洪峰水位是一个不稳定的因素,在来水量不变的情况下,主要受河道边界条件和流速变化的影响,其中边界条件的变化起着决定性作用。因河道边界条件前后变化较大,利用水位系列进行统计分析往往难以得到理想的分析结果。因而通过对测验断面的演变和水位流量关系的变化来反映洪峰水位的变化趋势。
单元1:绘制下巴沟站水电站建设前1990年及1994年和水电站建设后2000年及2005年大断面图和水位面积关系图,见图8-13、图8-14。
图8-13 下巴沟站历年大断面图
图8-14 下巴沟站历年水位-面积关系
从图8-13来看,下巴沟站测验断面主槽相对比较稳定,左岸有淤积现象,右岸发生了冲刷坍塌,水电站建设前后总体上保持相对稳定。从图8-14来看,中低水部分面积略有增加,对下巴沟站100m3/s以上的洪水来说,水位基本保持在9.00m以上,水位在9.00m时,面积增大了1.1m2;水位在9.50m时,面积增大了0.5m2;水位在10.00m及其以上时基本没有变化。下巴沟站测验断面水位为9.00m以上时,水面宽将大于60m,断面面积的轻微变化不足以引起洪峰水位的较大变化。
图8-15 下巴沟站洪峰水位-流量关系图
洪峰水位的变化除受到断面变化的影响外,还与流速的变化密切相关,绘制水电站建设前后洪峰水位与流量关系见图8-15。
从水电站建设前后洪峰水位与洪峰流量关系的变化来看,关系曲线下部重合,点据分布较为密集,说明水电站建设后下巴沟站洪峰水位与洪峰流量关系在中低水部分没有发生较大变化;在中高水部分,相同流量的条件下水位呈现升高的态势,大致为流量在250m3/s时水位升高约0.04m,在300m3/s时升高约0.08m;在洪峰流量大于350m3/s时,由于本单元内水电站的建设规模相对较小,洪峰水位可能逐渐和水电站建设前趋于一致。
单元2:绘制岷县站水电站建设前1990年及1995年和水电站建设后2000年及2005年历年大断面图和水位面积关系图,见图8-16、图8-17。
从图8-16和图8-17看出,岷县站测验断面左岸产生了淤积,变化频繁剧烈,右岸相对比较稳定,水电站建设后因左岸的不断淤积,使得过水断面不断减小,水位面积关系线逐渐偏向左侧。现以2000年和2008年断面作为水电站建设后平均断面,以1990年和1995年断面作为水电站建设前平均断面,来分析水位在995.50m以上洪水的面积及洪峰水位的变化情况。不同洪峰水位下面积的变化列于表8-10。
图8-16 岷县站历年大断面图
图8-17 岷县站历年水位-面积关系
表8-10 岷县站洪峰水位变化分析 单位:m(www.daowen.com)
表8-10计算结果表明,岷县站水电站建设后与水电站建设前测验断面相比,水位在995.50m以上时,过水断面面积减小了21m2,若根据水面宽将其换算为平均水深,水深的变化介于0.27m~0.30m,这就意味着断面的变化将使同等面积下的水位升高0.27~0.30m。
经对岷县站水电站建设前后的水位流量关系分析,发现自1992年以来历年关系曲线变化幅度较大,变化趋势也存在差异,但从总体分布状态来说,在同等流量条件下,水电站建设后的关系偏于建设前的左侧。若用水电站建设后的平均水位流量关系与水电站建设前1995年水位流量关系的变化分析估算,分析结果显示,对于140~550m3/s的洪水,在相同流量条件下,水电站建设后水位呈现升高的趋势,升高介于0.28m~0.38m。通过以上初步分析可以得出,在流量相同的前提下,扣除断面变化的影响,水电站建设对岷县站洪峰水位的影响大致表现为洪峰流量为140m3/s时,洪峰水位升高0.07m;在190m3/s时升高0.09m;在270m3/s时升高0.07m;在380m3/s时升高0.02m;大于380m3/s的洪水,从水位变化量的趋势来看,基本不会产生影响。通过水电站建设前后洪峰水位的变化反映出,由于受水电站拦水工程调蓄影响,使得岷县站测验河段流速减小,从而使同等流量下的水位有所升高。
单元3:在九甸峡水利枢纽建设前,李家村站洪峰水位的变化,主要受上游三甲电站的控制和测验断面变化的影响。绘制三甲电站建设前后李家村站1990年及1995年和2000年及2005年大断面图和水位面积关系图,见图8-18、图8-19。
图8-18 李家村站历年大断面图
从图8-18看出,李家村站测验断面水电站建设前后主槽发生了摆动,主槽由河心逐渐偏向右岸,发生局部冲刷,变化剧烈,左岸河底逐渐淤积抬高,变化幅度相对较小,总体表现为过水断面增大的态势。从图8-19来看,水位在1981.50m以下的低水部分,面积的变化较为明显,高水部分的变化相对较小。现以2000年和2005年断面作为水电站建设后平均断面,以1990年和1995年断面作为水电站建设前平均断面,来分析1982.00m以上洪水的面积及洪峰水位的变化情况。不同洪峰水位下面积的变化列于表8-11。
图8-19 李家村站历年水位~面积关系
表8-11 李家村站洪峰水位变化分析 单位:m
从表8-11的计算结果来看,由于断面冲淤的互补,水位在1982.00~1983.50m时面积的变化相对较小,增大约5m2,若根据水面宽将其换算为平均水深,则为0.06~0.03m,这就意味着断面的变化将使同等面积下的水位降低0.06~0.03m。从面积变化导致水位变化的趋势来看,对于高于1983.50m的洪水,面积变化对洪水位的影响将越来越小。对李家村站水电站建设后洪峰水位的面积与流量关系和水电站建设前后的洪峰水位与流量关系进行分析(见表8-11)。分析结果显示,对于140~740m3/s的洪水,在相同流量下水电站建设后水位呈现升高的趋势,升高介于0m~0.07m。
通过以上分析可以得出,水电站建设对李家村站洪峰水位产生了一定影响,结合断面变化情况,在洪峰流量同等的条件下,李家村站洪峰水位受水电站建设的影响大致表现为洪峰流量为140m3/s时,洪峰水位升高0.06m;在320~520m3/s时升高0.12m,在740m3/s时升高0.06m;大于740m3/s的洪水,从对水位变化量的趋势来看,洪峰水位基本保持一致。
2008年李家村站测验断面左岸肖家河水电站(二期)修建退水渠,李家村站测验断面发生了根本性变化,水位已完全失去代表性。2008年9月4日实测大断面如图8-20所示。
图8-20 李家村站2008年9月4日实测大断面
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