电站蓄水后的水位库容关系曲线的测量及精度验证

【摘 要】孟洲坝电站建成后，对韶关市区的防洪起着举足轻重的作用，特别是在洪水期间对市区水位的影响更为敏感。文章对电站蓄水后如何测定一条比较准确的水位～库容曲线，测定后如何验证其精度作了探讨。

【关键词】蓄水后的电站；库容关系曲线；测量及精度验证

一、验证的目的

孟洲坝电站距市区仅12.6km，因此孟洲坝电站的蓄放直接影响市区水位的变化，特别是在洪水期间对市区的影响更为敏感。因此，在防洪调度上需要掌握洪水来水量及泄水量的变化之外，还要掌握蓄水变量，才能满足市区防洪决策及提高发电量的要求。为此，测定一条准确的水位～库容曲线作为分析研究蓄水量的变化对市区防洪的影响是十分必要的。但是，孟洲坝的库区地形复杂，回水范围也较难确定，在测量上做到准确是十分困难的，所以测定之后，通过其他途径进行验证其精度显得更为必要。

二、基本情况

孟洲坝水电站于1996年12月建成，电站位于韶关市下游12.63km，坝址以上集水面积14720km2，占北江流域面积的31.5%。

孟洲坝电站属径流式电站。大坝两边为土坝、中部为混凝土重力坝。坝体、泄洪闸、厂房、挡水坝及通航建筑物挡水部分属3级永久性建筑物。上述建筑物除大坝以外采用50年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核。大坝则采用50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。

电站正常蓄水位为52.50m。装有4台发电机，其中有两台1.3万kw，有两台为1.1万kw，总装机容量为4.8万kw，单机放水流量为240m3/s。设计水头5.3m，最大水头8m，最小水头3m，平均加权水头6.3m。泄洪闸共12个，总宽230m，每孔净宽14m。

三、测量及计算

（一）测量范围

河段全长26.2公里。测量范围下至坝址，上至浈江及武江的回水末端上游200～300米处。回水末端的圈定标准是以正常蓄水位52.50米为准，回水末端的确定方法是在水位接近正常蓄水位时，派人乘机动船沿河勘察，确定武江的回水末端在转水坝村处，浈江的回水末端在腊石坝附近。

（二）水位～库容关系曲线水位变化幅度的确定

水位幅度的确定以建库前河道的正常水位为死水位，即49米起计，最高点以孟洲坝坝面高度61米为止计，变幅共12米。

（三）水库容积的测量计算方法

根据库区内横跨三江、地形变化复杂的实际情况，对不同的地形采用不同的方法：将库区分为浈、武、北江三个大范围进行测量及计算，在这个基础上分别建立浈、武、北三江的水位~库容关系曲线及孟洲坝库区内的水位~库容关系曲线，以利于将来水情分析时使用。

1.公式采用。水位在56米以下的河槽部份，体积形状比较规整，采用纵向切割法进行断面测量，断面与断面之间的间距视地形的变化情况而布设，其距离一般为200米左右。北江干流共布设断面60个，武江31个，浈江28个，各江断面由下而上顺序编号。断面与断面间的容积采用棱柱体公式即：

v1-2=[a1+(a1×a2)1/2+a2]×l/3

各江容积的计算，采用下式计算：

v1-n=v1-2+v1-3+……+vn-1～n

孟洲坝电站的总库容则为各江之综合，即：

v孟= v1浈+v武+v北

2.地图的使用。黄海标高在56米以上的漫滩部份，采用横向切割法，用等高线法进行计算。测量时，以国家测绘局在1969年航摄，1972年制图的万分之一地形图作为底图，在此基础上补充散点其容积的计算也采用棱柱体公式：

v1-2=[a1+(a1×a2)1/2+ a2] ×h/3

3.一些局部特殊地形的处理。在坝址上游右岸1.5m白芒处，地形比较低洼，占地面积1692000m2，均为耕地，沿河有高为56米左右的石砌河堤保护耕地少受洪水的淹浸，并设有排灌站，当水位为56米以下有倒灌水时，即进行抽水排放入库，所以只有库水位超过56米堤顶时，洼地才进行蓄水。因此，这一部份的容积单独测量计算，并作为加入56米以上水位级的库容处理。

在1997年4月对孟洲坝电站库容区线进行测量后，直到2001年电站腾空库容下建河堤后，才有机会利用电站重新开始蓄水的机会进行验证。

四、验证的方法和步骤

验证的方法是按水量平衡原理采用水箱法进行，具体做法是把库区当作一个有进出口的水箱。这样，只要根据2001年1月18日8：00至2001年1月24日14：00各个时刻的来水量q入及电站的泄水量q出t就可计算出库容量。具体的计算步骤如下：

（一）q入t=1.064（q长t～τ+q犁t～τ）

式中q入t为t时刻的入库流量，1.064为长坝与犁市至韶关之间的区间面积比系数，q长t~τ为t时刻减去长坝至韶关的传播时间τ（2.5小时）时的长坝流量，q犁t~τ为t时刻减去犁市至韶关的传播时间τ（2.5小时）时的犁市流量：

（二）q出t为t时刻的出库流量，由孟洲坝电站提供

（三）t时刻截留于库区的流量（q截t）用下式计得

q截t=q入t-q出t

（四）库容增量用下式计算

w增=[q截t+q截t下]/2]×（t下—t）×3600

式中:q截t为t时刻的截留流量，q截t下为t时刻下一个时段的截留流量；3600为1小时的总秒数。

（五）对应于t时刻水位的库容量wt用下式计算：

wt下=wt+w增

式中：wt为t时刻时的库容量，wt下为下一个时段的库容量，w增库容增量

五、验证的结果

按上述的方法和步骤进行计算得出结果：（见附表）

注:韶关（二）站水位为实测值，代表库区水位，48.99米处的计算库容为原测定曲线，48.99以下库容以2220减去相应的库容增量而得。

从附表可以看出用水箱法算出的各级库容与1997年实测的库容在各级水位之间的比较相差不大，最小为-0.8%，最大为5.3%，而且误差有正有负不具有系统性，因此说明原有曲线还是比较准确的。当然水位在52.63米以上暂时无法验证，但起码在一定程度上说明了原来采用的断面法测量库容还是可靠的，原曲线可供孟洲坝电站防洪调度使用。

六、结语

用简单可行的方法去验证水库的水位～库容曲线作为分析研究蓄水量的变化对市区防洪的影响是很有意义的，特别是近十年拦河建坝建电站的情况十分普遍，测定和验证一条准确的水位～库容曲线配合遥测系统来应用，无论是对防洪、科学调度和提高发电效益均有十分积极的意义。

【参考文献】

[1]长江流域规划办公室水文处．水利工程实用水文水利计算[m]．北京：水利出版社，1991.

[2]许荫椿，胡德保，薛朝阳．水力学[m]．北京：科学出版社，1990.

附表：

2001年

韶关（二）站水位（m）

库容（万m3）

入库流量（m3/s）

出库流量（m3/s）

截留流量（m3/s）

计算库容增量（万m3）

计算库容（万m3）

坝上水位（万m3）

相对偏差（%）

月

日

时分

1

18

8：00

14：00

47.84

114

45.0

69.0

20：00

47.79

125

45.0

80.0

161

19

8：00

47.77

119

45.0

74.0

333

46.95

14：00

47.77

118

45.0

73.0

159

1005

47.14

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