三峡工程明渠截流设计洪水分析

发表日期:2005-09-05 浏览人数: 作者:张明波 刘其发 陈 晖 来源:水利工程网  评论
三期明渠截流设计方案

根据2001618日中国长江三峡工程开发总公司总经理办公会议纪要的要求,选择提前截流设计流量为10000m3/s左右。长江委通过对120余年实测水文资料分析,选择11月下半月截流,截流流量标准为10300m3/s,并在随后的招标设计中重点对此流量下的双戗双向进占立堵截流方案进行设计。通过综合各方面因素,提出了左岸上、下游设置截流基地的截流方案(简称基地方案),具体为:于砼纵向围堰上、下游端设置截流基地,创造两岸进占条件;上、下游截流戗堤龙口段设置垫底加糙拦石坎,上游戗堤加糙拦石坎顺水流向宽36m,沿戗堤轴线长120m,拦石坎顶部高程54m(坎高4m);下游戗堤加糙拦石坎顺水流向宽36m,沿戗堤轴线长90m,拦石坎顶部高程48m(坎高3m);上游戗堤承担2/3落差,下游戗堤承提1/3落差。

根据招标设计,上游围堰截流戗堤束窄口门宽度220m前,设计长江来流量14800m3/s,遇防冲流量21900m3/s;束窄口门宽度至150m阶段,设计长江来流量12200m3/s,防冲流量19400m3/s150m龙口至合龙,设计截流流量10300m3/s时。

明渠截流期雨洪特征

长江流域降水量的地区分布很不均匀,总体趋势是由东南向西北递减,山区多于平原,迎风坡多于背风坡,中下游平均降水量较上游丰富。

上游地区具有高原、盆地、河谷等复杂地形,降水的时空分布也存在很大差异。长江河源的楚玛尔河站年平均降水量仅253mm,是全流域年降水量最小的地区,而金山站年降水量高达2590mm,为全流域之冠。上游大部分地区年降水量在8001400mm,年降水量超过2000mm的多雨区有两个,一个位于四川盆地向高原的过渡地带,另一个位于大巴山南侧万源和巫溪。在青藏高原一带,年降水量低于800mm,江源地区甚至不足400mm

冬季降水量全年最少。上游地区最早34月即可进入雨季; 6~9月为全年最雨最多时段, 其中9月雨带旋回至长江中上游时,多雨区从川西移到川东至汉江,在雅砻江下游、渠江、乌江东部、三峡区间及汉江上游雨量比8月多,显示出秋雨现象,有的年份,这种强度不大而历时较长的秋雨还很明显,易形成秋季洪水。10月,随着夏季风的南撤,雨量已明显减少,50mm以上月雨量10月分布在金沙江下游至宜昌区间;1150mm以上雨区范围迅速缩小至乌江流域,此时金沙江以上不足10mm12月至次年2月雨量为全年最少,除乌江流域12月达25mm,长江上游月降水均小于25mm,金沙江以上几乎无降水。

长江上游的暴雨主要出现在青藏高原以东的盆地及其周边约60km2的地区,按日雨量≥50mm为暴雨统计,年平均暴雨日数在5天以上的多暴雨区有2处,即川西暴雨区和大巴山暴雨区。暴雨最早出现在34月,大部分地区在9月下旬结束,仅乌江、三峡区间、嘉陵江上游结束于10月下旬,个别年份可至11月上旬结束。如195511月洪水主要发生在乌江和金沙江,宜昌站11月中旬实测最大日平均流量达24200m3/s199611洪水主要发生在乌江和三峡区间,11月上旬宜昌实测最大流量26600m3/s194410~11月洪水则主要发生在嘉陵江和金沙江,宜昌站11月上旬实测最大流量达26500m3/s10月下旬宜昌日平均流量在2000030000 m3/s间持续8天。

1877~2000124年实测流量资料分析,截流期的11月多年平均流量10300 m3/s 11月上旬历年最大日平均流量排前两位的分别为1996年的26600 m3/s1944年的26500 m3/s,日最大流量超过20000m3/s的共有10年;超过15000 m3/s49年。11月中旬,历年最大日平均流量排第一位的为1908年的30600 m3/s,其次为1955年的24200 m3/s,超过15000 m3/s的达18年。11月下旬,实测最大日平均流量为1961年的17500 m3/s,系列中日最大流量超过10000 m3/s的达32年。

明渠截流施工期设计洪水分析

就一般洪水特性而言,长江上游汛期为5~10月,但其中789月三个月出现年最大流量机会较多,其量级也比6月和10月的洪峰流量大。因此在施工设计洪水分析中,将789月划为汛期,应用全年最大洪水资料系列计算的坝址设计洪水作为施工洪水;而将610月列入非汛期,这样处理更符合汛期水情特点,也有利于施工进度安排。

非汛期1月至6月和10月至12月,施工设计洪水计算,均采用分月最大选样。枯水段10~5月、11~4月和12~3月,分别在各分段内选取最大流量系列作频率计算。根据三期截流及围堰施工需要,将系列延长至2001年后计算的非汛期施工设计洪水成果见表1

1   宜昌站枯水期设计最大日均流量延长系列复核成果表

                    1877~2001年)              流量:m3/s

月份

1

2

3

4

5

6

10

11

12

10~5

11~4

12~3

参数

均值

4960

4410

5730

10600

18700

31500

27600

15100

7650

28600

15400

7860

Cv

0.15

0.18

0.28

0.28

0.3

0.26

0.27

0.27

0.18

0.26

0.26

0.18

Cs/Cv

6

7

4

3

6

3.5

2

5

5

2

5

5

设计频率

 

%

1

7190

6940

10700

19300

38300

55800

47700

28300

11700

48600

28300

12000

2

6840

6510

9910

17900

34800

52000

45000

26100

11100

45800

26100

11400

5

6350

5930

8770

16100

29700

46600

40800

23000

10200

41800

23100

10500

10

5950

5470

7910

14500

26200

42500

37300

20600

9490

38300

20800

9750

20

5560

4990

6930

12900

22300

37800

33400

18000

8710

34600

18300

8950

为进一步分析明渠截流施工期水文条件,重点补充分析了101112月分旬、分月和11月上半月、下半月、12月上半月不同频率的设计洪水,资料系列延长至18772001年,设计成果如23。新增系列中,199611月宜昌站曾发生较大洪水,最大日平均流量26600m3/s,自18772001年共125年系列中排第3位。

2  11月上半月和下半月最大日均流量设计成果

                                                流量:m3/s

均值

Cv

Cs/Cv

2%

5%

10%

20%

50%

80%

90%

11月上半月

15000

0.28

5

26400

23100

20600

18000

14100

11500

10600

11月下半月

10700

0.36

6

22100

18400

15700

12900

9400

7800

7400

宜昌站10月、11月设计流量成果表

(系列1877-2001年)

项目

分期

均值

Cv

Cs/Cv

1%

2%

5%

10%

20%

50%

75%

80%

10

 

平均

19200

0.22

2.0

30400

28800

26600

24800

22600

18900

16200

15600

上旬

22600

0.26

2.0

38500

36200

33100

30400

27300

22100

18400

17600

中旬

19400

0.24

3.0

32600

30600

27900

25600

23100

18800

16000

15400

下旬

16000

0.24

3.0

26900

25300

23000

21100

19000

15500

13200

12700

最大

27600

0.28

2.0

48700

45700

41400

37900

33800

26900

22100

21000

上旬

26800

0.30

2.0

49000

45800

41200

37500

33200

26000

21000

19900

中旬

22900

0.29

2.0

41100

38500

34800

31700

28200

22300

18100

17200

下旬

18700

0.26

2.0

31800

30000

27300

25100

22600

18300

15200

14500

11

 

平均

10300

0.18

4.0

15600

14800

13700

12800

11800

10100

8960

8710

上旬

12600

0.22

3.5

20600

19400

17700

16300

14800