水電站施工研究管理論文

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棉花灘水電站位于福建西部汀江干流與廣東交界處，壩址以上流域面積7907km2，壩址多年平均流量232m3/s，實測最大流量8140m3/s，多年平均降水量1657.1mm，降水量在年內各月分布極不均勻，其中3～9月降水量占年降水量的83%，3月份即進入汛期。上游干流有金山水電站，集水面積3680km2，上杭水文站流域面積5888km2；支流舊縣河上有磯頭水電站，集水面積1276km2；臨近壩址有支流黃潭河匯入，集水面積約1000km2，上有豐稔水位站；壩址下游約500m有另一支流永定河匯入，集水面積約1100km2。主體工程開工前，建設方已投入人力物力認真開展了水文工作。至施工單位進點時，已打下了水文工作基礎，如兩年的實測洪水資料、流域水文報汛站網、施工區域的水文觀測設施等等。

1預報方案

1.1一般方法

因電站施工期短，洪水預報方案采用常規方法。

上杭至棉花灘壩址洪水傳播時間為4～8h，洪水預報采用合成流量法，即以上杭洪峰流量與豐稔3h后流量之和與壩址洪峰流量建立相關圖，以區間雨量為參數。為延長預見期，由上游各支流站河田、濯田、桃溪、楊家坊流量之和，以金山、磯頭水電站泄流量調校，預報上杭站流量；此外，還有上杭站的降雨徑流預報圖。

1.2永定河頂托問題的處理

有少數洪水，如960802、960808，根據上游來水預報，無論怎樣調整預報圖，總是有很大的誤差，壩下水位甚至達4m以上。經查，這幾場洪水發生時永定河是暴雨中心區，洪水非常大，對汀江干流造成很大的頂托作用。為此，筆者突破常規，將流域外的永定河水位也引入預報體系，建立多元回歸預報方程。還原結果顯示，永定河的頂托問題得到了解決，連無頂托影響的洪水的還原精度也有了提高，還原誤差由平均0.95m（最大4.10m）降至0.31m（最大1.07m）。

1.3水位流量關系曲線的修訂

由于是在河床施工，河道水位流量關系經常變化，因此我們對其不斷進行修訂，以保證做出正確的水位預報。

1.4調洪演算

2000年汛期大壩已升高，壩頂不再參與泄洪，洪水時水流由導流洞及孔底高程為115.4m的泄水底孔宣泄。因兩孔過流能力有限，洪水時壩前水位將壅高。2000年初我們預先繪制了調洪演算圖，對預報方案也做了修訂。同時，根據不同頻率設計洪水調洪演算成果，繪制了入庫洪峰與壩前最高水位相關圖，供較粗略的預報使用與參考。

2洪水預報

施工洪水預報必須密切配合施工，滿足施工要求?？傮w而言，1998年施工對小洪水預報要求高，1999年中等以上洪水的預報比較重要，2000年以后施工形勢只要求大洪水預報準確。

2.11998年汛期

閩江工程局1998年2月中旬進駐棉花灘工地，水文報汛及預報體系尚未實施。雖然在河床無施工任務，但承接洪水預報任務后，立即布設了兩個應急報汛站(金山和磯頭站)，3月初開始報汛。3月7、8兩日流域普降大雨，9日接連得悉金山、磯頭兩電站大流量泄洪的信息后，經估算，先后于中午和下午2時向業主、監理和兄弟單位傍晚汀江洪水達2500m3/s及午夜出現4000m3/s洪峰流量的預報。實況是18：00洪水漫過導流洞進口圍堰，圍堰隨后垮塌；23:30洪峰到達，洪峰流量約4100m3/s，為1998年最大洪水。及時準確的預報使兄弟單位在進口圍堰垮塌之前從尚未完工的導流洞內安全撤出了人員和大量設備物資，避免了人員傷亡和重大損失。

2.2導流洞圍堰修復與拆除期

導流洞圍堰沖毀后，業主將圍堰的修復及拆除、進出口的尾工等工作交由閩江工程局承擔。汛期在河床進行圍堰修筑風險極大，因而洪水預報，特別是中小洪水預報尤為重要。為此，我們密切注意汀江上游水情及流域雨情，一有洪水發生即認真做好分析和預報。這期間共進行了7場中、小洪水預報，平均誤差0.29m。一次次及時正確的洪水預報，為保證圍堰修復及拆除期間人員與設備的安全作出了貢獻，使該項艱巨任務順利完成。

2.31999年汛期洪水預報

與1998年汛情相反，1999年首場明顯洪水遲至5月下旬才發生。5月24日起流域普降大至暴雨，26日汀江水位快速上漲，中午做出24:00洪水將過圍堰、壩頂過流的預報；21:0027日5:00出現“洪峰流量4500m3/s”的預報。生產指揮機構及時布置抗洪工作，大壩碾壓混凝土填筑照常施工。實況是洪水過堰時間及洪峰預報非常準確。此后，7～8月間又出現了2～3次較小洪水，均了準確預報，積極配合了施工。幾次預報在水位變幅達十幾米的情況下，平均誤差為0.35m。

2.42000年洪水預報

2000年4月中旬，大壩已全面澆筑至148.0m高程以上，可抵御百年一遇洪水。進入汛期后，汀江流域長期無汛情，壩址斷面僅發生數次流量1000m3/s左右不明顯的小洪水。8月23日碧利斯臺風登陸后西行，汀江流域大范圍暴雨，降雨量在200～300mm間，其中太拔303.0mm，汀江水位暴漲。業主、施工方密切配合，及時準確地掌握上游雨水情及其變化，8月25日下午根據預測上杭站4800m3/s洪峰，預報入庫洪峰5200m3/s，經調洪演算預報次日棉花灘壩上最高水位125.0m，出庫流量3800m3/s。實況是26日17時壩上最高水位123.86m（預見期內變幅26.83m），出庫流量3700m3/s。入庫洪峰5200m3/s，為年最大，相當于8月份50年一遇洪水。

3月長期洪水預報

進入1999年2月份后，大壩碾壓混凝土施工要達到度汛目標的任務非常艱巨，而上游圍堰又尚未完工，生產決策層迫切需要3月份的洪水預報以便作出決策與部署。為此，施工方斥資收集補充了大量的水文氣象資料進行預報分析計算，于2月底了“3月份洪水不大可能過堰”、“3月份更大可能為枯水月”的預報，從而讓決策層下決心全力搶筑大壩，并制定了必要的預防洪水過堰的措施。此后又分別做了4月份、5月份的月最大洪水預報。2001年棉花灘水庫蓄水期及調度運行期間，根據施工需要也進行了分月長期預報。主要采用的方法有：

(1)多元回歸。經相關分析，發現月特征值存在某些周期性變化（如32a、16a、28a等）。經篩選，建立月最大流量與前期某些月的特征值（月最大流量、月平均流量、月雨量、期間雨量）的回歸預報方程。

(2)年最大流量、年最大發生月（包括年最大發生間隔時間）的自回歸預報。

(3)歷史比照。尋找與當前形勢相似的年份，從而做出判斷。

(4)結合長期天氣預報，設定各種可能的降雨形式，配合當前河道水情及可能發展的水情，按洪水預報方案進行計算。

月最大流量預報成果與驗證見表1。

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4幾點體會

(1)做好前期水文工作。隨著先進技術和機械設備的采用，水電工程建設周期越來越短，洪災可能會給工程帶來巨大的損失，特別是工期方面的損失。因此，做好前期水文工作非常重要。

(2)充分借助地方水文系統。在市場經濟的形勢下，承擔施工期洪水預報的責任單位（業主或施工方）不可能配備完善的水文隊伍與設施，只有充分利用地方已有的水文系統的資源，如報訊站網、設施、技術力量等，才能快速進入“狀態”，達到事半功倍的效果。

(3)要有自己的有經驗的水文專業人才。施工洪水預報與一般的江河洪水預報有所區別，因水電站施工常常對中小洪水預報有很高的要求。此外諸如不同施工階段的不同要求、河床斷面過流條件的不斷變化等，預報人員均須掌握。有了自己的有經驗的水文專業人員，才能做到密切配合施工。

(4)講究實效，力求簡便。不同于高等院校和科研單位，限于財力、人力和時間，施工期洪水預報不刻意追求理論嚴謹的方法。無論是站網規劃還是預報方法，宜從簡。只要能保證預報精度，古老的傳統方法仍是有生命力的預報工具。分月長期平均流量、最大流量預報對水電站水庫調度運行有積極意義，有進一步深入完善的價值。