江西柘林水电站洪水复核及调洪分析报告终稿

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1、柘林水电站洪水复核 及调洪分析报告河海大学2008年12月柘林水电站洪水复核及调洪分析报告项目名称：柘林水电站洪水复核及调洪分析 承担单位：河海大学 项目负责人：陆宝宏 主要完成人：谷黄河 马乐军 王维 孟伟王欢郝敏张少杰陈汝振兰立伟程金彪马全涛成丽婷李昆鹏张育德施艳艳李结华郭千里路宗元周笑笑王童报告执笔人：谷黄河马乐军报告审查人：陆宝宏第一章概况-1 -一、流域概况-1-二、工程概况-1-三、研究内容-5-第二章 洪水资料分析-6 -一、 建库前后洪水资料分析-6 -二、 坝址洪水与入库洪水-7 -三、历史洪水分析-8 -第三章水库入库设计洪水复核-9 -一、设计洪水-9-二、可能最大洪水-

2、11-（一）可能最大降水-11-（二）可能最大洪水-14-三、下游区间设计洪水-17-第四章 水库防洪参数复核-19 -一、 水库防洪标准与调度规则-19 -二、 水库设计特征水位-20 -三、本次复核计算-20 -（一）分级控制-20 -（二）调洪原理-21 -（三）判别指标-22 -（四）下游补偿调节-22 -（五）洪水复核计算-23 -（六）洪水调节-23 -结论-25-附录一基本资料-26-附录二资料一致性还原结果-32-附录三柘林全年设计洪水频率曲线-34-附录四典型入库洪水过程-36-附录五各设计频率洪水调度过程-37-第一章概况一、流域概况柘林水利枢纽工程位于赣西北的修水十流中游

3、，是一座以发电为主，兼有防 洪、灌溉、航运、养殖效益的综合利用工程。修水属鄱阳湖水系，为江西省五大 河流之一，于吴城注入鄱阳湖。修水流域面积为14700km2，柘林水利枢纽控制 其中9340km2，占修水全流域63.5%。修水的最大支流潦河，在柘林下游涂家埠 处汇入。流域概况如图1-1所示，流域主要水文测站情况如表1-1。二、工程概况柘林水库主坝为心墙土坝，付坝为均质土坝。枢纽主要挡水建筑物按I级工 程标准设计，工程以千年一遇洪水设计，以可能最大洪水保坝。水库正常蓄水位 65m，死水位50m，汛期防洪限制水位从4月1日开始6月20日前为64m，6 月20日以后全汛期结束为65m，设计洪水位70

4、.13m，保坝洪水位73.01m。总库 容79.2亿m3，其中兴利库容34.44亿m3，调洪库容32.0亿m3，死库容15.7亿 m3,库容系数42.8%，径流利用系数93.4%，该水库为多年调节水库。水电站现 共装有6台机组，其中原设计4台机组单机容量4.5万kw，后增加的2台机组 单机容量12万kw，电站总装机为42万kw。多年平均年发电量6.9亿kw h， 保证出力原设计为5.59万kw，1989年复核时定为5.25万kw。该水库1958年开工兴建，1962年停工缓建，1970年复工，1972年基本建成 并开始运用，“江西省柘林水利枢纽工程复工扩大初步设计报告”于1972年由江 西省柘林

5、水电站指挥部编制。由于工程存在许多遗留问题，1973年至1983年进 行了补强加固，“江西柘林水利枢纽工程补强加固设计说明书”由江西省水利规 划设计院于1985年7月编制。1987年经上级主管部门批准投入正常运行。兹将 原设计报告中的有关特性值摘录于表1-2。柘林水电厂水情自动测报系统建于1994年，1995年投入试运行，2000年左 右又对系统进行了升级改造，建立了水调自动化系统。系统的投入为电厂的洪水 预报、洪水调度、防洪度汛工作作出了一定的贡献。柘林水库柘林奚口高沙东混周坊黄沙桥万家埠O 福山O东源/ 白沙岭/ k何市红旗6s、家铺晋坪Qo德安图1-1修水流域水系图表1-1修水流域主要水

6、文测站观测情况表河名站名集水面积（平方公里）设站年份资料年限水位流量修河修水4520194747.448.2, 48.449.3,50.5, 50.8, 51.552.1, 52.4 58.1247.448.2, 48.449.3,550.5, 50.8, 51.552.1,52.4 58.7修河高沙（白马殿）5260195757.1现在57.1现在5修河黄瑕195656.7 71.1256.7 58.125修河武宁7400195252.1 12, 56.712修河三硔滩9120195353.1 70.1253.1 58.1255修河柘林9340195959.1现在59.1现在5修河永修146

7、00192929.229.12, 31.1 31.12, 35.335.12, 47.1 49.2, 49.10现在29.231.6,36.1.2.4,336.837.7,37.937.12347.1 49.2,49.1012551.553.4,56.657.5修河万家埠3640195252.1现在558.1现在5表1-2工程特性表序号名称单位数量备注序号名称单位数量1流域面积调节库容108m334.44全流域km214700其中共用库容108m32.99坝址以上km29340死库容108m315.732代表性流量6泄水建筑物多年平均流量m3/s255(1)泄空洞实测最大流量m3/s12100

8、1955年6月22日进水闸底板高程m35.00设计洪水流量m3/s20500p=0.1%隧洞内径m8.003洪量(2)第一溢洪道实测最大五天洪量108m326.21954年6月1520日堰顶高程m54.00设计五天洪量108m341.5p=0.1%溢流长度m36.004水库水位(3)第二溢洪道设计洪水位m70.13p=0.1%堰顶高程m54.00正常蓄水位m65.00溢流长度m77.00防洪限制水位m64.006月20日以后为65m7水电站死水位m50.00装机容量104kw425水库容积保证出力104kw5.25总库容108m379.20多年平均发电量104kw-h6.9调洪库容108m33

9、2.00年利用小时h3500三、研究内容柘林水电站在以往的设计洪水复核中，均存在同时使用1970年以前的坝 址洪水系列和1971年以后的入库洪水系列问题；本次通过分析建立入库 洪水与坝址洪水关系，使建库前后资料满足一致性要求；采用统一并延长后的入库洪水系列对柘林水电站的设计洪水进行复核， 校核水库设计参数；复核柘林永修区间设计洪水；考虑区间洪水和新建发电机组的情况下对水库进行补偿调度。第二章洪水资料分析一、建库前后洪水资料分析本次柘林水库设计洪水复核采用的资料包含19471970年建库前坝址洪水 的资料和19712010年建库后入库洪水的实测资料，其中19471952年为沿用 以前的设计成果为

10、插补所得。另外还有调查1901年，1931年和1935年三次历 史洪水。柘林水库从1971年起，拦洪蓄水至今已有近40年，这部分资料柘林坝址断 面无实测流量过程，一般只能根据水库放水过程和水库水位变化，由水量平衡公 式反推入流过程。Q入=务 + Z q(2-1)式中 Q入攵时段内平均入库流量；AV 本时段内水库蓄水量的变化；q本时段内水库泄洪量和发电、灌溉等用水量及损失水量之和。一般水库的容积曲线都是根据地形图等高线量算的，通常称之为静态库容曲 线。建库后实际库容变化是动态的。但是，柘林水库的动态库容曲线迄今为止尚 未见做过。本次由于资料、时间和人力所限，未作研究，仍沿用静态库容曲线。 由于柘

11、林水库库面较大，调洪计算只涉及库容曲线中很小一段，而且所用为相对 值，因而对调洪结果不致产生较大影响。水库建成后每年的最大洪峰流量无实测资料，其数值一般均由库水位的变化 反求。然而按上述水量平衡公式只能求得$时段内平均流量，只有当$趋近于 零时才是瞬时流量。但是$很短无相应水位观测资料，自记水位记录易受各种 偶然因素的影响，瞬时水位误差较大，难以直接应用。柘林水库可用以推求流量 的实际水位资料，在洪峰附近最短$为2小时或6小时，由此求得的时段平均 流量会比实际瞬时洪峰值小一些。为分析其差异，我们利用建库前后的柘林站实 测流量过程，建立洪峰与相应不同时段(如2小时、6小时、12小时等)平均流 量

12、的相关关系。从分析的23次洪水看出其关系相当密切，柘林站洪峰流量一般 比2小时平均流量大10m3/s,比6小时平均流量大30m3/s。由于相差甚微，对所 求洪峰流量未作修正。二、坝址洪水与入库洪水本次设计所用的洪水系列由两部分组成，一部分是1970年以前的柘林坝址 洪水，另一部分是1971年以后由柘林电厂根据水库水位过程，按水量平衡法推 求的入库洪水。柘林水电站在以往的设计洪水计算中，存在同时使用1970年以 前的坝址洪水系列和1971年以后的入库洪水系列问题；而建库以后会使库区产 流条件改变，使入库洪水的洪量增大，流域的汇流时间缩短，入库洪峰流量出现 的时间提前、洪峰增高、涨水段的洪量增大，

13、因此就造成建库前后的洪水资料不 满足一致性的要求。应分析建立入库洪水与坝址洪水关系，使建库前后资料满足 一致性。本设计根据现有柘林1970年前坝址洪水的详细资料，通过马斯京根法 反算推求入库洪水。马斯京根法是山区型河道洪水演进的最常用方法，方法原理简单，效果也比 较理想。其公式为（2-2）。乌顼广q气1+cq+零讦顼（2-2）式中C _ 0.5*-Kx C _ Kx + 0.5* C _ K - Kx-0.5*0 K - Kx + 0.5* 2 k - Kx + 0.5* 3 K - Kx + 0.5*C0 + C1 + C2 _ 1（2-3）.,t表示第i断面，第t时刻的流量。其中参数系根据

14、建库前后高沙、清江、 柘林、罗溪等站水文资料分析求得。取K=15, x=0.1，n=3, K=K7n=5。使用上述迭代法计算出的入库洪水过程经过修匀后，再经过马斯京根法演 算，与实测坝址过程拟合得很好，说明计算的入库过程可以满足较高的精度。1970 年以前的实测坝址资料全部用此方法计算出各年的入库洪水过程。然后根据1970年前坝址洪水和入库洪水分别绘制洪峰（Qm）和五天洪量（W5） 的相关图。通过峰量关系分析求得坝址洪水与入库洪水的关系为：Q 入 _ 1.143Q 坝（2-4）W 入=1.0087吧坝（2-5）即入库洪水的洪峰流量平均比坝址洪峰流量增大14.3%。洪水过程虽有不同， 但5天洪量

15、只相差0.87%，可视为相等。三、历史洪水分析原长沙院对修河的历史洪水进行了深入的调查并考证了赣西北地区各县历 史文献。在1972年柘林扩初报告及其附件三中对历史洪水调查、河道演变调查、 历史洪水流量推算、历史洪水重现期确定及历史洪量推算等问题作了简要阐述， 本次仅进行一些补充分析与说明。自1412年以来，大于1901年洪水有三次，即1522年、1598年及1604年。 与1901年洪水差不多大小的有三次，为1716年、1746年及1831年等三年，可 认为这三年的洪水与1901年洪水属同一量级。按此情况，我们用历史洪水平均 序位法得出：到2007年为止，1901年历史洪水平均重现期为114年

16、（见表2-1）。根据长沙院历史洪水调查和历史文献考证，1955年及1954年洪水为1831年 以来第3位及第4位，从而我们可推算出它们的重现期分别为59年及44年。在频率计算时，对1901年、1955年、1954年均作特大值处理。并对1955 年和1954年仍保留其在连续系列中的序位（即在19471990年中，洪峰系列的 第1位和第2位分别为1955年和1954年；五天洪量系列的第1位和第2位分别 为1955年和1954年）。表2-1 1901年历史洪水重现期推算表起讫年份183120101716201014122010相隔年数1802955991901年可能序位1，21， 2， 3， 44，

17、 5， 6， 7平均序位1.52.55.5平均重现期120118109综合重现期116第三章水库入库设计洪水复核、设计洪水根据统一后的入库洪水序列采用频率分析法推求各种标准的入库设计洪水。 根据我国有关规范规定，频率分析是估计水利水电工程设计洪水的主要方法，也 是工程水文学的重要组成部分。它的基本内容是，根据概率论和统计学的基本原 理及方法，结合流域洪水特性，分析、估计洪水特征值（如洪峰流量、各种时段 洪量）的频率曲线，并借此估计各种设计标准（以重现期表示）相应的设计洪水 值。根据上述方法确定的P-III型曲线参数如下表，详见附录三。表3-1 P-III型曲线设计参数项目ECC/CQx5341

18、v0.54sv2.5mW3.840.542.51 W7.460.572.53W9.810.602.5注：流量单位：m3/s洪量单位：108m3计算得洪峰和各时段洪量各频率设计值。表3-2各频率设计值频率（）0.10.20.51251020Q20500188841672415065133821109493037420mW14.313.211.710.69.47.86.65.31W。30.327.724.722.019.616.213.510.73W41.438.033.530.026.421.718.014.1注：流量单位：m3/s洪量单位：108m3对比以前洪水系列的设计值，本次校核的入库年最

19、大洪水系列在洪水洪峰均 值方面有所增大，由于原设计采用坝址洪水，所以较原设计值增加较多。5天洪 量均值与以往设计差别不大，最后求得的各设计标准洪量较以往设计值也差别不 大。表3-3各次设计洪水统计参数成果对比表项目名称原长沙FA完成果W5扩大初i殳成果W5加固设iA计成果W577年复，A核成果W585年Qm调查331133331._ 实测101018182121242431引用资料年数插补550066666小计181819193030333338Ex46009.78510010.6482010.2482010.2482(C0.590.570.520.540.550.560.550.560.55

20、统计参数vs1.721.941.221.521.3751.681.3751.681.37C/C2.93.42.42.82.53.02.53.02.50.01%2520054.82220051.42290053.02290053.022900.1%1960042.41790040.71825041.51825041.518250.2%1798038.51661037.51687038.01687038.01687各种设计标准0.5%洪水统计表1%2%1570033.51486033.11494033.41494033.414941400029.71350029.71345029.91345029

21、.913451230025.91220026.31195026.21195026.211955%996020.91020021.7998021.4998021.4998(10%818017.1865018.2834017.8834017.8834(20%639013.3704014.6670014.0670014.0670(注：流量单位：m3/s 洪量单位：108m3采用分时段同频率控制放大法，对典型洪水过程线进行放大并修匀，得各设 计频率设计洪水过程线Q p（t）。表3-4设计洪水过程线时段序号本次设计标准（频率）0.10.20.5125102011600110088272069055045

22、034023200230020581680140012001100790360005000450042003800260022002010475006300500048004600350029002500590008000640058005300430037003200611200980088007800680055004600390071350012000106009200780068005800460081580014000124001130096008100680055009185001700015500140001250010000800065001020500188841677015

23、065134001109493037420111850017000155001400012500100007900640012160001450012800110001005083006400540013135001150096009000760066004900410014105008800770070006100530035003100158000645957005300450039002300210016550045004000350030002500150014001738003400290027002300190012001000182800260022051800170014008

24、50750192300210017601600139012007006002018001600136013001100900600541注：流量单位：m3/s时段长:6小时二、可能最大洪水可能最大洪水仍采用1977年编制的“柘林水库设计洪水复核报告”成果。现将其主要内容简述如下：（一）可能最大降水可能最大降水分别求出了锋面雨的可能最大降水与台风雨的可能最大降水。（1）锋面雨可能最大降水锋面雨可能最大降水采用了三种放大方法，即水汽效率放大、组合暴雨放大、 水汽输送率放大，经比较选用水汽输送率放大成果。水汽输送率代表层曾比较1000m、1500m及2000m三层，年分析以1500m 水汽输送率与整

25、层水汽输送率相关关系较好，且其资料较充分，故选1500m为 代表层。典型暴雨选择降水强度大、范围广、历时长、水汽输送率较小而本流域又在 雨区范围内的1973年6月暴雨中心在丰城（白土站）暴雨为典型。经计算，6月份可能最大水汽输送率（W12V12）M=975 （mm-m/s），典型暴 雨的水汽输送率W12V12 = 508 （mm-m/s）。可能最大降水放大倍比为典型暴雨放大后，将其移置到本流域最不利中心，然后用等百分数法予以改 正，经上述放大、置、改正后的流域平均1天、3天、5天降水量分别为259.8、 640.7、832.7mm。（2）台风雨的可能最大降水经分析与比较台风雨可能最大降水采用移

26、置河南“758”暴雨方案。a.河南“ 758”特大暴雨移置全本流域可能性初步探讨。现将河南“ 758” 暴雨的多种主要气象成因与本地区台风暴雨气象成因对比如下： 1949-1975年河南省共出现4次台风暴雨，江西省出现72次，其中有 31次影响本流域。河南“758”暴雨出现在8月份，影响本流域31次台风中有 13次出现在8月份。 河南7503号台风中心气压为998-995毫巴，最低951毫巴，7503号台 风在内陆中心气压加深3毫巴，而影响本流域台风有一次加深3毫巴，还有一次 加深4毫巴。 7503号台风在河南与湖北交界处滞留时间约30-36小时，而影响本流域 台风在本省滞留时间最长一次为84

27、小时，另一次为54小时。 7503号台风“高压坝”维持时间长达72小时，而影响本流域台风高压 坝维持时间有2次均长达60小时。 7503号台风在河南形成暴雨期间遭遇两次冷空气南下，而申请号本流域 台风雨，仅有一次遭遇冷空气的。 7503号台风波叠加及750号台风顶托，而影响本地区7504号台风有7506 号台风叠加及7505号台风影响。 7503号台风雨区入流方向水汽充沛，850毫巴最大比湿16g/kg，申请号 本流域7504号台风最大比湿17g/kg。 河南758暴雨区地形是三面环山向东开口的马蹄形地带，地势由西向东 倾斜，大暴雨出现在迎风坡。本流域地形与此相似。综上所述，河南758暴雨的主

28、要成因在影响本流域中也具备或者基本具备， 其中7504号台风形成本流域及附近暴雨时，几乎具备了河南“758” 3号台风暴 雨的各种成因，但“7504”号台风暴雨之所以比“7503”号台风暴雨小，是因为 前者某些量级不及后者，若台风影响本流域的各项成因严重地叠加在一次台风 中，就有可能出现类似河南“758”暴雨，故不能排除河南“758”暴雨在本流域 出现可能性。b.放大、移置、改正放大河南“758”暴雨为高效暴雨，故不能放大效率，仅放大水汽指标，经计算， 其可能最大露点Tdm=28C，实测露点Td=25.9C，可降水放大系数K1 = 1.214 倍。移置由于本流域大暴雨无明显暴雨中心，故移置至本

29、流域最不利中心，转轴不超 过 20。水汽改正本流域台风雨可能最大露为Tdm=27.6C，求得水汽改正系数K2=0.964o 障碍调整改正。本流域台风水汽入流方向（东南）分水岭高程平均为1135m，障碍调整改正 系数 K3 = 0.777。流域形状改正经计算，河南“758”暴雨移置本流域的流域形状改正系数K4=0.892。 经放大、移置、改正后，求得流域平均1天、3天、5天降水量分别为387.5、604.2、 684.4mm。（二）可能最大洪水（1）降水分配过程锋面雨与台风雨可能最大降水均采用典型暴雨的雨型分配指标。将放大、移 置、改正后的降水，用泰森多边形法，计算各测站、各时段流域平均降水量，

30、其 数值如表3-5及表3-6。表3-5可能最大降水分配过程表锋面雨（6月）台风雨（8月）时段（日-时）雨量（毫米）占()时段（日-时）雨量（毫米）占()20.8-1416.221.955.0-60014-202.380.296-121.00.1420-213.831.6612-1810.551.5421.2-83.820.6418-2475.9011.108-1428.03.366.0-637.405.4414-2062.657.526-128.901.3020-236.84.3212-1837.905.5222.2-856.686.8118-2445.006.558-14107.612.91

31、7.0-669.8010.2014-2081.09.726-1271.9010.5120-257.06.8412-1897.4014.2223.2-814.21.7118.24148.4020.658-141.100.148.0-661.408.9514-205.820.706-121.000.1420-270.78.4924.2-8119.114.308-1465.07.8114-2049.15.8820-211.21.3525.2-830.03.60表3-6可能最大降水逐日分配过程表锋面雨台风雨时段（月-日）雨量（毫米）占()时段（月-日）雨量（毫米）占()6-2036.34.368-41

32、7.82.606-21184.122.10587.512.776-22259.832.206129.218.906-23196.823.707387.556.616-24155.318.65862.49.12合计832.3100合计684.4100（2）产汇流计算产流计算是根据本流域实测水文资料绘制以前期影响水量为参数的降水径 流关系图查算。汇流计算，采用经验单位线法，经分析比较，采用的经验单位线如表3-7表3-7时段（6小时）0123456单位线流量（m3/s）0245580758810745445时段（6小时）78910111213单位线流量（m3/s）26717511880533315（

33、3）可能大洪水根据实测资料分析，前期影响雨量锋面雨为Pa=35mm,台风雨Pa=10 mm, 稳渗均采用fc =0.5mm/h，基流为600 m3/s，由此表得可能最大洪水主要参数见 表3-8表3-8-一 一 If 型项锋面雨台风雨5天流域平均降水量：毛水量（mm）832.3684.4净水量（mm）749.7604.0径流系数a0.900.883一次洪水过程总洪量（亿m3）73.957.95天洪水总量（亿m3）70.957.4洪峰流量（m3/s）2560032800可能最大洪水过程线见表3-9表3-9锋面雨台风雨时段流量时段流量时段流量时段流量0600171953006001769101735

34、182327016231847402917192496021715193280311802023390339902022554144021189404598021153051980221416057760221010续表3-9锋面雨台风雨时段流量时段流量时段流量时段流量638402310070697002368876710247230711800246008996025485081480091487026335091945010204002723501025900112415028161011316001225600291100123280013238503084013301501419110

35、31700142435015154603264015165001615970336001610430注：流量单位：m3/s时段长：6小时下游区间设计洪水本次计算是在原有基础上进行、将洪水系列延长到2010年，由表3-11及表 3-12可以看出延长后的洪水系列最大洪峰及5天洪量均值较原系列增加6%左 右，变化不大；虽然柘林永修区间在近40年中，不透水面积略有增加，但变化 不大，且缺乏1973-2010年的柘林永修区间下垫面变化的详细资料，可能会导 致区间洪峰偏小，但水库建成后库区周边存在引水，而原设计外的库区引水在本 次复核中也未作扣除，两者相抵，在防洪补偿调度中对最高洪水位影响不会很大， 故在

36、本次复核中柘林永修区间洪峰和五天洪量还是采用1971年江西省水利勘 测设计院“柘林永修区间设计洪水”报告成果中关系插补而成，相关公式如下：Q 区=1.015Q 万190(3-1)式中：Q区为区间洪峰流量；Q万为万家埠洪峰流量。五天洪量相关线如下表：表3-10区间与万家埠五天洪量关系W5 万(108m3)2.03.04.05.010.0W5 区(108m3)2.43.54.86.415.0表中W,万为万家埠站五天洪水总量；W,区为区间五天洪水总量。根据1915年历史洪水资料和19522010年万家埠实测洪水资料进行下游区 间设计洪水设计。将1915年作历史洪水处理，其他年份作为实测系列，统计参

37、数计算结果如下：表3-11原设计(1971年)下游区间设计洪水参数项目均值CvCs0.1125Qm19300.632.7810300675057204380W55.040.621.9023.116.114.011.3表3-12本次复核下游区间设计洪水参数项目Ecc/cQmx2066v0.65sv2.5mW5.30.562.8表3-13本次复核下游区间设计洪水设计值频率0.10.20.51251020Q93248521745166345800470438492968mW.21.0819.3517.0515.2913.5111.119.257.32典型洪水过程采用1954年6月典型洪水，采用峰、量

38、同频率控制。表3-13区间不同频率设计洪水流量过程线时段本次设计标准（频率）0.10.20.51251020112901120103084074058044042021400120011808708706205205003157013701360103010007406606304180016601730145012301040930800524402240243021001800152013501100656704980465140603350323027802240785608000704061005350440037002840893428521745166345800470438492

39、968988508150706062705540442036202780108230759066005900510041703450260011756571006100550047203850320024301269706500560051004340365030002300136340595051004700396033702750214014578054004620430036503100254020461551004730410037903270280022801790164500420035403340290024802030165017390035903040284025202160

40、1780148918330029902530242022001860158012951927462480214019702000157012901045202285210018701750185013001130875注：流量单位：m3/s章水库防洪参数复核一、水库防洪标准与调度规则原设计中关于柘林水库的防洪标准和调度原则可归纳为一下几点。（一）柘林枢纽的永久性水工建筑物（如大坝）采用防洪标准为，千年一遇 洪水设计，可能最大洪水保坝。为解除下游洪水灾害，在保证大坝安全前提下， 本水库承担下游尾闾地区，永修县域等防洪任务，下游防洪标准为防御50年一 遇洪水，设计控制站为山下渡站与杨柳津站，该两站

41、的安全泄量为6500m3/s。坝址至永修区间洪水主要来自潦河，以万家埠站为考虑潦河洪水的主要控制 站，万家埠站洪水与柘林坝址洪水有较好的相关关系，以山下渡站为尾闾防洪地 区的控制站，万家埠站全山下渡站的传播时间比坝址全山下渡的传播时间约短 2h左右，因此需考虑万家埠站洪水的短期预报，并建立万家埠站与区间洪水相 关关系，水库放流时即可考虑与区间洪水进行补偿调节。（二）水库防洪调度根据洪水大小，采用入库流量与水库洪水位相结合为控 制放流条件，当坝址洪水小于50年一遇洪水时，水库对区间洪水进行补偿调节， 使下游（山下渡站加杨柳津站）安全泄量不超过6500m3/s；当区间洪水超过6500 m3/s时，

42、水库仅下泄发电流量，当坝址洪水流量超过50年一遇洪峰流量时，为 保证大坝安全，主坝的第一溢洪道与泄空洞等泄洪建筑物全部开启，这样下游洪 水虽超过了安全泄量，但由于主坝区溢流建筑物的泄流能力有限，故大量洪水仍 由水库拦蓄，仍减轻了下游洪水灾害。（三）付坝区第二溢洪道运用条件：当水库水位超过200年一遇最高洪水位 时，才开闸门泄洪。以200年一遇设计洪水进行洪水调节计算，考虑洪水预报， 水库最高水位为69.4m，因此，必须加强洪水预报工作。若遇特殊情况，水库水 位未达到69.4m或坝址洪水来量小于200年一遇洪水，又需要使用的第二溢洪道 时，则必须请示有关上级领导，经批准后方可开闸泄洪。如闸门，启

43、闭系统或建 筑物出现异常，更应立即上报请示，并采取紧急措施，以确保工程防汛安全。（四）水库防洪限制水位在6月20日前为64m，6月20日以后为65m。复 核参数时各种标准的洪水起调水位均为防洪限制水位。（五）在水库泄洪时期，水电站泄放发电流量的设计原则是：遇千年一遇以 下洪水时，电厂按3台机组运行；电厂运行，如遇超过千年一遇洪水时，则不考 虑机组发电放流。电站实际运行时，应尽量利用电站机组排泄洪水并发电。二、水库设计特征水位原设计中根据1954年型洪水，求得特征水位如下表。表4-1水库特征水位洪水重现期（年）502002001000是否考虑洪水预报考虑考虑不考虑不考虑最高库水位（m）68.82

44、69.4069.8470.13考虑预报与不考虑预报约有近0.5m的差别，所以准确及时的洪水预报对合 理的水库调洪是很重要的，也可以提高水库利用效益。三、本次复核计算（一）分级控制柘林水库洪水调度中涉及三种防洪标准，由于实际洪水发生时一般不能预知 其洪水标准，因而需要进行分级控制，具体说即：（1）对于小于五十年一遇的洪 水应考虑下游区间来水情况进行补偿调节，使下游流量不超过6500m3/s；（2）超 过五十年一遇的洪水，不再进行下游补偿调节，而按泄空洞和第一泄洪道的泄流 能力下泄；（3）超过二百年一遇的洪水可启用第二泄洪道泄流。分级控制调洪过 程如下图所示。其中t为水库下泄流量与区间来水传播时间

45、差。图中t0t1时段考 虑区间来水进行补偿调节，永修按6500m3/s控制水库下泄，t1达到50年一遇的 防洪高水位68.82m； t1时刻以后水库入流仍然很大，说明本次洪水已超过下游永 修的设防标准，Jt2按泄空洞和第一溢洪道泄洪能力下泄，t2达到200年一遇的 设计洪水位；t2时刻以后水库入流仍然很大，第二溢洪道开启参与泄流保坝，直 至t3时刻水库达到最高水位。图4-1调洪演算分级控制示意图（二）调洪原理由水量平衡原理可知，在某一时段也内（Z = t2-t1），进入水库的水量与 水库下泄水量之差，应等于该时段内水库蓄水量的变化值，用数学式表示为：水库调洪演算，就是逐时段联解（4-1），即：

46、(4 -1)I gM At - qi + q2 At = V - V 1222iq = f (V)式中：g、qi分别为时段初入库、出库流量（m3/s）； Q2、q2分别为时段末入库、出库流量（m3/s）； VV2分别为时段初、时段末水库蓄水量（m3）； q=f（v）水库下泄能力关系曲线；（三）判别指标在柘林水库“江西柘林水利枢纽工程补强加固设计说明书”中采用的指标为 库水位与入库流量过程相结合的峰前蓄水量法，具体判别条件为：1. 当 Q入11950m3/s, Zt2%；2. 当 Q14940m3/s, Z0.5%。人t（四）下游补偿调节当发生小于五十年一遇洪水时，柘林水库需对区间来水进行补偿调

47、节，以使 下游流量不超过6500m3/s。本次我们采用的补偿调节方法介绍如下。区间来水以万家埠为代表站，先假定柘林不放水，将万家埠洪水过程演算到 永修，再加上柘林、万家埠全永修区间面积上的来水作为柘林以下的区间流量过 程，将该过程与6500m3/s之差反演至柘林，求得结果即为柘林水库所容许的泄 流过程，当柘林水库各时段下泄流量小于或等于该过程相应流量时，则下游流量 便可不超过6500m3/s。具体算式为1. 万家埠全永修0 永，t+1=cQ 万，t+1+C 万，t+C2 Lt（4-1）式中Q万为万家埠流量；Q、永为万家埠至永修的流量；C0、CC2为演算系 数，可按（2-3）式计算，其中k、x根

48、据有关水文资料分析，采用k=12, x=0.2. 永修全柘林Q 柘，t=0Q永，t+CQ永,CQ 柘，t+1（4-2）式中Q为柘林流量；Q、为柘林全永修的流量，Q、f=6500-（Q、+AQ）； 柘永永，t永, t t Q为柘林、万家埠至永修的区间流量；仁0、C、C2为演算系数，由（2-3） 式确定。C，k - kx + 0.5Af c0.5At - k + kx kx - 0.5At0 - 0.5At + kx，1 - 0.5At + kx，2 - 0.5At + kxC、0+C、+C、2=1（4-3）根据有关水文资料分析，采用k=14, x=0， t=6小时。（五）洪水复核计算本次利用73

49、年加固设计成果参数，重新设计了 73年前序列设计洪水，利用 本次编写程序对水库防洪参数进行复核，得出结果如下所示：表4-2原设计洪水演算成果（1954年型）洪水重现期（年）50200200是否考虑洪水预报考虑考虑不考虑最高库水位（m）68.7969.2869.48由上表可以看出，两次成果设计结果基本一致。（六）洪水调节各种标准的洪水，调节计算结果列于表4-2,各频率调度过程请参见附录五。本次分析了不同典型过程（1955年，1969年典型）对调节计算结果的影响， 不同典型洪水的调洪结果虽有变化，但影响不大。原设计中将洪水分为年最大洪水与后期洪水，而且确定以6月20日为界，6 月20日以前防洪限制

50、水位为64m，6月20日以后为65m。显然，这种考虑对协 调防洪与兴利的矛盾有重要意义，但是，从历年洪水资料看，在19532007年 55年柘林实测系列中年最大洪水流量出现在6月25日以前的有43次，占78.2%， 同时考虑修河一次洪水历时一般为47天，洪水预报又有一定的预见期，故最 大防洪库容可留到6月20日，6月20日以后可以利用一部分防洪库容作为发电 蓄水的调节库容。本次设计只统计了后期洪水所占的比重，对后期洪水应更充分 的认识，分期洪水从成因方面也需进一步分析，建议以后加强这方面的工作。表4-3设计洪水调节成果表防洪标准频率设计洪水重现期（年）可能最大 洪水（台风雨型）可能最大 洪水（

51、锋面雨型）51020502002001000防洪下 限水位m646464646464646564水库最高水位m64.8165.8667.3168.8269.3369.3770.1173.0072.50枢纽最大下泄流量m3/s419043974727504351795204141301588015360备注考虑洪水预报不考虑洪水预报原设计中根据1954年典型五十年一遇洪水考虑预报，求得防洪高水位为 68.82m。这次在有预报的情况下进行预泄调度，求得防洪高水位为68.82m,与 原设计结果一致。虽然增加了2台机组，但因为下游区间设计洪峰增大，需考虑 补偿调度以满足下游永修安全泄量6500m3/s

52、所致。本流域坝址以上暴雨径流预报预见期一般为32小时，考虑到水库形成以后 预见期缩短及暴雨中心位于中下游的预见期较短等条件，考虑预报采用34个 时段，1824小时预见期提前放水，本次复核预见期定为18小时（即提前3个 时段进行预泄）。原设计中根据1954年型二百年一遇洪水求得最高水位，考虑预 报为69.4m，不考虑预报为69.84m。按照调度规则及50年一遇入库流量和原防 洪高水位设计值Zt=68.82m作为判别指标，考虑预报时求得设计值为69.33m。原设计根据1954年型洪水不考虑预报求得千年一遇设计洪水位为70.13m， 本次复核1954年型求得为70.11m，与设计比较接近。结论一、本

53、次在复核1990年以前的实测系列的基础上，延展了 19912010年系 列。通过研究入库洪水与坝址洪水的关系得出，入库洪水洪峰比坝址洪水增 大14.3%，两者五天洪量基本相等。本次复核计算的水库防洪高水位与原设 计比较接近。如果按Zt=68.82m结合50年一遇洪峰流量为判别指标，考虑下 游补偿调节进行分级控制，本流域坝址以上暴雨径流预报预见期一般为32 小时，考虑到水库形成以后预见期缩短及暴雨中心位于中下游的预见期较短 等条件，采用1824小时预见期提前34时段放水，求得200年一遇洪水 位略低于原设计。在防洪高水位为68.82m，超过69.4m启用第二溢洪道的条 件下，本次求得的设计洪水位与原设计比较接近。二、本次除了研究原设计中的1954年典型洪水外，又补充研究了 1955年和 1969年两种典型洪水，调节设计结果表明，不同典型洪水求得的库水位相差 不大。三、下游防洪方面在资料十分缺乏的情况下，延展了 19522010年洪水系列， 研究了下游区间设计洪水参数。对今后决策者进行补偿调度具有较好的参考 价值。四、本次虽然对洪水系列做了一些补充研究，重新复核了原设计标准。鉴于 柘林水库已基本定型，本次校核接近原设计值，建议目前暂维持原有水位参 数。今后如有可能，仍需做进一步的研究。存在的问题还有：(1) 柘林水库分期洪水参数研究；(2) 下游防洪标准；(3)