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工程水文学实习


工程水文学实习

工程水文学实习 清远市英德市 广东粤电长湖发电有限责任公司长湖水电站 学院:中山大学地理科学与规划学院 专业:水文与水资源工程 学号:08338008 姓名:赵梓豪 日期:七月八日

一 实习概况 经过短暂的歇息后,我们从地质地貌的实习转移到清远市英德市广东粤电长湖发电有限责任 公司长湖水电站进行我们的工程水文学实习.七月八日下午到达,夜宿于粤电长湖公司附属的 招待所处.第二天正式开始实习.期间我们参观了发电厂房以及大坝运行遥控工作室等.然后 下午我们坐船于长湖湖面对库区进行了参观,期间我们听老师讲解了—1.通过分水线的确定 如何计算产汇流面积?2.产汇流计算参数 3. 后损 4.产流方式 目测包气带厚度 岩性分析: 初含水量, 初损,

二 实习相关 广东粤电长湖发电有限责任公司是粤电集团公司下属水力发电公司, 前身是广东省长湖水电

厂。该水电站于 1969 年开始兴建,共装有两台轴流转桨式水轮发电机组,装机容量为 76 兆瓦,年均发电量约为 2.88 亿千瓦时。水库以发电为主,兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等 综合功能。 发电厂房位于离北江与翁江汇合口 9 千米的翁江下游,于 1969 年开始兴建, 共装有两台轴 流转桨式水轮发电机组,先后于 1973 年 3 月 28 日和 1974 年 6 月 7 日投产发电,这是广 东省当时第一台低水头、转桨、双调的 长湖水电站水轮发电机组。当时这两台机组单 水库以发电为主,兼有防洪、灌 机容量均为 36 兆瓦,2003 年对 2 号机组进行了增容改造,容量增加到 40 兆瓦。现机组装 机容量为 76 兆瓦,年均发电量约为 2.88 亿千瓦时。 溉、 养殖和旅游等综合功能。 水库集雨面积 4800 平方公里, 占翁江流域总面积的 97.36%。 有效库容 0.55 亿立方米, 最大库容 1.55 亿立方米。 水库大坝是宽缝砂腔混凝土溢流重力坝, 坝顶高程 66 米,坝顶长 181 米,在河床坝段设有 5 孔开敞式溢洪道,每孔溢洪道装有 13 ×13.2 平方米的弧形钢闸门, 设计洪水最大泄流量 7080m3/s。 大坝防洪标准为百年一遇洪 水设计,千年一遇洪水校核,设计洪水水位 62.80 米,校核水位 65.62 米,正常蓄水位 62 米,发电极限水位 53 米。农田灌溉引水口布置在右岸坝体上,引用流量 4.6 立方米每秒, 灌溉农田面积 2866.67 公顷(相当于 4.3 万亩) 。 主要水工建筑和发供电设备有:混 凝土重力坝、 地下厂房、 水轮发电机组、 主变压器, 220 千伏户外 GIS (六氟化硫组合开关)

长湖下游区洪水过程如何推算? 由流量资料推求设计洪水 一、 资料审查 长湖水库建库前的资料和历史洪水,已经过多次的调差分析考证(详见“广东省长湖水电站 技术设计说明书,第三篇——水文气象和动能” )本次推算直接引用。 二、 三、 四、 五、 六、 样本选取 特大洪水处理 频率曲线线型选择 频率曲线参数估计 推求设计洪峰、洪量 建库后的洪水资料是据水库水位变化和泄量

对狮子口洼地这一特定的地形效应应如何进行入库洪水计算,写出其计算的详细步骤 狮子口地形:位于滃江下游的长湖水库,为一河道形的狭长水库,库区上游末端更为狭窄。 距离水库大坝约 20 公里的观音阁以上,是一长约 2 公里的狭长河段,河段的上游便为开阔 的狮子口洼地。离狭长河段进口处约 2 公里的狮子口村,为滃江干流与小北江的汇合处。 这样的地形条件, 对大洪水的调蓄作用非常大, 当滃江干流与小北江汇集到洼地的来水量大

于狭谷段的出流量时,被狭谷段拦阻的洪水便滞留在狮子口洼地,造成洼地水位上涨,洪水 漫溢河槽,淹没洼地农田。 狮子口洪水计算: 由于干流的滃江站及滃城站有水文观测资料, 而英德站仅有少数几年水文 观测资料,所以采用分块计算。根据测站资料,要把狮子口以上的流域分为三个区,即 1、 滃江区:滃江站以上流域,集水面积为 2000 平方公里,2、滃城区:滃城站以上流域,集 水面积为 533 平方公里;3、下游区间区:滃江、滃城站以下至狮子口,集水面积为 2000 平方公里。由于滃江、滃城站均有实测洪水过程,所以狮子口洪水计算的关键是如何计算下 游区间的洪水过程与一二区的洪水如何沿河道下行至狮子口的问题。 对于下游区的洪水计算, 可以通过暴雨径流关系的分析, 采用产汇流计算的方法求得。 然后所求得的洪水过程当做下 游区间的总入流,与由滃江、滃城站的洪水一起沿河道演算至狮子口断面,便得到狮子口处 的“入库”洪水过程。因此,狮子口“入库”洪水计算主要是解决如下三个问题,即 1、下 游区间的产流计算,2、坡地汇流计算 3、滃江、滃城及太平(英德)至狮子口的河道演算。 1. 产流量的计算—用出损后损法计算下游区间净雨

根据公式

P ? R ? I0 f tR = tR

,可以求得净雨

R = P ? I 0 ? f tR t R
式中 P—降雨量(mm) R—径流量(mm) tR—后损历时(h) ftR —下渗率(mm/h) 2.坡地汇流计算—经验单位线法

3.河道演算(洪水) 马氏京根流量演算方程: Q下 , 2

= C0 Q上 , +C1Q上 , +C2 Q下 , 2 1 1
C0=C2=0.286 ,C1=0.428;

x=0.1; k=4.5~5h ;⊿t=3h

滃城~狮子口河段 1964 年 6 月洪水演算表


6


14


2 5 8 11

Q上
82 104 491 1010

C 0 Q上 , 2
30 140 289

C1Q上 , 1
35 46 210

C2 Q下 , 1
143 59 70

Q下 , 2
(500) 208 245 569

14 17 20 23 15 2 5 8 11 14 17 20 23 16 2 5 8 11 14 17 20 23 17 2 5

810 675 577 433 342 350 891 720 448 359 302 318 263 230 205 192 220 199 176 160 147 142

232 193 165 124 98 100 275 206 128 103 86 91 75 66 51 55 63 57 50 46 42 41

432 347 289 247 185 146 150 412 308 192 154 129 136 112 98 88 82 94 85 75 68 63

163 236 222 193 161 127 107 152 220 188 138 108 94 87 76 67 60 59 60 56 51 42

827 776 676 564 444 373 532 770 656 433 378 328 305 265 233 210 205 210 195 177 161 150

滃江~狮子口河段 1964 年 6 月洪水演算表


6


14


2 5 8 11 14 17 20 23

Q上
296 334 398 805 1500 2235 2680 2780

C 0 Q上 , 2
96 114 230 429 639 766 795

C1Q上 , 1
127 143 170 345 642 957 1147

C2 Q下 , 1
143 105 103 144 263 441 619

Q下 , ~ 2
(500) 366 362 503 918 1544 2164 2561

15

2 5 8 11 14 17 20 23

2603 2410 3030 3480 4370 4780 3990 3140 1990 1370 1120 972 887 827 766 717 672

744 689 867 995 1250 1387 1141 898 569 392 320 278 254 237 219 205 192 179

1190 1114 1031 1297 1489 1870 2076 1708 1344 852 586 479 416 380 354 328 307 288

732 763 734 753 871 1032 1227 1271 1109 864 603 432 340 289 259 238 220 206

2666 2566 2632 3045 3610 4289 4444 3877 3022 2108 1509 1189 1010 906 832 771 719 673

16

2 5 8 11 14 17 20 23

17

2 5

?

其他方面的认识感想:

(1)流域遥测系统应如何完善? 水文遥测系统是远距离采集和传输水文信息的整套设备及其自动化技术。 水文遥测系统包括 传感器(一种或多种)、通信设施(有线或无线)以及接收、处理与控制装置等。本系统通常为 满足防汛和其他应急需要而建立以争取时效。 正在逐步发展与水文资料的收集、 整编、 存贮、 检索、分配等多种技术功能相结合,构成以计算机为中心的实时、联机、自动化的水文遥测 系统,以适应多方面对水文信息的需要。因此,要完善流域遥测系统,就应该在保证社会效 益、经济效益、节约资本的基础上进行设备的更新与应用。 本系统一般由 3 部分组成;①遥测站的一次仪表即传感器和控制设备;②信息传输通 道即通信设备(含中继站);③接收站或接收中心的通信和计算机设备。遥测和传输的项目(或 称参数)根据需要而定, 通信功能则随信息量、 距离和选用的通信手段而异, 形式多种多样。 如遥测范围甚广并受地形等不利条件的限制, 往往需设一个或多个中继站转递信息。 接受中 心一般只有一处,有时需要设一二个分中心。信息向用户分配一般由中心负责。如采用卫星 或流星余迹作为中继,往往与大范围甚至全国的资料存贮检索、情报预报,管理调度等系统 联网,则在遥测站上安装资料收集平台,并需设置若干处地面接收站。地面接收站也不宜过 多,以节约投资。①在进行系统(尤其是大规模系统)建设时,必须统一规划,严格论证,并 与有关部门和单位协调合作,以充分发挥系统的经济效益和社会效益,并注意节约投资。②

遥测系统一般适用于需要快速传递水文信息的流域、地区或工程地点。在人烟稀少、交通不 变、无人经常驻测的情况下,发展遥测系统可以省人、省钱和有利于弥补驻测站网的不足。
③要求系统能够长期稳定、性能可靠并在恶劣气候条件下保持正常工作。④要求保证电源、

避免雷击和防止盗窃。⑤国际上已可一次传输 16 个遥测参数。但蒸发量和流量的实测参数 还不能实时联机自动传输。随着微电子技术、计算机技术、空间技术以及其他新技术的广泛 应用,水文遥测系统正向多测站、多参数、多制式、多通道(特别是利用卫星)、多功能(与其 他系统联网)、全自动、低功耗、高精度、长周期和程序包(应用软件)等方向发展。 (2)水利工程建筑物的认识 从水利工程建筑物的作用来讲,主要用于防止洪涝灾害,养殖鱼虾,灌溉农田,旅游开发, 发电等,无论从经济效益还是社会效益来看,水利工程建筑物都起到了相当重要的作用。同 时, 水利工程建筑物的兴修与选址分析也是非常重要的, 要充分考虑交通、 战略安全等问题。 就拿长湖水电站来说,长湖地处珠江—韶关电力系统中部,距离广铁路英德站约 7 公里, 交通非常便利,且电站地处峡谷区,淹没耕地、迁移人口少,地形隐蔽,有兴建地下厂房的 自然条件,完全符合“备战、备荒、为人民”的建设方针,因此,国家计委决定迅速兴建长 湖水电站。 水利建筑物的组成,同样以长湖水电站为例:水库,大坝,水工楼,柴油发电 机房,清污机,进水口,服务器机房,工作站机房,水情遥测站外站,地下厂房,副厂房, 升压站,办公楼等组成。 水库:长湖水电站是滃江最下的一个梯级,坝址以上集雨面积为 4847km2,占滃江流域总 面积的 97.4%。 长湖水库流域地势如盆,四周山峰连绵起伏,整个地形呈东南、西北走向 并向西南开口的“∩”形,为南来北往的气流在流域对峙创造了条件,使该地区成为仅次于 沿海地区的暴雨高值区。 大坝: 大坝坝型为砼宽缝砂腔溢流重力坝。 建在以砂岩、 千枚岩为主的岩层上。 按百年设计、 千年校核洪水标准设计,Ⅱ级水工建筑物建造。左岸和右岸分别为挡水墙坝段,中间坝段为 溢流坝段,是大坝的主体。上设有开敞式溢洪道,并由钢闸门和固定式起闭机控制和调节。 溢洪道堰面按非真空溢流曲线设计, 其前沿为下游砼围堰。 泄洪时采用低水位无护坦鼻坎挑 流和高水位面流消能。 根据两岸山岩的构造和风化程度,还要修筑一定的钢筋砼截水墙, 截水墙上下设有灌浆廊道。坝体内设有灌浆廊道和检查廊道。 水工楼: 为观测水库和大坝运行情况, 配置有水文气象观测设备 (包括水情自动测报系统) 、 大坝观测设备 (包括大坝观测自动化系统) 电船、 、 清污机 (安装在 2 号机进水闸门平台上) 、 闸门集控系统等。 地下厂房:厂房内安装 1 台 ZZ587-LH-450 轴流转浆式水轮机和 TS-725/106 发电机组成 的发电机组(单机容量 36MW)及 1 台 ZZA623a-LH-450 轴流转浆式水轮机(1999 年 10 月 9 日~2000 年 2 月 5 日为转轮更换实施阶段)和 SF40-40/7250 发电机组成的发电 机组(单机容量 36MW 前总装机容量 76MW。 副厂房:主要是机组监控室,电气仪表室、大坝监测自动化室和通信载波室,检修仓库。 升压站:通过水力发电并把电能通过转换输送到电网。 (3)水文气象数据(水位,雨量,蒸发量,湿度等)的观测注意事项 40MW,2003 年 1 月开始增容改造,2003 年 4 月完成) ,目

河流、湖泊、水库的水位基本上随河道流量和湖、库蓄水量的大小而变化。但有时还受 其他因素的影响。在河床受冲淤影响的河段,往往流量相同,而河床冲刷会使水位下降,淤积 会使水位上升;水中丛生植物,旁侧支流涨水顶托造成回水,强大的迎流向的逆风均会使水 位升高(尤其在河口段) ,顺风会使水位降低。因此,在某一固定地点观测水位时,要观察记录 河床变化、流势、流向、分洪、引水、冰情、水生植物、波浪、风向、风力、水面起伏度、 水温和影响水位的其他因素,为审核水位记录提供参考资料。必要时,在观测水位的同时, 测定水面的比降等。 观测设备 常用的有水尺和水位计。水尺是传统的有效的直接观测设备。实测时,水尺上的读数加 水尺零点高程即得水位。 水位计是利用浮子、 压力和声波等能提供水面涨落变化信息的原理 制成的仪器。 水位计能直接绘出水位变化过程线。 水位计记录的水位过程线要利用同时观测 的其他项目的记录,加以检核。 水尺、水位计设置在河道顺直、断面比较规则、水流 稳定、无分流斜流和无乱石阻碍的地点;一般避开有碍观测工作的码头、船坞和有大量工业 废水和城市污水排入的地点, 使测得的水位和同时观测的其他项目的资料具有代表性和准确 性;为使水位与流量关系稳定,一般避开变动回水的影响和上下游筑坝、引水等的影响。 观测时间和测次 水位观测的时间和次数的安排, 要满足测得的资料能反映出一日内水位的变化过程, 要 满足水文情报预报的需要。平水时每日观测 1~2 次。有洪水、结冰、流凌(流冰) 、冰凌 堆积、 冰坝和冰雪融水补给河流等现象时, 增加观测次数, 以取得水位变化过程的完整资料。 水位资料与人类生活和生产建设关系密切。水利工程的规划、设计、施工和管理运用,都需 水位资料;其他工程建设如航道、桥梁、船坞、港口、给水、排水等也要应用水位资料。在 防汛抗旱中, 水位是水文情报和水文预报的依据。 水位资料是建立水位流量关系推算流量变 化过程、水面比降等必需的根据。在泥沙测验和水温、冰情、水质等观测中,水位是掌握水 流变化的重要标志。

对狮子口洼地这一特定的地形效应应如何进行入库洪水计算,写出其计算的详细步骤。 由当地地图可知, 狮子口洼地的洪水是由滃江干流及小江河汇合而成。 干流的滃江站及滃城 站有水文观测资料,而小江河的太平(英德)站处有少数几年(1955-1959 年)的水文观 测资料外, 基本没有流量资料。 因此, 狮子口洪水的分析计算可以采取分块计算的方法进行。 根据测站的资料情况,此次是把狮子口以上的流域分为三个区,即Ⅰ滃江区:滃江站以上流 域,集水面积为 2000 平方公里;Ⅱ滃城区:滃城站以上流域,集水面积为 533 平方公里; Ⅲ下游区间区:滃江、滃城站以下至狮子口,集水面积为 2000 平方公里。由于滃江、滃城 站均有实测的洪水过程, 所以狮子口洪水计算的关键是如何计算进行Ⅲ下游区间区的洪水过 程及Ⅰ、Ⅱ区的洪水如何沿河道下泄下浅至狮子口的问题。对于下游区的洪水计算,可以通 过暴雨径流关系的分析, 采用产汇流计算的方法求得。 然后将所求得的洪水过程当作下游区 间的总入流,与由滃江、滃城站的洪水一起沿河道演算至狮子口断面,便得到狮子口处的入

库洪水过程。因此,狮子口“入库”洪水计算主要是解决如下三个问题,即①下游区间区的 产流计算,②坡地汇流计算,③滃江、滃城及太平(英德)至狮子口的河道演算。

其后我们为了更深的认识实习内容,思考了一下问题.. 一.通过分水线的确定如何计算产汇流面积? (地表:山脊,GPS;地下:岩性) 二.产汇流计算参数 (透水不透水面积,土壤含水量) 三.目测包气带厚度 岩性分析:初含水量,初损,后损 四.产流方式 (陡:超渗饱和流 (山地坡度大) 超渗饱和流:土壤性质是蓄满产流(土壤含水 量多,包气带厚度不大)但是,由于坡度原因,降雨强度大于土壤下渗强度,故初始为 超渗产流。但土壤含水量可达到最大蓄水量,此后又为蓄满产流。故合称超渗饱和流) 坡降不同,影响包气带厚度、产流方式不同。 (厚度:上厚下薄→局部产流) 五.不同高程的水资源开发利用和产流方式 (入渗角度;坡地汇流为主(库区) ) 六.网箱养殖对水质、防洪影响 (洪水:网箱等垃圾堆积阻塞库门;枯水:饲料→富营养化) 七.移民问题 (形式,淹没高度,赔偿损失) ; 水库污染问题(生活污水,工业污水排放,运输事故化学物的污染等)采矿、意外事 故防范措施与应急方案 八.库区水位消落带 (设计洪水位与正常蓄水位之间,设计洪水位与死水位之间(老师说了刚开始说“与正 常蓄水位之间” ,后来又说“与死水位之间” ,不知是哪个,大家自己查一下吧) 库容 资源利用 九.上次洪水淹没深度的确定 十.(看岸边痕迹(若本次洪水淹没深度高于上次淹没深度,则痕迹被掩盖,无法观测) , 监测土壤含水量。 ) 十一. 淹没情况受库区建设影响

附图


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