水电站可行性研究报告.docx

1、水电站可行性研究报告2 水文2.1 流域概况电站位于下游九溪沟大桥场河段，区间流域面积580.137km2，该河段地表、地下水资源丰富，可兴建梯级电站两座。又名南宾河，属长江右岸一级支流，位于和境之内，地理位置界于东经107038108032和北纬2903330016之间。上源分南北两支，北支发源于方斗山山脉东南麓，南支发源于七跃山山脉西北麓，两支汇合于石柱县桥头镇后，自东北向西南流，经石柱县城至县属的三建乡，下路江池、龙河、石板水、三建等区乡城镇，龙河通过三建乡后，折向西北流，过九溪沟大桥，绕和大桥往安宁场，至县城注入长江。河道全长161km，流域面积2843 km2。桥头镇以下干流长约11

2、4m，落差550 m，河道平均比降4.8。龙河流域北邻长江以方斗山山脉为分水岭，南邻乌江以七曜山山脉为分水岭，上源与清江和磨刀溪相邻。流域呈长方形，流域宽度约30 km，长度约80 km，走向与方斗山脉和七曜山山脉一致，长轴方向呈东北、西南向，地势由东北向西南倾斜。龙河穿流于方斗山山脉与七曜山山脉之间，流域周界高山环绕，山势陡峻，方斗山分水岭海拔高程在1200 m1700 m之间，七曜山分水岭高程在1600 m1980m之间，河谷深切，岸坡陡峻，支流坡陡，洪水汇流迅疾。流域内地质情况清楚，廖家坝以上为侏罗系沙溪庙组砂岩和泥岩互层，构造单一，岩石较完整，覆盖层浅，个别河段岩石裸露，透水含水性较差

3、，地下水储量不丰，形成本流域“有雨便成洪，无雨河水枯”的特点。廖家坝以下出露三叠系嘉陵江组薄中厚层状灰岩，支流双鹰河、暨龙河上游有岩溶景观，有伏流暗河分布，干流下游有多处溶洞水出露。流域内高山区有成片森林，植被较好，河谷地带林木稀疏，多为农耕种植，植被较差。位于龙河下游河段，该区间河段龙河右岸以分斗山余脉山脊为分水岭，控制流域面积小，汇入河径流不多。在该区间龙河左岸控制流域面积很大，主要支流有双鹰河、干河沟，两支流基本平行相邻，其河源及其分支发源七跃山山脉岩背后（海拔高程1843m）、鸡公岭（1725.7 m）、黄边园（1834.7 m）、峦宝山（1919.2 m）、南天门（1818 m）、大

4、半峰（1986 m）、煤炭沟梁子（1959m）、猫鼻梁（18327m）、分水岭（1890.7m）和狮子湾（1933.7m）山脊分水岭一线。流域面积右侧之双以廖家坝以上谭扇岩（1266.8m）、金龙寨（1428.7m）、后山（1309.0m）、勤家山（1099.0m）、杨柳水（1469.0m）、沱沱坝（1680.0m）一线为分水岭与暨龙河相隔。流域面积左侧以石包（898m）、孙家荣、狮子岩（1042m）、奶子山（1733.0m）一线为分水岭与包鸾河相邻。区间流域内最高海拔高程为1986m（七跃山大尖峰）最低167m（二级尾水）。流域区间内左岸上游双鹰河是龙河流域的一级支流，长江流域的二级支流；全

5、长17.75KM，位于县的厂天乡与三建乡境内，呈桑叶形，主轴长17KM2，宽10KM2，发源于厂天乡的鸡公岭，经狗子水、黄岩、杨家咀与另一条发源于厂天乡的碗厂沟于双鹰坝汇合后，再经蔡森坝、柏杨坝、白夹塘与三建乡的廖家坝处注入龙河，全流域面积128.75KM2，河床平均比降63，干流河段总落差360m，河口多年平均流量2.79m3/s。流域地势东南高，西北低。地处七曜山暴雨区，耕地不多，人烟稀少，岩溶发育，地下水较丰富，水流分散。在流域区间内左岩下游干河沟是龙河流域一级支流，长江二级支流，全长40.3KM2，大部分位于县境厢坝、三坝、竹子坝等乡镇，部分跨入武隆县羊角镇火炉铺桐梓山地区，呈“厂”字

6、形，主轴WSEN向，长轴37KM，宽度12.623KM，主流发源于武隆县羊角镇乌江分水岭猫鼻梁、大外场、煤炭沟梁子山脊分水岭一线，主流经洞湾、郭家沟八厢坝乡、过横冲沱、绕龙洞山、经大秋咀、龙洞湾、红花坡于大桥处注入龙河。全流域面积387.05KM2，河床平均比降40.69，干流河段落差1640m，但该流域范围内属石灰岩溶区，大部分地表径流渗入地下形成泉水出露，据调查，分水岭至大秋咀河段全长36.8KM属干涸河段，除暴雨临时有水之外，其余时间，完全无水。从大秋咀至河口河道有水，据调查多年平均流量为0.8m3/s。地势西南高、东北低，上游属七跃山暴雨区，植被较好，耕地少，人烟稀少，岩溶发育，溶洞甚

7、多，地下水丰富，但水流分散，有相当部分以泉水形式通过该区间龙河左岸流入龙河。2.2 水文气象特征文溪水电站枢纽工程位于文溪河下游河段梯子岩至文溪湾一线，该流域属亚热带温和湿润季风气候区，受西南和东南季风影响，具有气候温和，雨量流沛、日照少、云雾多、四季分明、立体气候差异大、春季雨早、夏季酷热、秋天多绵雨，冬季山顶积雪，沟谷气候温和等特点。据有关部门分析，文溪河流域的天气受西风带天气系统以及西南低涡、西藏高压、西太平洋高压的影响，长江横切变是文溪河流域降水天气的主要动力条件，西太平洋高压以及西南气流给文溪河流域带来大量的水汽，是流域内产生降水天气的主要水气来源。当太平洋高压控制本流域时，气温高、

8、闷热，常有热雷雨发生，西藏高压控制本流域时，气温高、空气干燥、天气久晴不雨，持续时间越长，干旱越严重。西风带和副热带天气系统的交替活动，控制着本流域时间的长短及其强弱，除影响温、湿、降水之外，也造成本流域降水量年内分配极不均匀，因此，具有春雨、伏旱、秋绵、冬干的特点。在一般情况下，本流域春天（三、四、五月）降水较多，很少有春干现象，降水较多时间一直持续到七月上、中旬，此后，降水相对减少，在七、八月时处盛夏，气温高、蒸发量大，常有旱象发生（伏旱），至九、十月雨量显著增加，但雨水强度不大，形成秋雨绵绵（秋绵），以后随着气温的降低，降雨逐渐减少，进入冬季雨量稀少季节（冬干），属典型的季风气候特点。根

9、据邻之县气象站19601999年共计40年长系列观测资料统计分析，该枢纽工程区多年平均气温18.30C，历年极端最高气温41.50C，极端最低气温-3.50C，无霜期长，多年平均306天，最长326天，最短287天。热量资源丰富，多年平均日照时数为1300小时，主要集中在夏季（6-8月），平均650小时，占全年日照时数的50。流域内降水量比较丰沛，多年平均降水量为1073.9mm（1992年），降水年内分布不均，年际变化大，每年5-10月为主雨季，降水量占77.28，而11月至次年4月降水量为全年降水量的22.7，特别在冬干季节降水量占全年降水量的3左右。每年5-10月为主雨季，暴雨洪水多发生

10、在这一时期。根据有关资料分析表明，年量大24小时暴雨绝大多数发生在5-9月，占总数的97.5，其中5月占2.5，6月占25，7月占35，8月占22.5，9月占12.5，发生在10月份的仅有一次，且量值相对于历年最大24小时暴雨值来说是较小的。根据县气象站实测资料，多年平均最大24h降水量为83.5mm，最大24h降水量213.9mm，量小49.8mm。该电站水库所在流域径流主要由降水形成，多年平均流深为650mm，河口处多年平均径流量为Q0=1.176m3/s。径流与降水一样，均且有明显的季节性，且年内年际变化较大，主雨季与主汛期同步，其主汛期径流量占全年径流总量83以上，年最大洪水发生在59

11、月，在这一时间，应注意抓好防汛工作。洪水由暴雨形成。水库坝址以上流域面积小，洪水汇流迅速，洪水过程多呈单峰型洪水过程线。水库所处区域为深丘心中山区，热量丰富，蒸发量较大。多年平均水面蒸发量为1230mm，多年平均陆面蒸发量为500mm。2.3 基本资料及分析计算途径2.3.1 基本资料及规程规范位于龙河流域下游河段，主要利用区间左岸双鹰河，干河沟支流的水资源，在这些流域内无水文，气象观测站，但在邻近流域有忠县两河、石柱、涪陵清溪场等水文观测站，同时还有、石柱两县雨量站以及县境各水库的防洪报汛雨量站，各站基本情况见表2-1所示。在表列各水文、气象及雨量站中，其中以两河水文站，石柱水文站、清溪场水

12、平站和气象站均属国家基本站，观测系列较长，资料可靠。大多均在42年以上，使用资料系列可达62年以上，为了县水利工程的防汛抗旱要求，在县境内站同时设有防汛、报汛站，对水文水利分析与计算具有较好的参考价值。2-1 各水文、气象及雨量站基本情况表站 名流域水系河名观测资料系列年限使用资料系列年限控制流域面积(km2)备注两河水文站长江上游下段渠溪河1960200119602001157国家基本站石柱水文站长江上游下段龙河1960200119602001898国家基本站清溪场水文站长江上游下段长江1940200119402001965857国家基本站气象站长江上游下段长江196020011940200

13、1国家基本站共和雨量站长江上游下段包鸾河1983200119832001报 汛 站廖家坝雨量站长江上游下段龙河1965200119832001国家基本站联合雨量站长江上游下段泥巴溪1983200119832001报 汛 站在水文分析与计算中、所采用的规程规范有：防洪标准（GB50201-94）水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-93）水利工程水利计算规范（SL104-95）四川省中小流域暴雨洪水计算手册（1984）四川省水文手册（1979）2.3.2 计算途径和方法在大沙溪流域内无任何水文气象实测资料，采用同一气候区石柱站资料结合四

14、川省水文手册及所象站资料，综合分析推算其年径流量。关于设计年径流年内分配问题，采用石柱站进行频率分析确定各设计之后，再选择典型年进行流域面积和降雨径流缩放修正推求设计年的流量过程线。关于设计洪水计算问题，由于以上龙河干流有石板水、鱼剑口等骨干电站，而其上又有暨龙河、双鹰河等支流水电站，洪水情况比较复杂，在主汛期采用水文比拟法和暴雨推求设计洪水综合分析确定，分期设计洪水移用本流域上游石柱站分期洪水资料确定之。2.4 径流2.4.1 径流系列及其代表性位于龙河下游河段，其区间径流主要由降水形成，同时区间地处七跃山岩溶地下水补给区，因此有较多地下水补给，径流年际、年内变化较大。本次设计对参证站石柱水

15、文站1960-2000年径流系列进行代表性分析计算，其成果见下表2-2，附图2-2。表2-2 径流系列分析计算成果表年 限均值Cv年 限均值Cv619.50.1372421.10.258718.60.1852521.10.252819.70.2302621.10.247920.00.2162721.10.2431019.90.2052821.00.2411120.20.1972920.80.2441220.10.1903021.00.2431320.10.1823120.90.2401420.40.1803220.80.2411520.50.1753320.50.2511620.70.1723

16、420.70.2481720.30.1883520.50.2531820.30.1823620.30.2571920.10.1833720.30.2532020.10.1793820.20.2552120.30.1793920.30.2552220.10.1854020.30.2522320.90.2644120.40.249根据龙河石柱水文站1960-2000年共41年实测径流系列资料分析，多年平均流量20.4m3/s，丰水期（5-9月）多年平均流量34.7m3/s，枯水期（11-2月）多年平均流量5.50m3/s，过度期3、4、10月)多年平均流量为16.3m3/s；分别占年径流量的71.

17、3、8.6和20.1，多年平均径流深716.41mm。径流年际变化较大，最大年平均流量40.0m3/s（1982年），量小年平均流量12.5m3/s（1992年），丰、枯倍比达3.2。丰水期（5-9月）平均流量量大值与最小值之比为4.28，枯水期（11月-2月）平均流量最大值与量小值之比为5.10。年最小流量多发生在1-3月，最大流量多发生在6-7两月，伏旱期径流量比汛期的其它月份都小，伏旱期多在8-9月，尤期以8月居多。根据石柱水文站1960-2000年共41年径流系列代表性计算成果分析，系列中包括了丰、中、枯水年段；从石柱水文站径流系列年际变化图（附图 2-2）中可以看出，1973-197

18、5年和1982-1986年为丰水年段，1976-1979年为枯水年段，其余年份（除个别年份外）基本为中水年段，且丰、中、枯水年交替出现。统计参数均值和Cv值在系列长度达11年后基本趋于稳定，流量累进均值变化在20.1m3/s-21.1 m3/s之间。因此，石柱水文站径流系列具有一定代表性（成果见附图2-2）。2.4.2 一级电站径流计算（1）一级电站径流组成根据统一规划，一级电站径流由三部分组成，即第一，坝址以上双鹰河流域区间径流；第二，导入一级引水隧洞的干河沟流域的区间径流；第三，龙河鱼剑口电站坝址未水量。（2）参证站石柱水文站径流计算本次设计对参证站石柱水文站1960-2000年的径流系列

19、进行频率分析计算，经验频率按P=m/(n+1)100%计算，用矩法公式计算各参数，采用P-III型理论频率曲线适线。其成果见下表2-3，附图2-3、2-4、2-5、2-6。表2-3 石柱水文站历年径流频率适线成果表计算时段Q0(m3/s)CvCs/Cv各频率设计值Qp(m3/s)105090年20.90.292.529.020.213.85-9月34.80.362.551.632.920.411-2月5.500.462.58.895.032.733、4、10月16.30.442.525.915.08.36利用石柱站推求径流，本次设计在规划设计的基础上对设计流域基本参数进行了复核。经过在1/50

20、000航测图和1/10000航测地形图上反复量算，相互校对，求得设计站坝址以上集雨面积为156.125km2。径流计算采用面积比同时考虑径流的降水不均匀修正的方法。石柱水文控制集雨面积为898km2，故设计面积修正系数为0.1739；设计站坝址多年平均降水量为1300mm，石柱水文站多年平均降水量为1126mm，故降雨修正系数为1.1545。从而求得面积和降水的综合修正系数为K0=0.2007，又根据表2-3，可求得双鹰河一级站坝址处年、各时段径流设计值。其成果见下表2-4。表2-4 一级站双鹰河区间年、各时段径流设计成果表计算时段Q0(m3/s)CvCs/Cv各频率设计值Qp(m3/s)10

21、5090年4.1950.292.55.8214.0552.7705-9月6.9850.362.510.3576.6044.09511-2月1.1040.462.51.7841.0100.5483、4、10月3.2720.442.55.1993.0111.678根据年径流和丰枯水期径流与设计频率径流相近，以及年内径流分配对工程不利的原则，分别选取1988年为设计枯水年（P=10），1965年为设计中水年（P=50），1993年为设计丰水年（P=90）。成果见附表2-1、2-2、2-3。利用四川省水文手册和农业区划报告推求径流一级站坝址处径流主要来源于双鹰河流域，其上游属七跃山暴雨区，岩溶发育，地

22、下水稳定补给，根据从四川省水文手册和农业区划资料求得多年平均径流深h=850mm，换算为多年平均流量为Q0=4.208m3/s。径流成果合理性分析采用四川省水文手册和农业区划报告资料求得多年平均径流与石柱站基本相近，成果可靠。因此本次设计径流计算采用石柱水文站计算成果直接移用。石柱水文站径流资料系列长（具有1960-2000年共41年资料），系列中包括了丰、中、枯水年段。其资料参加了长江干流区域水系汇编刊布，精度可靠。从石柱水文站径流系列年际变化图（附图2-2）中可以看出，其径流系列具有代表性。石柱水文站所在龙河流域为设计站流域的干流，两地相距约30km，气候及地形质条件极相似。（4）干河沟流

23、域区间径流干河沟流域属灰岩岩溶区，全流域面积387.05km2。在此河沟以上河流无水，属“干河沟”，该区域略占全流域面积的84左右。在干流河 沟至大秋咀河段每年3-5月有水，其余时间水流均渗入地下进入下游干流域龙河，因此，在河口以上能直接形成径流的集水面积62.25km2，按照同样的办法亦可得出一级站干河沟区间年、各时段径流设计位表，见表2-5，其中综合修正系数K0=0.06772。表2-5 一级站干河沟区间年、各时段径流成果表计算时段Q0(m3/s)CvCs/Cv各频率设计值Qp(m3/s)105090年1.4150.292.51.9641.3680.9355-9月2.3570.362.53

24、.4942.2281.38211-2月0.3730.462.50.6020.3410.1853、4、10月1.1040.442.51.7541.0160.566（5）龙河鱼剑口电站坝址来水量龙河鱼剑口水电站总装机容量4.8 kw，水头86.2m，设计引用流量83m3/s。由于鱼剑口电站坝址以上有石板水等水电站，通过这些电站的调节作用，径流分配已得到大大改善，根据所选丰、中、枯设计与鱼剑口电站相同步的设计代表年所确定的典型年相比较，凡坝址径流QQp=83m3/s时即为鱼剑口电站拦截引用，当坝址径流QQp情况基本不多，因此，只有相当数量级的洪水QmQp=85.2m3/s之后，才有多余水量进入；而在

25、此时，龙河区间来水量也大大超过本身所需发电流量（Qp=813m3/s）。因此，这样的来水量对径流计算已无实际意义，勿需考虑计入。2.4.3 二级电站径流计算二级电站坝址控制流域550.075km2，主要径流来源于区间左岸双鹰河与干河沟两支流。其中，干河沟上、中游83.32的流域面积地表径流因属岩溶区，而不能与降雨同步进入坝址进口之集水面积范围之内，通过调查，能同步进入坝址径流之集水面积为228.25km2，按照同样的办法，亦可得出二级电站坝址、各时段径流设计值，见表2-6，其中综合修正系数K0=0.2754。表2-6 二级站坝址年、各时段径流成果表计算时段Q0(m3/s)CvCs/Cv各频率设

26、计值Qp(m3/s)105090年5.5760.292.57.9875.5643.8015-9月9.5850.362.514.2129.0625.61911-2月1.5150.462.52.4491.3850.7523、4、10月4.4890.442.57.1344.1312.3032.5 洪水2.5.1 洪水特性与洪水组合设计流域之洪水主要由暴雨所形成，洪水与雨季相应之暴雨洪水频率相一致，仅在时程上错位而已。每年3-4月河流进入初汛，为汛前过渡期，5-10月为主雨季，暴雨洪水多发生在这一时期，根据有关资料分析表明，年最大24小时暴雨绝大多数发生在5-9月，这一时期为主讯期，洪水峰高量大，10

27、-11月为讯后过渡期，洪水量级不大，大致与3-4月初汛期相近。12月-次年2月进入枯水期，径流量小。由于该设计流域面积小，流域内坡面陡，坡度大，河网不发达，因此，形成产流条件良好，坡面汇流突出，洪水汇流集中，造峰条件良好，从而出现洪水历时短暂，陡涨陡落，峰高量大，洪峰尖瘦，具有山区洪水特性，洪水过后，往往给沿河两岸造成的危害极大。洪水由两部分组成，第一，龙河流域鱼剑口水电站坝址下泄洪水；第二，工程厂坝区间洪水。工程设计洪水采用两部分洪水进行组合，综合分析确定。2.5.2 设计洪水标准电站水库属小（二）型水库枢纽工程，工程等别为V等，主要建筑物为5级，根据国家规范防洪标准（GB50201-94）

28、和水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的有关规定，采用防洪标准为30年一遇洪水设计，砼坝和砌石坝100年一遇洪水校校，水电站厂房50年一遇洪水校核，见表2-7。表2-7 站坝址厂址设计洪水标准表坝 址厂 址设计（年）校核（年）设计（年）校核（年）3010030502.5.3 一级电站洪水计算（1）区间洪水设计暴雨。一级站区间洪水主要来自于双鹰河流域，流域内无实测暴雨资料，因此本次设计由设计暴雨推求设计洪水时，其年最大24h暴雨采用气象站的实测暴雨资料，年最大1/6h、1h、6h暴雨由于缺乏实测资料，本次设计仍参考四川省中小流域暴雨洪水计算手册（1984年6月）（以下简称手

29、册），结合当地实际情况分析得出各时段暴雨设计参数成果。见下表2-6。表2-6 各历时暴雨设计参数表T(h)1/61624H(mm)15.037.070.083.5Cv0.350.450.400.40Cs/Cv3.53.53.53.5手册的成果经过了专门的审查和验收，在无实测流量系列资料的地区，可作为中小型水利工程（一般用于控制集水面积在1000km2以下的山丘区工程）进行设计及安全复核计算的依据，这已是在多个已建或在建的水利工程中得以验证了的。因此在双鹰河电站工程地区用手册中资料是合理、可靠的。设计洪水计算一级电站坝址以上之区间洪水主要来自于双鹰河流域，其流域面积为156.125km2，属小流域，流域内无任何水文气象实测资料，根据水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-93）的有关规定，对于这类无资料的地区的水利程，可采用暴雨资料利用推理公式推