4.0 4.67 4.78 4.1 4.2 4.19 3月 5.77 8.68 7.70 5.5 5.61 6.98 4.6 5.6 6.81 4月 9.83 11.9 20.8 9.8 11.5 11.4 7.5 10.3 10.3 5月 21.7 54.2 87.0 12.3 17.9 16.4 12.9 17.8 15.6 逐月平均流量 2.4.5河道基流流量分析
河道基流量的计算通常采用三种方法:方法一,是以多年平均径流量的10%计算河道应维持的最小流量,并按月平均计算非汛期所需的水量;方法二,是以90%保证率按历年最枯月平均流量推算非汛期河道最小需水量;方法三,是以最枯年天然径流的30%估算非汛期径流量,得出最小需水量。
方法一:坝址处多年平均流量为21.7m3/s,河道应维持的最小流量为多年平均流量10%即2.17 m3/s。
方法二:对选择的曲什安大米滩站1956-2000年逐年最小月平均流量进行统计,按矩法估算参数,选用P-Ⅲ型曲线适线,计算坝址处最小月平均流量,成果见表2-7。 表2-7 电站坝址处河道基流量成果表 单位:m3/s
站名 大米滩站 4.16 0.3 3.0 3.97 2.73 2.47 2.09 均值 统计参数 CV CS/CV 50 不同频率设计值P(%) 90 95 99 从表中成果可以看出,频率为90%的最小月流量即为坝址处所在断面控制的河道基流2.09 m3/s。
方法三:系列最枯年为1956年,天然径流的30%估算非汛期径流最小需水量为3.45m3/s。
根据实地调查在脱水河段内水生生物较少,但为了保证脱水段河道不断流及河流生态系统不致退化,经综合考虑,推荐采用第一种方法计算结果作为河道应维持的最小流量,即为2.17 m3/s。
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2.4.6枯水径流
据大米滩站1956~2000年实测径流资料分析,枯水流量多发生在11~3月间,对其按水文年进行频率计算,其计算结果见表2-8:
表2-8 大米滩站枯水期不同频率的年径流成果表 单位:m3/s
项目 Qp QP(%) CV 0.16 Cs/Cv 20 2.5 8.98 50 7.87 80 6.84 7.95 尕曲电站坝址处多年平均枯水流量值可直接由大米滩站的计算结果推求,公式为:
Q1?F1?Q2F2
尕曲电站坝址处枯水径流计算成果见表2-9:
表2-9 尕曲坝址处枯水径流计算成果表 单位:m3/s
P(%) 项目 Qp Q 6.78 Cv 0.16 Cs/Cv 20 2.5 7.66 50 6.71 80 5.83 2.5洪水
2.5.1.暴雨特性
曲什安河洪水主要由暴雨形成,由于流域狭长,暴雨历时短,笼罩面积小,汇流时间短。该流域狭长,坡陡流急,暴雨的特点是降雨历时短、范围小、强度大、主要发生在6~9月,尤以7~8月最多,暴雨历时和汇流历时都很短。
2.5.2.洪水特性
曲什安河洪水主要由暴雨形成,即暴雨发生季节也是洪水发生季节。根据大米滩站1956~2000年实测资料统计,年最大洪峰发生在7~8月,洪水特点是暴涨暴落,峰型尖瘦,峰高量小,历时短,最短的洪水过程不足1h,洪峰的年际变化大。
2.5.3历史洪水调查
2005年10月对曲什安河历史洪水调查工作展开,工作人员赴青海省水文水资源勘测局进行水文资料了解,曲什安河较大历史洪水没有记载及文献说明。工作人员即赴兴海县进行走访调查,据当地人五十多岁老人讲70年代曾发生见过较大洪水,经分析,是1972年大洪水,已在实测系列内,没有进行洪水测量。另河道原离村庄,且河道属
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峡谷地区,没有打听到发生过大洪水,因此,本次历史洪水调查无法确定洪峰流量。
2.5.4设计洪水
(1)设计洪水计算
依据大米滩水文站的洪水特性,分别统计1956~2000年最大洪峰流量系列和24h洪量、72h洪量系列。将统计的上述系列进行数理统计分析,先矩法初步估计参数,经验频率采用期望公式,频率曲线采用P—Ⅲ型曲线,着重考虑中上部较大洪水点据与曲线的配合情况。1972年洪水最大为657m3/s,经过对照邻近流域同期洪水和区域洪水的调查结果,以及参考历史洪水调查人员记录,确定此值为五十年一遇的洪水,远大于一般洪水,因此按特大值处理,选取合适的CV,CS/CV值进行适线。曲什安河大米滩水文站设计洪水成果见表2-10。
表2-10 曲什安河大米滩水文站设计洪水成果表
Cs项 目 均值 Cv / Cv 洪峰 流量 (m/s) W24h (10m) W72h (10m) 43433设计洪水成果P(%) 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 3.3 5 10 20 262 0.42 3 983 964 856 801 747 671 613 554 510 473 409 343 1624 0.40 3 6090 5684 5262 4753 4434 4157 3671 3331 3079 2865 2495 2095 4025 0.40 3 15094 14088 13041 11006 10988 10304 8631 7881 7323 6848 6022 5192 9
10000100010002001005020105 重 现 期( )5102050100500200010000黄河900流域大米滩站洪峰流量曲什安河站水系频率曲线800均值 262.00Cv0.420Cs/Cv3.00700N =n =5040a =l =10600立方米/秒50040030020010000.010.10.20.512510203040506070809095989999.899.9599.99频率P(%)图2-6 大米滩站洪峰流量频率曲线 100001000010002001005020105 重 现 期( )5102050100500200010000黄河9000流域大米滩站24h洪量曲什安河站水系频率曲线8000均值 1624.33Cv0.400Cs/Cv3.007000N =n =42a =l =6000万立方米5000400030002000100000.010.10.20.512510203040506070809095989999.899.9599.99频率P(%)图2-7 大米滩站24h洪量频率曲线 10
100002000010002001005020105 重 现 期( )5102050100500200010000黄河18000流域大米滩站72h洪量曲什安河站水系频率曲线16000均值 4025.12Cv0.400Cs/Cv3.0014000N =n =42a =l =12000万立方米10000800060004000200000.010.10.20.512510203040506070809095989999.899.9599.99频率P(%)图2-8 大米滩站72h洪量频率曲线 (2)设计洪水成果的合理性分析
经对大米滩站洪峰流量及不同时段洪量的频率及分析成果比较,可以发现洪量的均值及设计值随历时增加而逐渐增大,不同历时洪量的频率曲线,点绘在同一张频率纸上未出现交叉现象。
与以往成果比较,初设阶段曲什安河流域2000年至今没有发生较大洪水,因此系列延长后对均值基本没有影响,只是系列更有代表性了。所以经综合考虑,本阶段设计洪水成果仍采用可研阶段的设计成果。
(3)坝址设计洪水
尕曲电站坝址处控制流域面积为4938 km2,设计洪水根据大米滩站的设计洪水计算结果推求,按照面积比推求:
Q1?F1?Q2F2
计算得尕曲电站坝址处多年平均洪峰流量223m3/s。
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表2-11 尕曲电站坝址处设计洪水成果表
设计洪水成果 项 目 0.01 洪峰流量(m/s) W24h(10m) W72h(10m) 434330.02 823 0.05 731 0.1 682 4050 0.2 637 3784 9377 0.5 573 3548 8793 1 522 3128 7354 2 472 2838 6715 3.3 435 2623 6239 5 403 2441 5834 10 348 2126 5131 20 293 1788 4431 839 5197 4851 4491 12881 12023 11129 9393 (4)厂房处设计洪水 厂房处控制流域面积5534km2,根据大米滩设计洪水成果按照面积比推求厂房处设计洪水,公式为:
Q1?F1?Q2F2
计算得尕曲厂房处设计洪水成果见下表:
尕曲电站厂房处设计洪水成果表
频率 洪峰流量(m/s) 30.5% 655 1% 586 2% 530 5% 452 10% 391 20% 328 (5)设计洪水过程线 通过对曲什安河洪水规律的分析,本次计算选择了1976年和1972年两次实测长历时大洪水分析比较选择典型年,经分析1976年洪水过程对工程最不利,所以选用1976年洪水过程作为典型洪水过程,以同频率的设计洪峰流量和各时段的设计洪量控制、同频率放大。倍比计算公式见表2-12,对于在相邻两种时段的衔接处洪水过程线出现的突变现象,根据各时段水量平衡原则予以修正。坝址设计洪水过程线放大倍比见表2-13、坝址处洪水过程线见表2-14。
表2-12 设计洪水过程线放大倍比计算公式表
倍比 K1 K2 K3 计算公式 Qmp/Qm W24p/W24h (W72p—W24p)/(W72h—W24h) 备 注 Qmp,Qm为设计和实测的洪峰流量 W24p,W24h为设计和实测的24h洪量 W72p,W72h为设计和实测的72h洪量 表2-13 坝址设计洪水过程线放大倍比表 倍比 k1 k2 k3 20% 0.76 0.56 0.70 10% 0.90 0.66 0.97 5% 1.04 0.76 1.10 2% 1.22 0.88 1.26 1% 1.35 0.97 1.37 0.2% 1.65 1.18 1.81 0.1% 1.77 1.26 1.73 0.05% 1.89 1.40 2.15 0.02% 2.13 1.51 2.32 0.01% 2.17 1.62 2.49 12
表2-14 坝址处设计洪水过程表 单位:m3/s
月 日 7月 28 29 30 时间 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 典型 过程 109 124 138 153 168 185 190 226 263 292 270 239 215 196 194 191 106 210 234 259 306 324 333 342 365 376 386 373 345 302 266 234 200 105 169 163 163 设计洪峰流量(修匀后) 20% 77 87 97 108 118 130 139 159 185 205 190 168 151 138 137 134 131 132 130 144 170 180 185 190 203 209 293 208 192 168 168 165 141 130 119 115 115 10% 106 121 134 149 164 180 193 220 256 284 263 233 209 191 189 186 181 172 155 171 203 214 220 226 242 249 348 247 228 200 218 228 195 180 165 159 159 5% 120 136 152 168 185 203 218 249 289 321 297 263 236 216 213 210 205 195 178 197 233 246 253 260 277 286 403 283 262 230 247 257 220 203 186 179 179 2% 137 156 173 192 211 232 249 284 331 367 339 300 270 246 244 240 234 225 207 229 270 286 294 302 323 332 472 330 305 267 285 294 251 232 212 205 205 1% 149 170 189 210 230 253 271 310 360 400 370 327 295 268 266 262 255 246 228 252 298 316 324 333 355 366 522 363 336 294 312 321 274 253 232 223 223 0.2% 198 225 250 277 305 335 359 410 477 529 490 433 390 355 352 346 337 314 276 305 360 382 392 403 430 443 637 439 406 356 398 424 363 335 306 296 296 0.1% 189 215 239 265 291 320 343 391 455 506 468 414 372 339 336 331 322 314 295 327 386 409 420 431 460 474 682 470 435 381 398 405 346 320 293 282 282 0.05% 0.02% 0.01% 235 267 297 329 361 398 426 486 566 628 581 514 463 422 417 411 400 373 327 362 428 453 466 478 510 526 731 522 482 422 472 503 430 398 364 351 351 253 288 321 356 391 430 460 525 611 679 628 556 500 456 451 444 432 403 353 391 462 489 503 517 551 568 823 563 521 456 510 544 465 430 393 379 379 271 309 344 381 418 461 493 563 655 727 673 595 536 488 483 476 463 431 379 419 495 524 539 553 591 608 839 604 558 489 546 583 498 461 421 406 406 13
900800700600500洪峰流量(m3/s)40030020010000481216202448121620244812162024
P=10%P=5%
P=0.2%P=0.05P=0.02%P=1%时间(28/7-30/7)(h)图2-9 尕曲电站坝址处设计洪水过程线
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2.5.5坝址处施工截流流量计算
施工期间,考虑到北方河流的季节性特性,每年10月份以后,即进入枯水期,有利于进行施工截流。进入枯水期流量明显减小,但是具体截流日期的确定与施工期安排很有关系,截流时间越向后推迟截流流量越小,但同时施工期也被压缩,截流时间提前,施工期延长但截流流量就会增大,从而增加截流的困难和费用,因此本次水文分析计算截流流量时共选择了9月、10月、11月三个假设的截流月份进行截流流量计算,以便由水工设计人员根据施工组织安排选择确定最佳的截流日期。
根据大米滩站1956~2000年每年9~11月份逐月月平均流量资料,对每个月的资料系列分别进行频率计算,由此计算结果利用面积比推求坝址处截流流量成果。计算结果及采用参数见表2-15。
3 表2-15 大米滩站9~11月份逐月平均流量计算成果表 单位:m/s
项目 均值 9月份 10月份 11月份 43.6 25.2 13.2 Cv 0.65 0.45 0.28 Cs/Cv 3.0 3.0 3.0 2 126 55.6 22.3 3 114 51.8 21.3 5 100 47.0 20.0 10 81 40.3 18.1 20 61 33.2 16.1 统计参数 不同频率设计值P(%) 尕曲电站坝址处截流流量流量值可直接由大米滩站的计算结果推求,尕曲电站坝址处截流流量计算成果见表2-16:
表2-16 尕曲电站坝址处截流流量计算成果表 单位:m3/s
月份 2 9月份 10月份 11月份 107 47.0 18.9 3 96.4 43.8 18.0 5 84.6 39.7 16.9 10 68.5 34.1 15.3 20 51.6 28.1 13.6 不同频率设计值P(%) 2.5.6施工分期洪水
根据水文分期洪水计算结果,曲什安河流域洪水年内变化规律比较明显,分期洪水的起讫时间是根据流域洪水的季节性变化规律而定,结合统计分析,各年最大或偏大洪水集中在5~9月份,10~4月份洪水则相对较小。为了施工导流洪水分析的方便,取10~4月份和11~3月份两个枯水期分别进行计算,曲线采用P-III型,参数采用优化值,根据相应计算结果分析得到大米滩站10~4月份、11~3月份分期设计洪水的成果见下表2-17,尕曲电站坝址10~4月份、11~3月份分期设计洪水的成果见下表2-18。
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表2-17 大米滩站分期设计洪水成果表 单位:m3/s
分期洪峰流量 频率P 0.2% 0.33% 0.5% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20% 10~4月 80.6 75.4 71.1 63.9 56.6 51.2 46.9 39.5 32 11~3月 63.8 58.6 54.4 47.3 40.3 35.3 31.4 24.9 18.8 表2-18 尕曲电站坝址分期设计洪水成果表 单位:m3/s
分期洪峰流量 频率P 0.2% 0.33% 0.5% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20% 10~4月 68.8 64.3 60.7 54.5 48.3 43.7 40.0 33.7 27.3 11~3月 54.4 50.0 46.4 40.4 34.4 30.1 26.8 21.3 16.0 2.6尕科河
根据工程设计,本次设计需考虑支流尕科河径流和洪水,尕科河汇入口位于坝址与厂房之间,根据1:10万地形图量得,尕科河流域面积595.7km2,河道长44km,平均比降为2.6%。
2.6.1尕科河设计径流
尕科河没有水文站,属无资料地区,对于无资料地区,年径流计算主要通过径流深等值线法、年径流系数法、水文比拟法和经验公式法等四种方法计算。本次设计尕科河流域面积较小,不适合采用《青海省水文手册》临近流域经验公式推求,因此本次计算仅采用前三种方法计算尕科河径流,结合当地实际调查的水量情况,合理确定尕科河径流量。
(1)径流深等值线法
根据《青海省水资源评价报告》曲什安河流域多年平均径流深,尕科河多年平均径流深为H=138mm,由下式计算多年平均流量为:
W=H×F×1000=138×595.7×1000=8221×104m3
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则尕科河引水口以上多年平均径流量为8221×104m3,多年平均流量为2.61m3/s。 (2)径流系数法
根据《青海省水资源评价报告》青海省1956~2000年降雨量等值线图查得,尕科河引水口以上流域中心处多年平均降雨量为330mm,由《青海省水文手册》多年平均年径流系数等值线图查得尕科河引水口以上径流系数a=0.3,由上式计算:
W=F×P×a×1000=595.7×330×0.3×1000=5897×104m3
则尕科河引水口以上多年平均径流量为5897×104m3,多年平均流量为1.87m3/s。 (3)水文比拟法
尕科河属曲什安河支流,曲什安河设有大米滩水文站,两地为相同流域,气候相近,流域植被、土壤等下垫面条件相似的地区,故选取大米滩水文站作为参证站。
尕科河引水口处和大米滩站两地集水面积相差较大,依据《水利水电工程水文计算规范》SL248-2002要求,当设计站与参证站集水面积超过15%时,应考虑区间和设计依据站以上流域降水、下垫面条件的差异,综合修正工程地址的径流量。尕科河与参证站下垫面条件基本相同,因此采用降雨修正工程地址的径流量。
Q设=Q参×(P设/P参)×(F设/F参)
尕科河引水口以上流域中心和大米滩站两地的平均降水量分别为330mm、307.2mm,则引水口处多年平均流量为2.81m3/s,多年平均径流量为8862×106m3。 (4)尕科河径流成果合理性分析及确定
尕科河径流的计算采用了径流深等值线法、径流系数法和水文比拟法三种方法,计算结果对照见表2-19。
表2-19 引水口处多年平均流量成果表
计算方法 多年平均流量(m/s) 3径流深等值线 2.61 径流系数法 1.70 水文比拟法 2.81 采用 2.81 由上表可知,径流深等值线法和水文比拟法的结果比较接近。径流系数法采用《青海省水资源评价报告》和《青海省水文手册》成果查图,由多年平均降雨量和径流系数等值线图查得相应数值,《青海省水文手册》资料系列短,仅到1973年,推算的设计径流误差较大,所以不采用。
径流深等值线法和水文比拟法计算结果相差不大,经实地调查踏勘,径流深等值线法和水文比拟法计算成果与尕科河实际径流状况相符,水文比拟法是以降雨修正面积差
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距,采用具有较长径流系列资料的同流域大米滩站作为参证站,计算成果比较合理。
根据水量平衡原理,尕曲电站坝址与大米滩水文站集水面积相差848km2,区间径流量为11668×104m3,则区间径流深为138mm。尕科河流域面积为595.7 km2,多年平均流量为2.81 m3/s,多年平均径流量为8862×106m3,多年平均径流深为149mm。可以看出上游多年平均径流深大于下游水文站多年平均径流深,符合一般河流规律,尕科河是坝址与水文站之间唯一较大沟道,尕科河径流量占区间来水量的76%,说明设计成果符合流域水量平衡,计算成果合理。 (5)设计年径流及其年内分配
根据参证站大米滩水文站径流参数, Cv=0.30,Cs/Cv=2.5,计算尕科河引水口处不同频率的设计流量成果见表2-20。
表2-20 尕科河引水口处设计流量成果表 单位:m3/s
P(%) 引水口处设计流量 多年平均流量 2.81 20% 3.48 50% 2.70 80% 2.14 尕科河引水口处设计径流的年内分配采用大米滩水文站不同频率设计年径流典型年的分配比例,计算尕科河引水口处设计径流年内分配成果见表2-21。
表2-21 尕科河引水口处设计径流年内分配表
P 项目 年内比例(%) 36 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 年值 12.6 13.5 9.92 21.6 8.34 4.21 2.32 1.81 1.67 2.35 4.33 17.4 100 P=20% 设计径流量(万m) 1380 1483 1089 2366 915 462 254 199 184 258 476 1908 10975 设计流量(m/s) 年内比例(%) 335.33 5.54 4.07 9.13 3.42 1.78 0.95 0.74 0.76 0.96 1.83 7.12 3.48 15.6 29.8 15.7 9.08 6.59 4.25 2.69 1.58 1.68 2.51 4.35 6.39 100 P=50% 设计径流量(万m) 1329 2535 1335 773 561 362 229 134 143 214 370 544 8515 设计流量(m/s) 年内比例(%) 335.13 9.47 4.98 2.98 2.10 1.40 0.85 0.50 0.59 0.80 1.43 2.03 2.70 18.2 27.9 9.91 10.1 6.31 3.91 2.55 2.20 2.07 3.15 4.97 8.45 100 P=80% 设计径流量(万m) 1231 1886 669 679 426 264 172 149 140 213 335 570 6749 设计流量(m/s) 34.75 7.04 2.50 2.62 1.59 1.02 0.64 0.56 0.58 0.79 1.29 2.13 2.14 2.6.2尕科河设计洪水
由于尕科河属无资料地区,无资料地区一般采用洪峰模数法、经验公式法和推理公式法计算设计洪水,根据以上三种方法计算成果,合理确定尕科河设计洪水。
(1)洪峰模数法
由《青海省水文手册》中不同频率洪峰流量模数等值线图查得,尕科河200年一遇
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洪峰流量模数为1.5,百年一遇洪峰模数为1.4,五十年一遇洪峰流量模数为1.3,二十年一遇洪峰流量模数为1.0,根据洪峰流量计算公式:
Qm=M·F0.6
公式中:M—不同频率洪峰流量模数;
F—流域面积(km2);
推求尕科河设计洪峰流量成果见表2-22:
表2-22 设计洪峰流量成果表 单位:m3/s P(%) M 设计洪峰流量 0.5% 1.5 106 1% 1.4 99.1 2% 1.3 92.0 5% 1.0 70.8 (2)经验公式法 根据《青海省水文手册》中年最大流量~流量面积经验公式相邻流域(隆务河流域经验公式)计算库区所在沟道设计洪水,结果见表2-23:
表2-23 设计洪峰流量成果表 单位:m3/s P(%_) 0.2% 0.410.33% 0.410.5% 0.411% 0.422% 0.423.33% 0.425% 0.4310% 0.43经验公式 Q=13.5×F Q=12.8×F Q=12.0×F Q=11.1×F Q=9.7×F Q=9.1×F Q=8.4×F Q=6.9×F 设计洪峰流量 185 176 165 162 142 133 131 108 注:p=0.33%、3.33%的设计洪水为直线内插法计算而得。 (3)推理公式法
从《暴雨洪水图集》中查出水库上游流域中心处的H1、CV1、H3、CV3、H6、CV6、H24、CV24值,按CS=3.5CV计算出H24p,H6p,H3p和H1p,如下表2-24:
表2-24 点设计暴雨计算表 单位:mm
P(%) CV24 0.05% 0.1% 0.2% 0.33% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20% 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41 Kp 3.3 3.11 2.88 2.72 2.35 2.12 2 1.8 1.55 1.29 H24p H24 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 H24p 92 87 81 76 66 59 56 50 43 36 CV6 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 Kp 4.02 3.55 3.28 3.06 2.6 2.32 2.22 1.93 1.62 1.32 H6p H6 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 H6p 80 71 66 61 52 46 44 39 32 26 CV6 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 Kp 4.8 4.2 3.83 3.55 2.96 2.58 2.39 2.1 1.72 1.34 H1p H1 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 H1p 62 55 50 46 38 34 31 27 22 17 从《暴雨洪水图集》中查得F=595.7km2时的点折算系数ηp,计算出设计暴雨,如
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下表2-25:
表2-25 面设计暴雨量计算表 单位:mm
P(%) 0.05% 0.1% 0.2% 0.33% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20% 面设计暴雨量H1P ηp 0.66 0.66 0.66 0.68 0.68 0.68 0.68 0.7 0.7 0.7 点H1P 62 55 50 46 38 34 31 27 22 17 面H1P 41.2 36.0 32.9 31.4 26.2 22.8 21.1 19.1 15.7 12.2 面设计暴雨量H6P ηp 0.66 0.66 0.66 0.68 0.68 0.68 0.68 0.7 0.7 0.7 点H6P 80 71 66 61 52 46 44 39 32 26 面H6P 53 47 43 42 35 32 30 27 23 18 面设计暴雨量H24P ηp 0.78 0.78 0.78 0.81 0.81 0.81 0.81 0.83 0.83 0.83 点H24P 92 87 81 76 66 59 56 50 43 36 面H24P 72 68 63 62 53 48 45 42 36 30 根据《青海省暴雨洪水图集》查得脑山区时程分配雨型,一小时主雨峰对齐列表计
算如下表2-26:
表2-26 不同保证率面设计暴雨时程分配表 单位:mm
控制时段(h) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19~24 合计 0.05% 0.1% 0.2% 0.33% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20% 3.1 2.0 2.7 41.2 2.6 2.6 2.1 3.8 2.7 1.6 1.7 1.3 1.2 1.1 1.2 0.3 0.5 0.4 4.0 72 3.5 1.8 2.4 36.0 2.4 2.3 1.9 4.2 3.0 1.8 1.9 1.5 1.3 1.2 1.3 0.4 0.5 0.5 3.0 68 3.2 1.7 2.4 32.9 2.3 2.3 1.8 3.9 2.8 1.7 1.8 1.4 1.3 1.1 1.2 0.4 0.5 0.4 2.0 63 3.3 1.7 2.3 31.4 2.2 2.2 1.8 4.0 2.9 1.7 1.8 1.4 1.3 1.1 1.2 0.4 0.5 0.4 0.0 62 2.9 1.5 2.1 26.2 2.0 2.0 1.6 3.6 2.6 1.5 1.6 1.2 1.1 1.0 1.1 0.3 0.4 0.4 0.0 53 2.7 1.4 2.0 22.8 1.9 1.9 1.5 3.3 2.4 1.4 1.5 1.1 1.1 0.9 1.0 0.3 0.4 0.4 0.0 48 2.5 1.5 2.0 21.1 2.0 2.0 1.6 3.0 2.2 1.3 1.4 1.0 1.0 0.9 0.9 0.3 0.4 0.3 0.0 45 2.4 1.3 1.8 19.1 1.7 1.7 1.4 2.9 2.1 1.3 1.3 1.0 0.9 0.8 0.9 0.3 0.4 0.3 0.0 42 2.2 1.2 1.6 15.7 1.5 1.5 1.2 2.7 1.9 1.1 1.2 0.9 0.9 0.8 0.8 0.2 0.3 0.3 0.0 36 1.9 1.0 1.4 12.2 1.4 1.4 1.1 2.3 1.7 1.0 1.0 0.8 0.7 0.7 0.7 0.2 0.3 0.3 1.0 30 设计净雨计算,即产流计算。 脑山区经验公式计算μ:
μ=40 tc0.25tgh(Htc/45tc)
采用试算法求解μ和tc,用μ值在设计暴雨时程分配图主雨峰处进行平割,求得设计净雨R,如下表2-27:
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表2-27 设计净雨计算表
tc P(%) (小时) (毫米) 0.05% 0.1% 0.2% 0.33% 1% 2% 3.33% 5% 10% 20% 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 41.2 36.0 32.9 31.4 26.2 22.8 21.1 19.1 15.7 12.2 0.92 0.80 0.73 0.70 0.58 0.51 0.47 0.42 0.35 0.27 0.72 0.66 0.62 0.60 0.52 0.47 0.44 0.40 0.33 0.26 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Htc Htc/45/1 tgh(Htc/45/1) t-0.25cμ (毫米/小时) 28.9 26.6 24.9 24.1 20.9 18.7 17.5 16.0 13.4 10.6 R1 R(毫米) R=∑Ri 12.2 9.5 7.9 7.3 5.2 4.1 3.6 3.1 2.3 1.6 12.2 9.5 7.9 7.3 5.2 4.1 3.6 3.1 2.3 1.6 推理公式的计算过程如下: 流域面积:F=595.7km2; 河道平均比降:J=2.6%; 河道长度:L=44km; 流域几何因素参数??LJF1/31/40.356
,经计算,θ=30.1; ,计算m=1.51;
经验性汇流参数:m=0.45θ
雨强衰减指数n采用图解法计算得n=0.30; 产流历时内的平均损失系数μ如前述。 首先按全面汇流公式计算Qm。
4??n4?n??4?0.278????m?1?nQm?0.278Sp???????F 计算公式为:4?n???????????公式中:Sp雨力,为1小时最大降雨量,本次计算取设计暴雨过程中的1小时时段
最大值;
将上述计算的参数代入公式中,计算设计洪峰流量,并根据设计洪峰成果,验算是否τ≤tc,τ的计算公式为:τ=
0.278L。
mJ1/3Qm1/4经计算,τ>tc,说明为部分汇流,因此按部分汇流公式计算Qm值。部分汇流的
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?FJ1/3?Qm?mR?公式为: tc?L??4/3。
根据推理公式法的计算公式和计算步骤,由前述计算的坝址处的设计暴雨成果、时程分配过程成果和设计净雨成果,计算得不同保证率的设计洪峰流量成果见表2-28:
表2-28 不同频率设计洪峰流量成果表 单位:m3/s
P(%) Qm 0.05% 312 0.1% 221 0.2% 175 0.33% 156 1% 100 2% 73 3.33% 61 5% 49 10% 33 20% 21 (4)尕科河设计洪水成果合理性分析
表2-29 设计洪峰流量成果表 单位:m3/s P(%_) 经验公式法 洪峰模数法 推理公式法 采用 1% 162 99.1 100 100 2% 142 92.0 73 73 3.33% 133 61 61 5% 131 70.8 49 49 尕科河属无资料地区,由表2-29可以看出,三种方法计算成果相差较大,洪峰模数法都是通过《青海省水文手册》查得洪峰流量模数进行设计洪水计算,由于《手册》资料系列短,查图精度不高,因此不采用。经验公式法通过相邻流域隆务河经验公式计算尕科河设计洪水,没有考虑两地气候、地形地貌及下垫面条件差异,因此经验公式计算成果不采用。推理公式法是通过降雨、地形地貌和流域下垫面等多方面因素计算设计洪水,综合考虑了流域的基本情况,经实地勘察走访,推理公式法计算的设计洪水成果符合尕科河的实际情况,因此设计洪水采用推理公式法计算成果较合理。
2.7泥沙
曲什安河上游植被条件良好,多为高山草甸和原始森林或人工林,泥沙含量少,而尕曲电站坝址下游至大米滩水文站段,该段植被条件差,为严重的水土流失区。随着黄河上游生态保护工程和各地区植树造林以及退耕还林、还草力度的加大,曲什安河流域的泥沙将逐步减少 。
根据《青海省水资源评价报告》(2006年)成果大米滩水文站实测多年平均悬移质输沙模数252t/km2,尕曲电站坝址以上植被良好,泥沙含量少,因此不能直接采用大米
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滩水文站输沙模数。由《青海省水资源评价报告》(2006年)中青海省1956-2000年多年输沙模数分区图可以看出,曲什安河中上游多年平均输沙量在100~200 t/km2之间,可研阶段尕曲电站坝址处悬移质多年平均输沙模数为137 t/km2,完全符合《青海省水资源评价报告》成果,并且符合流域实际泥沙状况。
因此本阶段泥沙仍采用可研阶段泥沙设计成果,即尕曲电站坝址处多年平均悬移质输沙量为67.7×104t,多年平均推移质输沙量为20.3×104t,则坝址处多年平均输沙量为88.0×104t。
2.8水位流量关系
水位流量关系曲线计算采用公式:Q?ACRi。实测河床比降1/200,选择河床糙率0.047,坝址及厂房水位流量关系曲线计算结果见附图2-10,图2-11,坝址水位流量关系成果表见表2-30。
表2-30 坝址水位流量关系曲线成果表
河底高程(m) 流量(m/s) 33089.1 351 3089.5 426 3089.7 465 3090.1 548 3090.7 684 3091.5 882 23
3104310231003098水位(m)3096309430923090308830863084050010001500200025003000流量(m3/s) 350040004500500055006000
图2-10 尕曲电站坝址断面水位流量关系曲线
24
2951295029492948水位(m)294729462945294429430.0200.0400.0600.0800.01000.0流量(m^3/s)1200.01400.01600.01800.02000.0
图2-11 尕曲电站厂房水位流量关系曲线
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2.9冰情
电站位于峡谷区,由于光照受河流流向和地形的影响,虽河道坡陡流急,但冰情仍比较严重。据大米滩水文站冰期资料统计,最大河心冰厚达1.12米,具体数据见下表2-31。
表2-31 大米滩站冰期特性表
项目 河心 数值 0.46~1.12 岸边 0.36~1.04 初冻 5/10~9/11 终冻 29/3~15/4 天数 143~182 开始 16/10~9/11 终止 29/3~13/4 天数 140~167 封冻 21/11~ 8/1 解冻 1/3~24/3 天数 59 ~110 最大冰厚(米) 结冰日期 (日/月) 流冰日期 (日/月) 封冻日期 (日/月) 2.10蒸发
根据大米滩水文站1980-2000年平均水面蒸发月分配成果,大米滩水文站蒸发量如表2-32。
表2-32 大米滩水文站蒸发量成果表
月份 蒸发量(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年 29.1 45.3 83.2 114.8 145.4 127.0 137.7 138.8 99.8 80.7 44.4 26.9 1073.0 2.11水情自动测报系统设计
2.11.1建设目的
尕曲电站所处地区高寒,水库为高山峡谷狭长型水库,周围无农业灌溉,城市供水等需求,项目任务主要是发电,电力输送至兴海县。因项目位于曲什安河上游,是曲什安河流域梯级规划的几个梯级电站的龙头,项目有巨大的梯级动能效益和防洪效益。为能及时掌握引水枢纽及大米滩水文站雨、水情,为工程施工及工程安全、科学调度提供及时、准确及实时数据,有必要同时甚至超前建设水情自动测报系统。
2.11.2系统建设范围及目标
根据工程施工及运行的需要,该水情自动测报系统监控范围主要是曲什安河整个流域。本次设计与可研阶段相比,为了使尕曲水库水情自动测报系统与下游梯级电站水库的水情自动测报系统衔接,联合考虑上下游电站水库水情自动测报系统设计。
目前在曲什安河流域出口处有大米滩水文站,在兴海县温泉乡南木塘有南木塘雨
26
量站。
系统建设目标:将为工程安全施工及运行科学调度,提供实时、准确的雨、水情信息,施工期及运行期均能实现30分钟内将雨、水情信息传至施工指挥部或运行管理调度中心。
2.11.3遥测站设计
(1)站网结构
根据水利部《水文自动测报系统规范》要求,结合工程实际需要,本次规划在现有水文和报汛站网的基础上,通过技术改造和设备增设实现自动测报。其网络结构为:在尕曲电站坝址处、党村电站坝址处、莫多电站坝址处和大米滩水文站布设雨、水情遥测站点,同时在盖拾干木下塘、池塘乡布设雨情遥测站,配置相应的雨量、水量自动采集设备,并将信息预处理中心置于大米滩水文站,兼集合转发站。施工期,由大米滩站信息预处理中心接收包括大米滩水文站在内的各遥测站信息后,经集合、纠错、预处理后由信道介质发送至施工指挥部;工程运行期,大米滩预处理中心功能不变,可将施工指挥部接收处理系统移至工程管理调度中心或相关部门。
(2)站点设备配置
根据自动测报系统功能需求,各遥测站点水位、雨量信息应能自动采集,并具有流量信息的人工置数功能及PSTN或短波通信接口,据此,各遥测站点设备配置如下:
尕曲电站坝址:配置超声波水位计和翻斗式雨量计各一套;配备一套YC—99数据采集人工置数固态存储控制终端,配套构成水位、雨量自动数据采集仪;配备太阳能电源设备一套;相应建设设备用房。
党村电站坝址:同尕曲电站。 莫多电站坝址:同尕曲电站。
大米滩水文站:信息自动采集设备同尕曲电站布设,同时作为集合转发站和巡测基地,配备计算机接收预处理系统和水文巡测车一辆,用于巡测大米滩站断面流量和维护雨量站设备。
盖拾干木下塘、池塘乡、南木塘雨量站:雨量观测场设置在居民院内,委托管理,配置翻斗式雨量计一套和YC—99,配套构成雨量自动数据采集仪。
2.11.4通信网络系统组成及工作体制
(1)系统组成
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通信系统由发终端、发信机、信道、收信机、收终端五部分组成。发终端是将采集到的雨、水情信息转变为电信号,进行数据编码和信道编码,成为发信机可发送的基带信号,发信机将基带信号调制、放大后,通过某种信道发送,收信机是将通过信道接收的信号转变为基带信号,送入收终端,而后由收终端解调、译码后得到原始雨、水情信息。如下图2-12。
发终端
发信机 信 道 收信机 收终端 抗干 扰 图2-12 通信网络系统组成
(2)工作体制
根据水利部《水文情报预报拍报办法》及工程实际需要,将该系统设计为由自报式和查询——应答式两种遥测方式组成的混合式工作体制。
2.11.5信道设计
根据系统目标及各遥测站点实际情况,本系统设计为自适应短波电台通信为主,程控电话通信为辅的通信信道,具体信道设计如下图2-13、图2-14:
避雷器 RF-9000 水位计 YC-99
图2-13 短波通信设备配置图
雨量计
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图2-14 PSTN程控电话通信设备配置图
尕曲电站坝址处、党村电站坝址处、莫多电站坝址处至集合转发站(大米滩站信息预处理中心)均采用短波信道,如图2-13;、盖拾干木下塘雨量站、池塘乡雨量站和南木塘雨量站至集合转发站采用PSTN信道,如图2-14;大米滩水文站至集合转发站因地理位置同在一处,为节省投资,采用超短波通信信道;此外为保证信息传输的可靠性和时效性,集合转发站至施工指挥部或工程管理中心采用短波及PSTN两种信道互为备份。
雨量计 YC-99 水位计 MODEM PSTN 避雷器 电话机 2.11.6电源设计
尕曲电站坝址处、党村电站坝址处、莫多电站坝址处、盖拾干木下塘雨量站、池塘乡雨量站、南木塘雨量站、大米滩水文站断面处采用太阳能电池供电;集合转发站采用交流电和太阳能互为备份。
2.11.7投资估算
(1)编制依据
①电子工业部电子计(1996)211号文《电子工程建设概算编制办法和费用定额》。 ②水利部水建(1998)15号文《水利水电工程概(估)算费用构成及计算标准》。 ③青海省水利厅(1998)《青海省水利水电工程概(估)算费用构成及计算标准》。 ④中华人民共和国水利部(2002)《水文基础设施建设及技术装备标准》。 (2)编制说明
项目费用由建筑工程、机电设备及安装工程、临时工程、其他工程费用及预备费构成。临时工程按建安费的10%计算,其他费用中的建设管理费、工程监理费、勘测设
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计费分别按建安费的1.5%、0.5%、3%计算。由于工程材料主要以市场调查价为主,所以未考虑价差预备费,只考虑了基本预备费,按建安费的5%计算。
经估算,综合流域规划水情自动测报系统规划投资285.08万元。其中遥测站投资114.71万元,通信传输投资120.09万元,施工指挥部或工程管理中心系统集成投资50.28万元。具体见附表1~3。
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附表1 遥测站投资估算表 单位:万元
站名 项目 一 建筑工程 (一) 雨量观测 1 新建观测场(或改造) 尕曲电党村电站莫多电站大米滩水站坝址 9.9 0.5 0.5 0.4 0.4 9 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 3.5 3 0.5 1.55 0.43 0.23 0.08 0.12 — 0.78 0.78 — 18.26 坝址 9.9 0.5 0.5 0.4 0.4 9 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 3.5 3 0.5 1.55 0.43 0.23 0.08 0.12 — 0.78 0.78 — 18.26 坝址 9.9 0.5 0.5 0.4 0.4 9 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 3.5 3 0.5 1.55 0.43 0.23 0.08 0.12 — 0.78 0.78 — 18.26 文站 9.9 0.5 0.5 0.4 0.4 9 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 3.5 3 0.5 1.55 0.43 0.23 0.08 0.12 — 0.78 0.78 — 18.26 盖拾干 木下塘 6.3 0.5 0.5 5.4 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 1.19 0.6 0.18 0.06 0.36 — 0.6 0.6 — 13.89 池塘乡 南木塘 6.3 0.5 0.5 5.4 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 1.19 0.6 0.18 0.06 0.36 — 0.6 0.6 — 13.89 6.3 0.5 0.5 5.4 5.6 2.1 0.2 1.4 0.5 1.19 0.6 0.18 0.06 0.36 — 0.6 0.6 — 13.89 合计 57.3 3.5 3.5 1.6 1.6 52.2 39.2 14.7 1.4 9.8 3.5 14 12 2 9.77 3.52 1.46 0.5 1.56 0 4.92 4.92 0 114.71 (二) 水位观测 1 水位计台(杆) (三) 站房建设 二 机电设备及安装工程 (一) 雨量观测 1 2 3 翻斗式雨量计 YC-99 传输线路 (二) 水位观测 1 2 超声波水位计 传输线路 三 临时工程 四 其他费用 1 2 3 4 建设管理费 工程监理费 勘测设计费 其他 五 预备费 1 2 基本预备费 价差预备费 投资合计 31
附表2 通信设备投资估算表 单位:万元
站名 项目 一 仪器设备费 (一) 短波通信 1 2 3 4 5 6 7 8 RF-9000短波电台 短波宽频带天线 天线避雷器 天线支架 计算机系统 系统软件 接地保护 基地水文巡测车 尕曲电站党村电站莫多电站大米滩水坝址 13.22 5.35 4.8 0.12 0.08 0.15 — — 0.2 — — — — 2.6 5.27 1.39 2.29 0.64 0.21 0.01 0.42 0 17.54 坝址 13.22 5.35 4.8 0.12 0.08 0.15 — — 0.2 — — — — 2.6 5.27 1.39 2.29 0.64 0.21 0.01 0.42 0 17.54 坝址 13.22 5.35 4.8 0.12 0.08 0.15 — — 0.2 — — — — 2.6 5.27 1.39 2.29 0.64 0.21 0.01 0.42 0 17.54 文站 48.22 40.35 4.8 0.12 0.08 0.15 1.5 1.5 0.2 32 — — — 2.6 5.27 1.39 2.29 0.64 0.21 0.01 0.42 0 52.54 盖拾干 木下塘 5.53 5.35 4.8 0.12 0.08 0.15 — — 0.2 — 0.18 0.1 0.08 — 2.3 0.76 0.38 0.34 0.11 0.01 0.22 0 7.01 池塘乡 南木塘 合计 5.53 5.35 4.8 0.12 0.08 0.15 — — 0.2 — 0.18 0.1 0.08 — 2.3 0.76 0.38 0.34 0.11 0.01 0.22 0 7.01 0.38 0.2 — — — — — — 0.2 — 0.18 0.1 0.08 — 2.3 0.27 0.13 0.13 0.04 0.01 0.08 0 0.91 99.32 67.3 28.8 0.72 0.48 0.9 1.5 1.5 1.4 32 0.54 0.3 0.24 10.4 27.98 7.35 10.05 3.37 1.1 0.07 2.2 0 120.09 (二) PSTN通信 1 2 有线Modem 电话避雷器 (三) 超短波通信 (四) 电源设备 二 安装调试费 三 运杂费 四 其他费用 1 2 3 4 建设管理费 工程监理费 勘测设计费 其他 投资合计 32
附表3 施工指挥部或工程管理中心系统集成网络及其它设备配置估算表 单位:万元
序号 一 设备名称 设备费 主要性能 IBM NF5600 61Y(加装3个18G SCSI硬盘) 10/100M自适应, 2 交换机 24个RJ45端口 4同步口,8异步口,一个局域网口 IBM Netvista TEC 2.58 1 2.58 单 价 数量 合 计 40.68 1 服务器 6 1 6 3 路由器及附设 6.5 1 6.5 4 微机工作站 1.5 2 3 包括专线初装费, 5 与公网连接设备 Moden,当年线路维护费等 3 1 3 6 打印机 激光A3 网管系统 网管软件 1.5 0.9 0.5 1 0.5 2 1.8 0.6 0.8 1.5 3.5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.5 0.9 0.5 1 0.5 2 1.8 0.6 0.8 1.5 3.5 5 4.8 2.4 2.4 7 8 网管及操作系统 操作系统 网络附设 网络安全系统 中文Window NT4.0 网卡 RJ45头 网络工具 数据库系统软件 数据库软件 Unixware VB7.0 开发工具 VC++6.0 安装培训费 应用软件 软件开发费 9 软件系统 11 二 三 四 投资合计 机房环境改善和测试仪表等 安装调试费(10%) 运杂费(5%) 其他费(5%) 50.28
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目 录
2.1流域概况 .................................................. 1 2.2气象 ...................................................... 1 2.3.水文基本资料 .............................................. 2 2.4径流 ...................................................... 2
2.4.1径流的时空分布 .................................................. 2 2.4.2.参证站年径流量 .................................................. 2 2.4.3参证站设计年径流年内分配 ........................................ 5 2.4.4坝址处设计年径流及其月分配 ...................................... 5 2.4.5河道基流流量分析 ................................................ 7 2.4.6枯水径流 ........................................................ 8
2.5洪水 ...................................................... 8
2.5.1.暴雨特性 ........................................................ 8 2.5.2.洪水特性 ........................................................ 8 2.5.3历史洪水调查 .................................................... 8 2.5.4设计洪水 ........................................................ 9 2.5.5坝址处施工截流流量计算 ......................................... 15 2.5.6施工分期洪水 ................................................... 15
2.6尕科河 ................................................... 16
2.6.1尕科河设计径流 ................................................. 16 2.6.2尕科河设计洪水 ................................................. 18
2.7泥沙 ..................................................... 22 2.8水位流量关系 ............................................. 23 2.9冰情 ..................................................... 26 2.10蒸发 .................................................... 26 2.11水情自动测报系统设计 .................................... 26
2.11.1建设目的 ...................................................... 26 2.11.2系统建设范围及目标 ............................................ 26
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2.11.3遥测站设计 .................................................... 27 2.11.4通信网络系统组成及工作体制 .................................... 27 2.11.5信道设计 ...................................................... 28 2.11.6电源设计 ...................................................... 29 2.11.7投资估算 ...................................................... 29
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