吉利水电站水文报告

2 水文
2.1 流域概况
洮河是黄河上游较大的一级支流，发源于甘肃、青海两省交界处的西倾山东麓，由西向东流经碌曲、临潭、卓尼、由岷县折向北流、经临洮在永靖县境内汇入黄河刘家峡水库。

洮河流域位于甘肃省东南部，流域总面积25527km2，河流全长673.1km，河源地海拔高程4260m，原河口处高程1629m，由于刘家峡水库水位的影响，实际上河口处1735m高程以下为库区，干流平均比降为2.8‰。

总落差2631m，水能资源蕴藏量较大。

根据流域自然地理状况，洮河可分为上、中、下游三个分区。

上游地区：碌曲、夏河一带，河道高程在3000m以上，干流河谷狭窄，两岸地势高峻，河道平均比降达 4.57‰。

流域植被较好，水草丰盛，水文分区上属“甘南高原草原区”。

中游地区：岷县一带，地表切割较浅。

呈高原形态，河谷宽浅，河道平均比降2.84‰。

植被较好，除局部地段外，多数地区水土流失较轻，河道高程约在2000～3000m之间，水文分区上属“甘南东部高山森林区”与“太子山林区”。

下游地区：临洮、永靖一带，河谷滩地开阔，山势低平，河道高程约在1700～2000m之间，河道平均比降2.67‰。

本地区植被较差，水土流失严重，是洮河泥沙的主要来源区。

水文分区上属“中部干旱黄土丘陵区”。

洮河流域分属两大地貌单元，即甘南高原草地和陇西黄土高原。

各地貌单元具有不同的地理特征：上游甘南高原草地地势坦荡，河流侵蚀切割较微；中游高山峡谷，区域内森林覆盖，植被良好，受地质构造影响，褶皱呈群出现，河流蜿蜒曲折，在干流上形成许多有名的峡谷，如石门峡、九甸峡、海甸峡等；下游黄土丘陵区，谷宽滩多，山势低平，植被差，水土流失严重。

拟建的吉利水电站位于洮河中游在建的峡城水电站下游约2.3km处的洮河干流上，吉利水电站距上游岷县水文站107km，距下游李家村水文站36.9km，坝轴线以上控制流域面积17361km2。

洮河流域水电站及水文站位置示意图见图2.1－1。

2.2 气象
洮河流域地处中纬度的内陆高原，属典型的大陆性气候，具有冬春长而夏秋短，气温日差较大和无霜期短的特点。

气温的地理分布随纬度的增加和海拔高程的升高而递减。

从上游至下游气候由寒冷、阴湿向温和和半干旱逐渐变化。

本地区降水量主要集中在6～9月，特别是7、8月份。

吉利水电站地处温带半干旱区，气候特征可以临洮气象站地面气候资料为代表。

临洮站平均气温7.0℃，平均最高气温14.3℃，平均最低气温1.3℃，极端最高气温34.6℃，极端最低气温－29.6℃，年降水量565.2mm，年蒸发量1259.3mm，年日照时数2437.9h，平均相对湿度67%,最大风速15m/s,平均最大风速12m/s。

临洮气象站气象要素统计表见表2.2－1。

临洮气象站气象要素统计表
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2.3基本资料情况
洮河干流自上而下设有碌曲、下巴沟、岷县、李家村、红旗等水文站。

吉利水电站河段无实测水文资料，岷县水文站和李家村水文站在水电站的上下游。

因此岷县、李家村站是吉利水电站水文分析计算的主要依据站。

洮河干流主要水文站一览表见表2.3－1。

洮河干流主要水文测站一览表
表2.3－1
2.4径流
2.4.1径流特性
吉利水电站坝址以上径流主要来源于大气降水，其中以雨水补给为主，雪水补给为辅。

全年可分为3月中、下旬至5月为春汛期，由上游冰雪水和降雨补给；6~9月为夏秋洪水期，以大面积降水补给为主，有的年份可延长至10月上旬；10~11月为夏秋平水期，以地下水补给及河槽存储量为主；12月至次年3月初为冬季枯水期，以地下水补给为主，水量小而稳定。

径流年内分配7~9月占全年径流量的比例最大约为43.5%，2月份最小。

最小流量出现在12月下旬 ~2月下旬。

2.4.2 径流系列的还原
吉利水电站年径流计算的依据站为洮河岷县站和李家村站，年径流资料统一为1947～2001年。

洮河岷县水文站以上属二阴地区，灌溉面积很少，也没有其它用水工程，实测径流即为天然径流。

李家村水文站上游有农业灌溉用水，需进行灌溉水的还原计算。

本次年径流还原1979年以前用甘肃省水资源勘测局调查成果，1980～1992年用九甸峡可研调查计算值，1993年以后用本次分析成果。

历年各月实测流量加上还原量得李家村站天然径流系列。

2.4.3 径流系列的插补延长
吉利水电站年径流计算的依据站为岷县站和李家村站，洮河干流各水文站中以李家村站系列最长，现已收集有1947～2001年（调节年度5～4月）54年年径流系列，且具有良好的代表性。

岷县站具有1957～2001年44年实测系列资料，两站同步系列建立年平均流量相关，相关关系密切，相关系数r=0.984，利用李家村站还原后的径流系列将岷县站径流系列延长至1947～2001年。

2.4.4设计年径流计算
利用岷县、李家村水文站1947～2001年（调节年度5～4月）共54年径流系列，用矩法初估参数，采用P—Ⅲ型曲线适线，求得岷县站多年平均流量为Qo=109m3/s，Cv=0.30，Cs=2.5 Cv。

李家村站多年平均流量为Qo=135m3/s，Cv=0.32，Cs=2.5 Cv。

由岷县站与李家村站年平均流量统计参数按面积直线内插得吉利水电站径流成果为Qo=122m3/s，Cv=0.31，Cs=2.5 Cv。

吉利水电站设计年径流成果见表2.4－1。

吉利水电站设计年径流成果表
表2.4—1
2.4.5径流年内分配
径流年内分配采用5～4月调节年度，按典型年的年径流量和枯水期的径流量分别接近设计频率的径流量为原则，分别选取李家村站1949～1950、1955～1956、1970～1971、1990～1991、1995～1996年为P=10%、25%、50%、75%、90%各代表年的典型年，按设计频率的年平均流量与典型年年平均流量之比值修正典型的月、日平均流量得吉利水电站各代表年的逐月、日平均流量。

吉利水电站径流年内分配成果见表2.4－2。

洮河吉利水电站径流年内分配成果表
表2.4－2
吉利水电站各代表年的逐月、日平均流量见表 2.4－3、2.4－4、2.4－5、2.4－6、2.4－7。

吉利水电站P=10%代表年逐日平均流量表
3表2.4－3
3
3表2.4－5
3
3
2.5 洪水
2.5.1 洪水特性
洮河大洪水均由长历时大面积暴雨形成，干流汛期一般都集中在5～10月，主汛期7～9月，一次洪水过程平均为7～15天，峰型以单峰为多，洪水具有峰高量大的特点。

根据洮河干流岷县、李家村、红旗三站同步实测对应洪水资料分析，上下游对应性较好，分析计算时应加以考虑。

2.5.2 历史洪水流量
有关洮河岷县、李家村水文站等河段的历史洪水已有很多部门先后进行过多次调查。

历史洪水调查资料已整编刊印于《甘肃省洪水调查资料》。

洮河干流各水文站河段历史洪水调查成果表见表2.5－1。

根据临洮县县志记载，清光绪三十年（公元1904年）黄河上游发生特大洪水，洮河干流也发生了特大洪水，岷县、临潭、临洮县志都比较详细地记载了这场洪水。

地方志上对清道光二十五年（公元1845年）洪水没有记述。

从有关水利、铁道部门所做的洮河历史洪水调查记录分析，光绪三十年（公元1904年）洪水从上游岷县到下游红旗（沟门村）都有反映，这场洪水应该是比较可靠的。

铁道部第一勘测设计院、水电部北京勘测设计院分别于1964年和1965年在沟门村水文站河段调查到清道光二十五年（公元1845年）洮河发生了特大洪水，但调查人都为同一人，况且所发生的年代久远，非本人所亲身经历，因此关于这场洪水的可靠性较低，仅为“供参考”。

根据已整编刊印的《甘肃省洪水调查资料》，1904年洪水洮河干流都有反映，系大面积降雨形成。

其次下游红旗站还调查到1909、1935年的洪水流量值。

洪水排位1845年最大其次为1904年。

李家村站虽缺1904年历史洪水调查资料，但也有相应的洪水发生。

由岷县与李家村洪峰流量相关推算得李家村1904年洪水Qm=2220m3/s，经上下游对照分析，流量偏小，故可利用红旗站与李家村站洪峰流量相关，推算得李家村1904年洪水Qm=2580m3/s。

洮河干流各水文站河段历史洪水调查成果表
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2.5.2.1（1947～2001年共55年长系列）历史洪水重现期的确定
1845年历史洪水至今已有154年，重现期可按154年考虑，由于1845洪水精度低，不加入计算，只考虑重现期，1904年调查历史洪水为首项，按1904年发生至今已有近100年，综合分析比较后，考虑1845年洪水影响，1904年洪水重现期可按77～100年的范围内考虑。

2.5.2.2（1947～1984年共38年短系列）九甸峡水利枢纽洪水分析历史洪水重现期的确定
洮河干流岷县、李家村站频率计算以1904年调查历史洪水为首项，洪水发生至计算日已有86年，考虑1845年洪水影响，1904年洪水重现期可定为按72～86年。

2.5.3 设计洪水计算（1947～2001年共55年长系列）
洮河李家村站实测年最大洪峰流量系列为1947年至今，是洮河流域实测系列最长的站，本次收集到1947～2001年共55年资料。

加入1904年历史洪水，用矩法初估统计参数，采用P－Ⅲ型曲线，用适线法，求得李家村站的洪峰流量均值为Qm=766m3/s，Cv=0.64，Cs=3.5 Cv。

李家村水文站洪峰流量频率曲线见图2－5－2。

洮河岷县站实测系列为1957～2001年，采用岷县站～李家村站同步洪峰流量相关，将岷县站洪峰流量系列延长为1947～2001年，共55年系列。

对岷县站延长后的系列加入1904年历史洪水，用矩法初估统计参数，采用P－Ⅲ型曲线，用适线法，求得岷县站的洪峰流量均值为Qm=640m3/s，Cv=0.60，Cs=3.5 Cv。

岷县水文站洪峰流量频率曲线见图2－5－1。

九甸峡、吉利水电站坝址天然情况下设计洪峰流量均值按流域面积由岷县站和李家村站双对数内插得到，Cv值按流域面积直线内插。

洮河九甸峡、吉利天然情况下的设计洪峰流量成果见下表2.5－1。

洮河干流水文站及各水电站天然情况下设计洪水成果表（长系列）
2.5.4设计洪水计算（1947～1984年共38年短系列）
洮河九甸峡的设计洪水分析计算李家村站实测年最大洪峰流量资料引用1947～1984年38年年最大洪峰流量系列。

加入1904年历史洪水，用矩法初估统计参数，采用P－Ⅲ型曲线，用适线法，求得李家村站的洪峰流量均值为Qm=810m3/s，Cv=0.66，Cs=3.5 Cv。

李家村水文站洪峰流量频率曲线见图2－5－4。

洮河岷县站实测系列为1957～1984年，采用岷县站～李家村站同步洪峰流量相关，将岷县站洪峰流量系列延长为1947～1984年，共38年系列。

对岷县站延长后的系列加入1904年历史洪水，用矩法初估统计参数，采用P－Ⅲ型曲线，用适线法，求得岷县站的洪峰流量均值为Qm=686m3/s，Cv=0.64，Cs=3.5 Cv。

岷县水文站洪峰流量频率曲线见图2－5－3。

九甸峡、吉利天然情况下设计洪峰流量均值按流域面积由岷县站和李家村站双对数内插得到，Cv值按流域面积直线内插。

洮河九甸峡、吉利天然情况下的设计洪峰流量成果见下表2.5.2。

洮河干流水文站及各水电站天然情况下设计洪水成果表（短系列）
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1993年我院完成的《九甸峡水利枢纽工程可行性研究水文分析报告》中洪水系列为1947～1984年共38年，2002年9月我院又在此基础上做了洪水的复核并增补了1985～2001年的资料，将系列延长为55年，经频率分析计算洪峰流量比93年可研成果略小，偏小幅度＜5%。

经分析后确定：洮河九甸峡水利枢纽工程的设计洪水仍采用1993年可行性研究阶段计算成果，此成果已通过有关部门的审查。

2006年1月我院完成的《莲麓、峡城水电站工程可行性研究水文分析报告》专家认为莲麓、峡城水电站设计洪水也应采用短系列分析计算并经过九甸峡水利枢纽调蓄后的下泄流量。

其理由是：九甸峡水利枢纽洪水成果已经通过有关部门可研、初设审查，另外九甸峡水利枢纽也已在开工建设当中，采用调洪后的设计值合理，为了保持与九甸峡、莲麓、峡城水电站成果的一致，吉利水电站的设计洪水仍然采用短系列计算的成果，即资料系列1947～1984年共38年。

2.6 洪水的地区组成
由于九甸峡水利枢纽具有一定的调洪能力，所以吉利水电站将受上游九甸峡的调蓄影响。

九～吉区间没有大支流汇入，几个小支流的汇入对干流洪水影响甚微。

2.6.1 设计洪水地区组成分析
由《甘肃省暴雨洪水图集》绘制的“洮河流域年最大72h点雨量等值线图”知洮河流域暴雨量分布比较均匀，大部分地区72h点雨量在55mm左右。

洮河上游有一大于60mm的大范围高值区，下游支流广通河源头太子山一带有一90mm的高值区，其余地区暴雨分布也都分布比较均匀，下游最小也在45mm以上。

洮河干流岷县、李家村、红旗站都有实测洪水资料，尤以李家村站系列最长（1947～至今）从岷县、李家村、红旗站实测大洪水统计资料分析，各水文站大洪水同步出现的机会也较多；在实测洪水系列中，以1978年9月与1964年7月二次洪水较大，这二次洪水在洮河各水文站同步出现。

从历史洪水调查资料来看，岷县、李家村、红旗站河段都调查到1904年洪水；李家村岷县两站洪峰流量同步系列相关，相关关系较好，相关系数r=0.984。

由此可见：洮河干流上下游站洪峰流量相关关系密切。

九甸峡～吉利区间洪水对干流影响甚微。

2.6.2 上游水库调蓄影响下的设计洪水
吉利水电站的设计洪水地区组成本次采用“同频率法”，即上游九甸峡枢纽洪水与吉利水电站洪水同频率，区间为相应洪水，再按各自的洪峰放大同一典型洪水，区间洪水根据水量平衡原则计算而得。

2.6.3 调洪计算
（1）九甸峡洪水调度基本原则
九甸峡水库初设阶段初拟的洪水调度基本原则：确保工程自身的安全，并在涨水过程中下泄流量尽可能接近入库流量，当入库洪水流量大于2560m3/s（三孔泄洪闸门全部打开，在库水位为2199m对应的最大下泄流量）时，三孔泄洪建筑物全部打开，使水库水位保持在汛限水位2199m。

（2）考虑九甸峡控制泄量
当入库流量小于200年一遇洪水最大洪峰流量2930m3/s时，九甸峡控制最大下泄流量2650m3/s，对200年一遇洪水进行调洪演算，得到水库最高库水位为2200.31m，当入库流量大于200年一遇最大洪峰流量2930m3/s，小于500年一遇最大洪峰流量3420m3/s，九甸峡控制下泄流量2900m3/s，对500年一遇洪水进行调洪演算，得到最高库水位为2202.22m。

洮河吉利电站受九甸峡水利枢纽调蓄影响后设计洪峰流量见下表2.6－1。

洮河吉利水电站受上游调蓄影响后设计洪峰流量成果表
表2.6－1
2.6.4 分期设计洪水
洮河流域5～6月份由于气温升高，冰雪融水增多，偶有春汛发生；7～9月，降雨集中，多发洪水，为主汛期；10月为过渡期；12～翌年4月降雨稀少，基本为地下潜水补给，为枯水期。

吉利水电站分期洪水分析计算依据站为洮河岷县站和李家村站。

根据施工要求，吉利水电站施工洪水按分期划分，主汛期7～9月，直接采用吉利水电站设计洪水成果。

其它分期根据洮河岷县站和李家村站分期洪水最大流量均值按流域面积双对数内插求得，月最大流量资料依据李家村站岷县站资料按月统计，跨
期五日选样，使用时不再跨期。

吉利水电站分期设计洪水成果见表2.6－2。

吉利水电站分期设计洪水成果表
表2.6－2
2.7 泥沙
洮河流域上、中游下垫面条件较好，水土流失轻微，李家村以下为下游地区，属黄土丘陵区，植被较差，水土流失严重。

吉利水电站处于中、下游交界地带，水土流失不十分严重，河流含沙量也较小。

洮河岷县站有43年悬移质泥沙实测资料（1959～2001年）、李家村站有46年悬移质泥沙实测资料（1956～2001年），岷县站和李家村站的水～沙关系都比较散乱，不能用来延长输沙量资料系列，吉利的泥沙计算与岷县、李家村站统一采用1959～2001年资料系列（n=43年）。

岷县站多年平均悬移质输沙量为242万t，李家村站多年平均悬移质输沙量为563万t，以面积比直线内插得吉利水电站多年平均悬移质输沙量为406万t。

推移质根据洮河九甸峡分析计算成果，推移质泥沙占悬移质泥沙比例系数β采用0.091，既推移质泥沙输沙量为36.9万t/年，悬移质输沙量的年内分配借用李家村站各月百分比分配。

推移质输沙量按悬移质输沙量的比例分配在4～10月份。

根据资料统计分析吉利水电站多年平均含沙量为1.06kg/m3，最大断面平均含沙量327kg/m3（1996年6月李家村站实测），最小断面平均含沙量为0，多年平均悬移质输沙率129kg/s。

洮河吉利水电站多年平均各月平均悬移质输沙量成果见表2.7－1。

吉利水电站多年平均各月泥沙成果表
表2.7－1
2.8冰情
洮河吉利河段无系统冰情测验资料，根据李家村站冰情资料分析，一般年份从11月下旬～12月上旬开始结冰，次年2月下旬～3月上旬全部融冰。

据上游九甸峡水利枢纽工程1994、1995年融冰期实地观测，最大流冰块尺寸如下：1994年2月13日为5×2m，1995年2月27日为4×3m。

由于洮河流域下游气温高先融冰，上游气温低后融冰，因此春天融冰期不会产生冰塞壅冰现象。

2.9 水温
根据李家村站1955～1967、1975～1980年，水温资料统计分析，多年平均水温8.3℃，年最高水温26.7℃（1987年8月27日），年最低水温0℃（1月1日）。

2.10 设计断面水位流量关系
洮河吉利水电站坝轴线断面、尾水11断面、尾水13断面及尾水17断面的水位流量关系是根据2006年6月实测的大断面资料，计算出各断面水位～面积关系，同时水面线资料计算河段水面纵比降，根据河道特性选用各断面糙率值，根据水面比降随水位逐渐升高而加大，糙率随水位升高而逐渐减小的特点。

用水力学满宁公式计算出水位～流量关系。

吉利水电站坝轴线断面、尾水13断面以尾水17断面的水位流量关系见附图2.10－1、2.10－2、2.10－3。

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