02水文_secret

2 水文
2.1 流域概况
堵河是汉江中上游南岸一级支流，位于北纬31°21′～32°50′，东径109°31′～111°40′之间，堵河有两支：西支称泗河属干流，南支为官渡河，汇合于竹山县的两河口后称堵河。

流域面积12502km2，河流全长354km，其中湖北省境内河长为345km，集水面积10932km2。

泗河流域面积4848km2，河长270km，平均坡降2‰，泗河上游陕西省境内称为南江河段，其中游为湖北省某县的江家垭至支流某河入口津河止，称为某河段，以下则称为泗河，某河全长65.9km，流域面积2210km2，泗河属山溪性河流，陕西省境内河段流经高山峡谷，河床陡峻，平均比降7.3‰，湖北省境内则河道弯曲，河床较开阔，支流密布，其某河段平均比降3.0‰，河道两岸耕地面积较少，人口稀少，某引水坝址位于泗河流域某河段的某乡，其引水坝址以上流域面积1718km2，占某河段的流域面积的77.7%，某电站厂房处流域面积1870km2，河长141km，河床比降5.97‰。

目前，泗河流域内无控制性大中型水利水电工程，人类活动影响较小，故流域的来水、来沙条件历年无多大变化，其水文资料具有一致性。

2.2 气象特性
泗河流域内设有某、镇坪两气象站，因某水电站及引水坝址都位于某县境内，故可采用某县气象站的气象资料来描述流域的气象特征。

某县气象站建于1950年，位于某县城区，主要观测降雨、蒸发、气温、风向、风速、温度，气压等项目，并观测至今。

泗河流域属中亚热带季风气候，暖湿多雨，气候温和，四季分明，降水量较充沛。

泗河流域多年平均降水量1080mm，杨家扒站多年平均降水量1434mm，鄂坪站多年平均降水量990.3mm，可见雨量分布受地形影响较明显。

某气象站的气象特性见表2－2－1。

泗河流域（某站）气象特性表
2.3 水文基本资料
2.3.1 水文站网基本情况
泗河流域内，主要有某和某两个水文站，雨量站有鄂坪、牛头店、杨家扒、镇坪、洞滨口、某、某、蔡家坝等十多个站，且站网分布较合理，能反映流域内的雨、水情变化情况，满足本阶段设计要求。

2.3.2 水文测验情况
某水文站位于某县的某镇，设于1958年10月，集水面积4660km2，测验河段稍有弯曲，河床由卵石覆盖，冲淤变化不大，高程为吴淞系统，加上－1.688m为黄海高程。

水位观测为每日定时制，流速测验采用25－1型流速仪进行，泥沙测验采用器皿积点法进行，施测流量时，中低水位采用流速仪测流，高水位时，采用浮标测流，浮标系数为0.85左右，符合山丘区流域选用值范围，且水文资料测验情况的精度较高，资料整编方法符合规范要求，其收集和刊布的水文资料可直接使用。

某水文站位于泗河流域某县的某乡，设于1986年10月，集水面积1870km2，测验河段较顺直，河床由卵石覆盖，冲淤变化不大，高程为吴淞系统，加上－1.688m为黄海高程，水位观测为每日定时制，流速测验采用25－1型流速仪进行，泥沙测验采用器皿积点法进行，测验流量时，中低水位均采用流速仪测流，高水位时，采用浮标测流，浮标系数为0.85左右，符合山丘区流域选用值范围，且水文资料测验的精度较高，资料整编方法符合规范要求，收集到的水文资料可直接使用。

2.3.3 基本资料的收集、整理及复核
某、某站属国家基本站网，测验精度高，经逐年整编、审编，刊布和收集到的水文资料可供使用。

本阶段收集到某站1987－1999年共
13年水文资料，某站1959年－1999年计41年水文资料，某引水坝址在某水文站的上游，其流域面积为1718km2，占某站集水面积的91.9%，两者流域面积仅相差8.1%，因此某水文站可作为某坝址水文分析的基本依据站，而某站可作为某引水坝址、电站厂房处水文分析的参证站，其精度能满足本阶段设计要求。

某站的历史洪水，本阶段对历史洪水进行了收集和整理与复核，确定1867年洪水是至今以来可定性的最大洪水，能定量的历史洪水有1935年、1958年和1980年等三年，历史洪水的确定，对某电站厂房处用流量途径推求的设计洪水统计参数的精度有决定性作用。

2.4 径流
径流由降雨产生，其年内分配与降雨年内分配基本一致，水文年度为4月～次年3月，汛期为4～10月，枯水期为11～3月。

2.4.1 某水文站径流系列
某水文站实测径流系列较短，只有1987年－1999年径流资料，本阶段除收集到上述资料外，还收集到了某站1959年－1999年的实测径流资料。

为了展延某水文站的径流系列，在某水文站下游有某水文站，与某水文站在径流成因上，关系非常密切，可利用某水文站1987年－1999年同期的实测年，月径流系列，建立某站与某站年、月径流相关来延长某站的年、月径流系列：分主汛期5、6、7月；汛期8、9、10、4月；主枯水期1、2、12月；枯水期11、3月；年径流4月一次年3月等五组相关关系，并以年径流相关关系来控制修正年径流。

其各种相
关关系密切，相关系数均在0.94，据此来插补延长某站的径流系列。

2.4.2 某引水坝址径流
某引水坝址以上流域面积为1718km2，某水文站以上控制流域面积1870km2，两者相差8.1%，根据水利部颁发的《水利水电工程水文计算规范》规定的工程地点与设计站集水面积相差在3－15%范围内，径流设计值按面积比进行修正。

据此用面积比法将某站径流系列修正到某引水坝址，可得到某引水坝址1959年～1999年年、月径流系列。

根据某引水坝址1959～1999年的实测和插补延长的修正后径流系列，按水文年度4月～次年3月及枯水期11～3月，计算其经验频率，采用P－III型曲线适线，得某引水坝址径流设计成果，见表2－4－1，2－4－2，附图2－4－1，2－4－2。

某引水坝址径流成果表
某引水坝址径流特性表
2.4.3 某引水坝址分月径流
为了施工设计选择截流期，本阶段还分析计算了某引水坝坝址历年10～5月份月平均流量的各频率设计值，成果见表2－4－3。

某引水坝址分月平均流量成果表
2.4.4 设计代表年的选择
某引水坝址设计代表年的选择，是依据设计代表年选择的一般规律进行的，即按年径流和枯水期径流与设计值相近的原则，其成果见表2－4－4。

某引水坝址设计代表年选定表
从表中可以看出三个典型年的实测值与设计值相近，年径流均值与设计值接近，枯水期径流也相近，且丰、平、枯三个典型年枯水期径流由大渐小，符合设计代表年的选择原则，成果是合理的。

2.4.5 合理性分析
1）径流系列代表性分析
某引水坝址径流系列代表性分析，采用每延后5年抽取一个样本，
其容量均取26年，共4个样本，总体样本41年，分别分析计算它们的统计参数，并进行比较，见表2－4－5。

某引水坝址不同时段径流系列统计参数表
从表中可以看出：各样本平均值在36.5m3/s左右，Cv值在0.31左右，说明其径流系列的代表性好。

2）地区综合分析比较
利用鄂西北地区各中等流域水文站的多年平均流量Q0与集水面积F点绘关系图，并进行地区综合分析，某坝址的点据处于地区综合关系线上，说明某坝址设计径流是合理的。

3）与《湖北水资源利用》成果比较
根据湖北省水利水电勘测设计院1986年编制的《湖北水资源利用》查《湖北省1959～1979年平均年径流深等值线图》，泗河某站以上流域的径流深在660mm左右，与本阶段分析的径流深基本一致，这就进一步说明了某坝址的设计径流成果是合理可信的。

2.5 设计洪水
2.5.1 暴雨特性
某电站厂房处以上流域，暴雨以气旋雨、峰面雨为主，台风雨也
有时直接或间接地影响到某电站厂房处以上流域。

暴雨最早出现在每年的4月，大多数暴雨集中在7～9月份，其暴雨中心多发生在该流域的上游；7月份西风环流减弱，西南季风加强，气温高，水汽丰沛而降水强度普遍增大；7月下旬至8月下旬，副高北进，赤道辐合带也明显北移，此时台风和东风波等热带系统均能直接或间接影响本流域，造成暴雨或大暴雨；9月份副高继续加强北上，本流域受副高脊控制，一般降水较少。

某电站厂房处以上流域内，实测最大年降水量1922.5mm（杨家扒站，1984年）实测最大24h暴雨205.6mm（杨家扒站，1982年7月15日），年最小降水量647.0mm（鄂坪站，1988年）。

流域内暴雨较集中，持续时间一般为1～3天。

2.5.2 洪水特性
某电站厂房处以上流域的洪水由暴雨形成，流域内的洪水成因主要由气旋雨，峰面雨系统的暴雨形成，由于台风雨系统波及到某电站厂房处以上流域的机率甚小，所以洪水在量级上较其它邻近流域略小。

由于坝址以上流域河道两岸山高坡度大，汇流时间短，致使洪水陡涨陡落，洪水过程多为单峰，属峰高尖廋型，即使洪水过程是复峰，其洪水过程的次峰的峰和量均都较小，持续时间也相当短，洪水过程的持续时间一般为1～4天。

洪水主要发生在汛期4～10月，多数集中在7－9月，由于暴雨集中，持续时间较短，常形成较大洪水。

2.5.3 特大洪水与重现期的确定
泗河流域某水文站调查到的历史洪水和实测的特大洪水有1867年、1896年、1935年、1937年、1958年共5年及1980年为实测大洪水。

能定性的历史洪水有1867年、1896年和1937年；1935年洪水是由“35.7”暴雨波及本流域而形成，1958年和1980年为发生全流域性
洪水。

本阶段经调查、整理、复核资料结果表明：1867年洪水是至今以来所发生的最大洪水，但只能定性，故历史洪水的重现期，分两级处理：第一级有1867年和1935年，故从调查的最远年份1867年算起，到1999年，则重现期为133年；1935年洪水是自1867年以来第二大洪水，排第二位，其重现期为67年；第二级从1935年算起，为1935年、1937年、1958年、1980年、1937年和1958年二年洪水经考证，其洪水量级相当，故从1935年算起，1958年为65年来发生的第2.5位，即1958年重现期为26年；1980年重现期为16年，为65年以来发生的第4位。

特大洪水的重现期与特大洪量一致。

某电站厂房处的特大洪水与重现期的确定，与泗河某站的特大洪水和重现期一致。

2.5.4 设计洪水
2.5.4.1 流量途径推求设计洪水
（1）洪水系列
某水文站只有1987～1999年实测洪水资料，为了展延洪水系列，本阶段采用了二种方法：其一，收集了某水文站1987年～1999年与某站同期和同场次的实测年最大流量资料，分析得出年最大流量的面积比指数为0.64，用此法来插补延长某站1959年～1986年的年最大流量系列；其二，利用某站和某站1987年～1999年同期实测的年最大流量作相关分析，其相关关系较密切，用此相关关系来展延某站1959年～1999年的年最大流量系列。

经分析，两种插补延长洪水系列成果相近，展延后的1959年～1999年的年最大流量的多年平均值分别为1350m3/s 和1340m3/s，相互验证延长系列合理，故本阶段经综合分析采用前一种方法来延长洪水系列成果，并按面积比指数法将某站的实测和插补延长洪水系列移置到某电站厂房处，得某电站厂房处的1959年～1999年最大流量系列。

历史洪水也用此法转换到电站厂房处。

年最大24h和72h洪量的展延，先建立某站Q m～W24与W24～W72的相
关关系，两种相关系数分别为0.94和0.99，关系非常密切，以此展延某站1959年～1986年的W24和W72洪量系列，并按面积比转换到某电站厂房处，得某电站厂房处的1959年～1999年的W24和W72洪量系列。

历史洪水系列的W24和W72也用此法移用到某电站厂房处。

（2）设计洪水的推求
利用某电站厂房处分析计算的1959年～1999年的年最大洪峰流量，最大W24和W72洪量系列，再加上调查分析计算的历史洪水洪峰流量以及相应的W24和W72洪量，按不连续系列计算统计参数，采用P－III 型曲线适线，求得统计参数和设计值，其成果见表2－5－1，2－5－2。

附图2－5－1，2－5－2，2－5－3。

某电站厂房处设计洪峰、洪量统计参数表
表2－5－1
某电站厂房处设计洪峰洪量成果表
表2－5－2
（3）设计洪水过程线
根据典型洪水过程线的选择原则，因某水文站1998年8月9日的实测洪水过程，洪水流量资料较完整，测验精度较高，为实测中的最
大洪水，能大致代表大洪水的一般特性，且在设计情况下可能发生的，其洪峰流量为2400m3/s，符合峰高量大，峰型集中，对水库调洪不利，据此选择1998年8月9日的洪水过程线为典型洪水过程线。

某电站厂房处的设计洪水过程线，据典型的洪水过程线与厂房处的设计洪峰、洪量，采用同频率进行缩放，再以电站厂房处的设计洪量作控制，修匀设计洪水过程，即为某电站厂房处的设计洪水过程线。

详见附图2－5－4。

2.5.4.2 暴雨途径推求设计洪水
为了检验流量途径推求设计洪水的合理性，本阶段还采用了暴雨途径来推求某电站厂房处设计洪水，以相互验证。

某电站厂房处以上流域面积1870km2，河长141km，河床比降5.97‰。

由于某电站厂房处以上流域内，各雨量站的分布，是在气候条件略有差异的山区，先分析24h、72h各单站的点雨量设计值，根据同频率点雨量模比系数Kp值的中值，作为代表系列，然后依据这些点据进行适线，求得某电站厂房处以上流域代表站的频率曲线，并采用典型暴雨综合分析得24h、72h的点面系数。

1h、6h点暴雨由于实测资料方面的原因，故采用《湖北省暴雨径流查算图表》的方法推求。

其各历时点暴雨参数及点面系数分析成果见表2－5－3。

某电站厂房处点暴雨参数成果表
表2－5－3
暴雨雨型：
24h雨型按“查算图表”雨型分配；72h雨型本阶段按典型暴雨综合分析的三日雨型排列：（二）、（一）、（三），其48h暴雨量为72h与24h的差值，24h次大暴雨和最小暴雨分别按本阶段利用典型暴雨综合分析的48h分配比例65%和35%计算而得。

面递减指数：
72h中的最大、次大，最小24h的面递减指数按下式计算：
1－6h h1＝1＋0.558lnB1
6－24h h1＝1＋0.721lnB2
设计净面雨量计算：
分别按最大、次大、最小24h计算各历时雨量：
当1≤t≤6h时，H t面＝H t面t1－n1；
当6＜t≤6h时，H t面＝H24面24n2－1t1－n2。

初损Ic＝22.5mm，稳损按Fc＝0.0615R240.61计算最大、次大、最小24h的稳损值，然后取三者的平均值。

瞬时单位线采用大于1000km2的地区综合公式：
m1＝2.45F1.55L0.136J－0.09
n＝0.529F0.25J0.2
对于超过50年一遇的洪水，要作非线性改正，经过分析计算，其设计洪水成果见表2－5－4。

暴雨途径推求电站厂房处设计洪水成果表
表2－5－4
2.5.5 合理性检查
2.5.5.1 代表性分析
本阶段所收集到的和刊布的水文资料，进行了整理和复核，历史洪水的推求本阶段进行了验证，并对重现期进行了分析考证，经长短系列比较，统计参数基本一致，说明计算系列具有较好的代表性。

2.5.5.2 流量途径与暴雨途径的比较
本阶段采用流量途径与暴雨途径推求的设计洪水成果可知：其设计洪峰流量相差均在6%左右，即两种方法推求的设计洪水成果相近，且流量途径考虑了历史洪水的特大值处理，其两者差值均在规范允许的范围内，由于流量途径推求的设计洪水成果更安全、合理可靠，故本阶段采用流量途径推求的设计成果，能满足设计要求。

2.5.5.3 地区综合比较
峰量统计参数与邻近站比较，其变化符合流域的一般规律，经点绘汉江中下游地区中等流域的诸水文站Q～F、C V～F于双对数纸上，并计算本地区综合的设计洪水值，与流量途径推求的设计洪水进行比较，成果见表2－5－5。

某电站厂房处与地区综合成果比较表
表2－5－5
从表中可以看出：地区综合成果与流量途径推求的设计值相近，两者相差1.0%左右，这就进一步说明本阶段推求的设计洪水成果是合理可靠的。

2.6 分期设计洪水
2.6.1 洪水分期
某电站坝址及厂房处的分期洪水包括：汛期（4月－10月）设计洪水及各设计标准的洪水过程线，以及枯水期11－3月、11－4月、10－4月、4－6月。

2.6.2 分期设计洪水
由于某水文站只有1988年－1999年的实测水文资料，故可借用某站的1959年－1987年实测水文资料，按面积比的0.64次方转换到某电站引水坝址及电站厂房处，求得坝址1959年－1999年共41年的分期洪水系列。

施工洪水要求的是低频率洪水设计值，故对频率分析作如下处理：
（1）汛期（4月－10月）分期洪水即为最大流量设计洪水，与用流量途径推求的设计洪水及洪水过程线，两者分析设计的成果相同；
（2）分期洪水，采用P－Ⅲ型曲线适线，求得统计参数和设计值，成果见表2－6－1。

2.6.3 合理性检查
洪峰流量频率曲线在一般洪水范围内，配合良好，对C V值作±0.05的变动，设计值仅变动4%。

分期洪水的频率曲线无交叉现象，4－10月、4－6月、10－4月、11－4月、11－3月洪峰流量线分别外包相应的分期洪水线，即汛期外
包中水期线，中水期线外包枯水期线，设计成果是合理可靠的，可供本阶段设计使用。

某引水坝址及厂房分期洪水成果表
表2－6－1 单位：m3/s
2.7 泥沙
某水文站有1990－1999年的实测泥沙统计资料，某站有1975年－1999年的实测泥沙资料，其某站最大年输沙量为101.6万t（1994年），最大含沙量为13.4kg/m3。

依据某站和某站的实测资料相关延长分析，求得某站多年平均输沙率为16.6kg/S，多年平均含沙量为0.425kg/m3，多年平均悬移质输沙量为52.3万t，多年平均输沙模数为279.5t／km2。

某水文站的流域控制面积与某引水坝址以上流域面积相差8.1%，其某引水坝址的泥沙特征值，可利用某水文站分析的泥沙特征值，除输沙模数外，其它的均按面积比移用。

则某引水坝址处的多年平均含沙量为0.414kg/m3，多年平均输沙率为15.1kg/s，多年平均悬移质输
沙量为48.0万t。

考虑到鄂坪水库拦沙率为0.8，其鄂坪坝址至某引水坝址区间面积42.0km2，则多年平均悬移质输沙量为10.55万t。

某引水坝址的推移质输沙量按鄂坪至某引水坝址区间面积的悬移质输沙量1.71万t的15%计，为0.176万t，悬、推沙干容重分别采用1.3t/m3和1.4 t /m3，拦沙率按引水坝库容系数分析为5%，并考虑鄂坪水库坝址以上流域80%的拦沙率，求得引水坝址悬、推移质20年、30年、50年落库沙量分别为10.6万m3、16.0万m3、26.6万m3，故计算求得某电站前池20年、30年、50年的悬移质落池沙量，按5%的拦沙率计，分别为7.7万m3、11.6万m3、19.3万m3。

2.8 水位流量关系
2.8.1 某站的水位流量关系
某水文站从历年的实测大断面资料来看，有较明显的冲淤现象，测流断面也略有变化，但其冲淤变化基本平衡。

本阶段利用某站近几年的实测资料点绘了H－Q关系曲线，从拟定的水位流量关系分析，水位流量关系呈单一曲线，测流断面尚属稳定。

利用1998年实测的大断面资料及水文资料，作Q－A h关系进行高水延长，得某水文站的水位流量关系，其H－Q关系见表2－8－1。

某站水位流量关系成果表
2.8.2 电站厂房处水位流量关系
某电站坝址及电站厂房的水位流量关系，以某水文站稳定的水位流量关系，按实测的河道断面资料，采用天然河道水面线演算方法，推算至引水坝址及电站厂房，据此求得引水坝址及电站厂房的水位流量关系。

为了进一步复核，采用了水力学公式进行分析比较，并用水文站的单宽流量进行校核，综合确定了引水坝址及电站厂房的水位流量关系，详见附表2－8－2。

某电站厂房水位流量关系表
表2－8－2。