桐城抽水蓄能电站径流分析与计算

邓欢欢，张一鸣，袁 鹰

（广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635）

0 前言

桐城抽水蓄能电站位于安徽省桐城市境内挂车河上游支流南冲河上，地处大别山区，属长江流域。电站主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房、开关站、业主营地、仓库及连接公路等组成，推荐电站装机总规模1280 MW，设计年发电量21.44 亿kW·h。桐城抽水蓄能电站为纯抽水蓄能电站，建成后将承担调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等任务。为确保工程建设的科学性，需对水库径流进行分析计算。

1 水文测站布设情况

桐城抽水蓄能电站上、下水库流域内无实测水文资料。下水库坝址下游约3.9 km 处建有牯牛背水库，水库设有大塘、唐湾、黄铺、牯牛背水库站共4 个专用站。邻近青草塥河上设有沙河埠（二）水文站，皖水上设有岳西水文站，均为省级水文站。流域周边雨量站有唐家湾、后冲、来榜。工程所在流域及周边测站资料基本情况见表1。

牯牛背水库集水面积125 km2，牯牛背水库站1975 开始观测，大塘、唐湾、黄铺三站观测始于1986 年，截止2012 年除牯牛背水库站，各雨量站均已经停测。

沙河埠水文站位于潜山县双峰乡金塥村，控制流域面积460 km2。1954 年4 月由安徽省水利厅设立为水位站，初始位置在钓鱼寺，1967 年1 月改为水文站，测验断面迁至原基本断面上游约1000 m 处，改名为沙河埠（二）站，观测至今。测验项目有水位、流量、泥沙、降水量。

岳西水文站位于皖水上游干流岳西县天堂镇，控制流域面积137 km2。1953 年5 月由安徽省水利电力厅设立为水位站，1954 年1 月改为水文站观测至今，测验项目有降水量、水位、流量等。

表1 工程邻近流域测站基本资料一览表

2 参证站选取

现有测量站点中牯牛背水库距离工程最近，但实测资料没有通过水文局的统一整编，流域内雨量站均发生过因测量仪器损坏废弃而断测、停测情况，实测多年平均年降雨量较周边国家标准雨量站和等值线图成果明显偏小；入库水量资料受工程测量记录方法和人为因素影响较大，部分月份出现负值，错误明显且无法校正。因此牯牛背水库资料可靠性不强，不作为本文径流计算的依据。

邻近流域岳西水文站、沙河埠（二）水文站观测项目齐全，测验规范，所有测验、观测及数据整编复核国家行业技术规范的标准和要求，经复核水文数据无明显错误，数据成果可靠。两站上游均无大的蓄水工程，径流系列均包括完整的丰、平、枯周期，均值和离势系数分别在系列大于等于28 年和41 年后趋向稳定，系列一致性、代表性较好，可作为本文径流计算的参证站。

3 径流分析与计算

工程所在区域地处亚热带季风气候区，径流主要来自降水。6 月份进入梅雨季节，阴雨连绵，同时受南北冷暖气流交锋的影响，降雨集中。七月中旬进入盛夏后，受太平洋副热带高压控制，少量从沿海登陆的台风影响到本流域，形成大暴雨。流域径流年内分配不均匀，主要集中在5 月～9 月，占全年的70%以上。最丰月7 月，占全年的20%以上，最枯月1 月，仅占全年的2.0%。年径流深在800 mm 左右。

3.1 水文比拟法

岳西水文站距离桐城抽水蓄能电站所在流域直线距离约40 km，两个流域的地形、地貌、植被等自然条件和气候条件基本一致。以岳西水文站为参证站，考虑面积与月面雨量修正，计算电站上、下水库径流系列，公式如下：

式中：Q设、Q参分别是设计、参证流域月平均流量，m3/s；F设、F参分别是设计、参证流域集雨面积，km2；P设、P参分别是设计、参证流域月降水量，mm。

将来榜和岳西降雨量算术平均得到岳西水文站控制集雨范围面雨量为1488.7 mm，桐城抽水蓄能电站上、下水库设计流域面雨量采用流域周边的唐家湾站降雨，多年平均降雨量1369.4 mm。经计算，电站上、下水库多年平均年径流径流深为800.2 mm，径流系数均为0.58。多年平均流量分别为0.024 m3/s和0.413 m3/s，多年平均年径流量分别为74.73万m3和1303.14万m3。

3.2 降雨推径流法

沙河埠(二)站与设计流域同属于菜子湖流域，降雨径流特性一致，利用沙河埠(二)站降雨径流关系推求工程所在流域径流。如图 1 建立沙河埠(二)站 1967 年 5 月至 2015 年 4 月 47 年降雨径流关系，相关系数为0.82。

图1 沙河埠（二）站年降雨径流关系图

根据唐家湾站逐年平均降雨量和沙河埠（二）站降雨径流关系计算设计流域年径流深，并按降雨比例分配到各月。经计算，电站上、下水库多年平均年径流径流深为798.0 mm，径流系数为0.58。多年平均流量分别为0.024 m3/s 和0.412 m3/s，多年平均年径流量分别为74.54 万m3和1299.68 万m3。

3.3 等值线图法

查《安徽省天然径流深等值线图（1956～2000 年同步系列）》和《安徽省多年平均径流系数等值线图》，桐城抽水蓄能电站所在流域多年平均降雨量1350 mm，多年平均年径流深800 mm，径流系数0.57，则上、下水库年径流量分别为74.72 万m3和1302.88 万m3。由于等值线是根据1984 年以前各站实测径流分析综合分析绘制的，至今已经过去30 多年，必须进行修正。本次以岳西水文站实测长短系列成果进行修正，短系列（1958 年～1984 年）27 年多年平均径流量为 1 1491.6 万 m3，长系列（1958年～2015 年）58 年多年平均径流量为11535.1 万m3，长短系列比例1.004，从而得到1967 年～2015 年桐城抽水蓄能电站上、下水库多年平均径流量分别为75.02 万m3和1308.09 万m3。

3.4 成果采用及合理性分析

本文采用水文比拟法、降雨推径流法和等值线图法三种方法对桐城抽水蓄能电站所在流域径流进行计算，结果十分接近，取三种方法的平均值得到电站上、下水库多年平均径流量分别为 74.76 万 m3和 1303.64 万 m3。

用流域降水量分析对比径流成果：桐城抽水蓄能电站坝址多年平均降雨量为1369.4 mm，变差系数CV=0.19，多年平均径流深为800.5 mm，变差系数CV=0.37。多年平均降雨量大于多年平均径流深，年降雨量CV值小于年径流CV值，径流系数0.58，与周边站点及等值线图成果接近。

与邻近流域测站实测成果对比：选取地理位置相近，地形地貌相似的测站径流成果见表2，与邻近流域测站年径流模数比较，桐城抽水蓄能电站以西来榜(二)、岳西较大，沙河埠(二)、牯牛背水库略小，桐城抽水蓄能电站上、下库介于其间，年径流模数与年降水量相应，与等值线图变化相一致，符合地区分布规律。

表2 桐城抽水蓄能电站邻近测站年径流特征值比较表

综合以上分析，桐城抽水蓄能电站上、下水库多年平均年径流深800.5 mm，径流量分别为74.76 万m3和1303.64 万m3，计算成果合理。

4 结语

桐城抽水蓄能电站所在南冲河流域无实测流量资料，根据牯牛背水库、周边邻近岳西水文站和沙河埠（二）站资料的“三性”分析成果，确定岳西水文站和沙河埠（二）站为径流计算参证站，保证了工程建设的科学性和合理性。

采用水文比拟法、降雨推径流法、等值线图法三种进行工程上、下水库径流分析推求，推求结果相互对比校核，并与流域降水量及邻近流域测站实测径流成果进行对比分析，说明了成果的合理性。

本文确定的参证站科学合理，计算方法切实可行，为桐城抽水蓄能电站来水蓄水及调度运行等提供技术依据，也为类似工程建设提供参考借鉴。经计算，桐城抽水蓄能电站站址径流深为800.5 mm，上、下水库多年平均流量分别为74.76 万m3和1303.64 万 m3。