【文章內(nèi)容簡介】 溝溪尚較發(fā)育，較大支流有先家普河，高竹營河，雪口山河和洋溪河等。 馬邊河在兩河口以上，河道分流，水資源分散；下游河道開闊，農(nóng)田密布，比降緩，落差僅 10 多米，且受岷江洪水頂托，可利用落差甚微，兩河口－壇罐窯段，天然落差 ，控制流域水量的 63％～ 90％以上，水能資源蘊藏量 萬 kW，占全河的 70％左右，是規(guī)劃的主要河段。馬邊河干流水電規(guī)劃報告由能源部水利部成都勘測設計院于 1990 年 11 月編制完成，根據(jù)自然情況和建設條件，以盡可能地多利用河段水能資源和少淹沒土地資源為原則，規(guī)劃擬定一庫七級和一庫六級兩種開發(fā)方式進行動能經(jīng)濟綜合比較，推薦一庫七級開發(fā)方案 。根據(jù)馬邊河的自然條件和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需求，提出馬邊河干流規(guī)劃的開發(fā)任務主要是發(fā)電。 1991 年 7 月 19 日至 20 日，四川省計經(jīng)委和能源部水利部水利水電規(guī)劃設計總院在成都共同主持召開審查會，四川省計經(jīng)委以川計經(jīng) (1992)能 3 號轉(zhuǎn)發(fā)了馬邊河干流水電規(guī)劃報告的審查意見，審查基本同意干流梯級劃分為七級開發(fā)，自上而下分別為官帽舟 (640m)、下溪 (512m)、游樂橋 (487m)、火谷 (470m)、舟壩 (427m)、黃丹 (377m)、壇罐窯 ()，共利用落差 ，總裝機容量 萬 kW。官帽舟為整 個梯級的龍頭水庫。為了不淹沒或減少淹沒損失，官帽舟與下溪、下溪與游樂橋、游樂橋與火谷梯級間，上下游水位未銜接，其未利用落差分別為 38m、 ，共 。 11 西華 大學畢業(yè)設計說明書 3 設計基本資料 水 文 水文基本資料 水文測站布設及資料情況 馬邊河流自 1936 年以來，干流先后設立水文（位）站達 10 余個，除蘇壩、馬邊兩水文站外，大多測站均集中于流域下游。由于多數(shù)測站觀測時間都不長，且不連續(xù)，均陸續(xù)撤消，只保留了馬邊、清水溪兩個國家基本水文站至今。 1992 年 7 月黃丹水電廠在原白甲沱水文站和利店水文站附近各設立一專用水文站，名舟壩（二）站和利店水文站。 火谷電站上游 處有馬邊水文站，下游 處有清水溪水文站。馬邊站與電站壩址區(qū)間面積 597 km2，占馬邊站的 %，清水溪站與電站壩址區(qū)間面積 902 km2，占清水溪站的 %，馬邊、清水溪水文站為火谷電站水文分析計算的依據(jù)站。馬邊河流域各站觀測資料情況見表 1。 工程附近各水文站資料情況見表 1。 馬邊河流域主要水文站表 表 1 河名 站名 站別 至河口距離 (km) 集水面積 (km2) 觀測項目 資料年限 馬邊河 蘇壩 水文 132 1483 水位、流量 1959～ 1965 馬邊河 馬邊 水文 112 1831 水位、流量、含沙量 水位： 1957今 流量： 19571961， 1963今 馬邊河 利店 水文 2483 水位、流量 12 西華 大學畢業(yè)設計說明書 馬邊河 舟壩 水文 47 3162 水位、流量 水位： 19571962 19891990 流量： 馬邊河 黃丹 (滴水巖 ) 水文 37 3180 水位、流量 19531958 馬邊河 清水溪 水文 3330 水位、流量、含沙量 1957今 馬邊河 龍門灘 水文 3330 水位、流量 水位： 流量： 馬邊河 清水溪 (舊 ) 水文 8 3541 水位、流量 水位： 流量： 水文測驗及整編 馬邊河各站的水文資料，成都勘測設計院在馬邊河流域規(guī)劃、壇罐窯電站、黃丹電站、舟壩電站等電站設計中，多 次對馬邊站、清水溪等水文站的原始資料進行過全面深入的審查和復核。 1999 年，我院在官帽舟電站設計中，對馬邊水文站資料作了系統(tǒng)的復核。本次設計，對馬邊、清水溪等水文站資料再次作了系統(tǒng)復核， 馬邊河 1956 年以前各站資料觀測不連續(xù)，不完整，存在問題較多，該時段資料于 1957 年由“長辦”統(tǒng)一整編刊布。在馬邊河各梯級電站設計時，經(jīng)審查復核認為，馬邊河 1956 年以前各站資料中，清水溪（舊）站 1937~1941 年資料、龍門灘水文站 1942~1948 年資料、黃丹（滴水巖）水文站 1953~1956 年資料可用于工程設計。 本次設計，在上述工作的基礎上，對馬邊、清水溪水文站的測站高程；測流斷面；測驗方法；水位觀測；流量測驗及水位流量關(guān)系曲線等各方面又作了系統(tǒng)的復核。經(jīng)復核認為，昭覺水文站流量測驗嚴格按規(guī)范要求進行，歷年整編定線合理，資料可靠。 13 西華 大學畢業(yè)設計說明書 氣象特性 馬邊河位于四川盆地與川西高原的過渡區(qū)屬亞熱帶季風氣候。氣溫高濕度大。河源地區(qū)海拔高程多在 2021 米以上，具有高山氣候特性，較為寒冷潮濕。中下游特點是冬暖夏熱，濕潤多雨。 火谷電站位于沐川縣利店鎮(zhèn)，該地區(qū)無氣象觀測資料，壩址距馬邊縣直線 距離 18km，距沐川縣直線距 離 21km，氣象特征值用馬邊縣和沐川縣兩氣象站的 統(tǒng)計值供電站參考使用。 據(jù)馬邊氣象站資料統(tǒng)計，多年平均氣溫 ℃，極端最高氣溫 ℃，極端最低氣溫 ℃，多年平均年降水量 ，最大一日降水量 118mm，多年平均風速 ，最大風速 ，多年平均相對濕度 80%。 據(jù)沐川氣象站資料統(tǒng)計，多年平均氣溫 ℃，極端最高氣溫 ℃，極端最低氣溫 ℃，多年平均年降水量 ，最大一日降水量 ，多年平均風速 ，最大風速 ，多年平均相對濕度 84%。 徑 流 根據(jù)火谷電站 47 個水文年 (1957 年 5 月～ 2021 年 4 月 )徑流系列統(tǒng)計，多年平均流量 ，多年平均徑流深 , 多年平均年徑流量 億 m3，多年平均年徑流模數(shù)為 （ ）。 徑流的年內(nèi)分配與降雨的年內(nèi)分配基本一致，徑流在年內(nèi)的分配不均勻，豐水期（ 5～ 10 月）多年平均流量為 140m3/s，占年徑流量的 %，枯水期 (11～ 4月 )多年平均流量為 ，占年徑流量的 %，最枯段 (12～ 2 月 )三 個月多年平均流量為 ，只占年徑流的 %。徑流在年際間的變化不大，最大年平均流量為 120m3/s(1959～ 1960 年 )，最小年平均流量為 (1993～ 1994 年 )，分別為多年平均流量的 和 倍。年最小流量一般出現(xiàn)在 2 月份，多數(shù)出現(xiàn)于 1 月。 火谷電站徑流計算 。 根據(jù)馬邊站、清水溪站的徑流計算成果，采用馬邊 ~清水溪區(qū)間徑流模數(shù)按區(qū)間流域面積計算區(qū)間設計徑流，再與馬邊站或清水溪站設計徑流相加減從而推算出火谷電站設計徑流。計算成果見表 2。 14 西華 大學畢業(yè)設計說明書 火谷電站徑流頻率計算成果比 較表 表 2 系列年限 時 段 均值 （ m3/s） 設計頻率徑流 （ m3/s） 10% 50% 90% 長系列 (1937~2021) 年（ 5~翌年 4 月） 100 121 12~翌年 3 月 11~翌年 4 月 短系列 (1957~2021) 年（ 5~翌年 4 月） 113 12~翌年 3 月 11~翌年 4 月 從上表可以看出，長系列比短系列的多年平均流量大了 %， 1946～ 1954年為較突出的豐水期，考慮到 1956 年以前各站觀測 資料不連續(xù)、不完整，清水溪站 1937～ 1956 年的資料通過清水溪 (舊 )站、龍門灘站、黃丹（滴水巖）站的資料插補延長而得，且馬邊站、清水溪站有 1957～ 2021 年共 47 年實測徑流系列，經(jīng)綜合分析，火谷電站采用短系列成果。 洪 水 暴雨洪水特性 馬邊河的洪水由暴雨形成。由于馬邊河流域的地形有利于水汽的輸入和抬升，因而降 雨量較為豐沛。但地形變化復雜，降雨量各地相差較大。從洪水的地區(qū)組成來看 , 馬邊至河源一帶，支流高竹營河為馬邊上游地區(qū)暴雨發(fā)生頻次最高，降雨強度最大的地區(qū)，由于暴雨區(qū)常出現(xiàn)于高竹營河，故高竹營河的洪水是造成馬邊以上大洪水的地區(qū)。中下游暴雨區(qū)范圍較大，洋溪河一帶為本流域暴雨中心。馬邊河下游的大洪水多為區(qū)間暴雨造成，中下游是本流域主要產(chǎn)洪區(qū)。據(jù) 1957～ 2021年馬邊水文站與清水溪水文站同步資料統(tǒng)計，年最大流量出現(xiàn)次數(shù)有 43％系同次洪水，其余洪水由于區(qū)間洪水加入較大，在馬邊水文站不是年最大值，到清水溪水文站即升為 年最大。 15 西華 大學畢業(yè)設計說明書 歷史洪水調(diào)查及重現(xiàn)期分析 火谷電站設計洪水 馬邊水文站位于火谷電站上游 處，清水溪水文站位于火谷電站下游 處。馬邊站與電站壩址區(qū)間面積 597 km2，占馬邊站的 %，清水溪站與電站壩址區(qū)間面積 902 km2，占清水溪站的 %。 根據(jù)工程所在位置及馬邊河的暴雨洪水特性，本次設計洪水計算依據(jù)馬邊站與清水溪站同頻率洪水推求洪峰流量面積比指數(shù)后，按洪峰流量與面積關(guān)系計算設計洪水。成果如表 3。 火谷電站設計洪水成果表 表 3 流量 ： m3/s 均值 (m3/s) 設 計 流 量 % % % % % % % % 1910 8210 7460 6470 5710 4960 3980 3230 2500 分期洪水 火谷電站壩址處分期洪水計算，主汛期采用年最大流量設計成果；汛前過渡期和汛后過渡期采用馬邊站與清水溪站分期洪水成果，用設計洪水的計算 方法進行計算；其余時段屬枯水期采用馬邊站與清水溪區(qū)間流量按區(qū)間流域面積比的計算方法計算，得到火谷電站的分期洪水，成果見表 4。 16 西華 大學畢業(yè)設計說明書 火谷電站分期設計洪水成果表 表 4 面積 (km2) 時段 均值 (m3/s) 各頻率設計值 Xp(m3/s) p=% p=% p=% p=% 2428 1 月 2 月 179 141 112 3 月 113 339 261 203 149 4 月 263 755 606 491 375 5 月 457 1160 954 795 630 69 月 1910 4960 3980 3230 2500 10 月 317 928 726 577 430 11 月 172 520 408 324 241 12 月 104 泥 沙 流域產(chǎn)沙概況 馬邊河流域發(fā)源于大小涼山山脈，流域上游有挖黑河和高竹營河兩條支流，至兩河口處匯合始成馬邊河，流至清水溪鎮(zhèn)附近注入岷江。蘇壩（高竹營河匯口）以上河段的河谷狹 窄，河道坡降陡峻，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象時有發(fā)生，是馬邊河流域推移質(zhì)泥沙的主要來源區(qū)，在蘇壩至壇罐窯河段的河谷寬窄相間，兩岸有一些階地分布，河道坡降相對平緩，河谷地層組成多為砂泥質(zhì)粉沙巖，抗風化能力差，面蝕和溝蝕現(xiàn)象發(fā)育，是馬邊河流域的主要產(chǎn)沙區(qū)。據(jù)馬邊和清水溪水文站實測泥沙資料統(tǒng)計：中上游地區(qū)懸移質(zhì)泥沙年輸沙模數(shù)約430 t/km，下游地區(qū)懸移質(zhì)泥沙年輸沙模數(shù)約 500t/km2，兩水文站的區(qū)間輸沙模數(shù)約為 560t/km2。 懸移質(zhì)泥沙 17 西華 大學畢業(yè)設計說明書 (1)泥沙測站及整編情況 火 谷電站上下游開展泥沙測驗的水文站有馬邊和清溪水文站。 馬邊水文站位于馬邊縣城下游約 1km 處，建于 1956 年 12 月，集水面積1831km2，測驗河段基本順直，測流斷面比較穩(wěn)定。 1958 年開始懸移質(zhì)泥沙測驗，1962 年～ 1966 年 5 月因故缺測， 1966 年 6 月以后恢復懸移質(zhì)測驗。含沙量在固定垂線用混合法或 ，部分年份以瓶式采樣器取樣，年內(nèi)單沙測次一般在 300 次以上，含沙量資料除 1959 年～ 1961 年用斷沙關(guān)系整編外，其余年份均采用近似法整編。 清水溪水文站位于位于馬邊河河口段，該站集水面積 3330km2， 1958 年 6 月開始進行懸移質(zhì)泥沙測驗，測驗河段控制性好，斷面及主流穩(wěn)定。以橫式或瓶式采樣器在固定垂線位置取樣，年內(nèi)單沙測次在 300 次以上有的年份達 400 次以上，含沙量資料 1959 年～ 1964 年、 1969 年～ 1973 年用單斷沙關(guān)系整編，其余年份均按近似法整編。 以上兩站測驗資料基本控制了洪水及沙峰過程，測驗資料完整，整編方法合理，可供設計使用。 (2)懸移質(zhì)輸沙量 本階段火谷電站懸移質(zhì)泥沙輸沙量及含沙量以馬邊水文站和清水溪水文站的實測資料為基礎進行計算。收集了馬邊水文站 1958 年～ 2021 年共 45 年和 清水溪水文站 1959 年～ 2021 年共 44 年的實測流量和懸移質(zhì)泥沙測驗資料。其中馬邊水文站 1962 年～ 1966 年缺測，對這 5 年缺測年份的泥沙資料采用馬邊水文站與清水溪水文站同期月平均輸沙率相關(guān)進行插補。 火谷電站位于馬邊水文站和清水溪水文站之間，兩站區(qū)間集水面積 1499km2，區(qū)間輸沙模數(shù)約為 560t/km2。壩址處集水面積 2428km2，與馬邊水文站的區(qū)間集水面積為 597km2，占兩站區(qū)間集水面積的 ％。