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技术交流

马鹿塘水电站水库溃坝分析
发布日期:2010-12-30 9:39:10
 

韦美文

(云南兴电集团有限公司马鹿塘发电厂)

摘要:采用蓄洪方式运行的高坝水库在高水位运行时处于高风险运行状态。水库现场调度管理单位实现信息共享和正确调度决策,是确保水库运行调度安全的关键。

关键词:运行安全,马鹿塘水电站

 

马鹿塘水电站位于云南省东南部文山壮族苗族自治州麻栗坡县境内的盘龙河干流上,为盘龙河下游河段十级梯级规划的第八级,为梯级开发中装机容量最大的水电站,也是文山州境内装机容量最大的水电站。马鹿塘水电站分两期开发,以发电为主,混合式开发。一期工程属中型工程,装机容量2×50MW,二期工程属大(2)型工程,装机容量3×100MW,一、二期工程共用首部枢纽建筑物,总引用流量144m3/s。电站水库于200911月下闸蓄水,总库容5.4565亿m3,调节库容4.2247亿m3,具有年调节特性。水库正常蓄水位627.00m,死水位555.00m500年一遇设计洪峰流量2680m3/s,相应水位628.69m,下泄流量2680m3/s10000年一遇校核洪峰流量3970m3/s,相应水位632.56m,下泄流量3330m3/s。水库坝址以上控制流域面积5878km2,多年平均流量80.5m3/s。首部枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸岸边溢洪道、左岸放空隧洞及右岸进水塔等组成。堆石坝属1级建筑物,坝顶高程634.00m,最大坝高154m,底宽434.9m,坝顶长度493.399m,顶宽10m,防浪墙顶高程635.20m

目前,盘龙河干流下游河段梯级规划水电站已全部建成。上游已建成丰收、回龙坝、稼依、暮底河等中型水库。

水库运行方式与风险

本项目设计单位(中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院)确定的马鹿塘水电站水库运行方式及原则是:正常蓄水位以下库沙比为299 保库问题不突出,可以不设汛期排沙运行水位,即可采用蓄洪方式运行。水库运行的最高水位为正常蓄水位627.00m,最低水位为死水位555.00m。水库每年6月至次年5月,水库运行水位在正常蓄水位627.00m与死水位555.00m之间变化。

    马鹿塘水电站水库采用蓄洪方式运行,决定了其运行最大的风险是水库在高水位运行时发生的溃坝现象。

溃坝风险可能因素与形式

可能因素有超标洪水、持续高水位运行、工程隐患、地震灾害、上游水库溃坝及战争或恐怖事件。可能形式从规模上分可能有:全溃或局部溃;从时间上分可能有:瞬时溃或逐渐溃。

溃坝洪水计算

结合工程实际及特性,按照最危险形式即瞬时全溃进行计算,溃口形状拟定为与大坝纵断面相似。假设水库在高水位运行时遭遇超标洪水、工程隐患、地震灾害、上游水库溃坝及战争或恐怖事件等突发事件或水库水位持续上涨直至漫坝,导致大坝瞬时全部溃决。

溃口宽度采用坝址处库面宽度,B=494m

1)溃坝最大流量

采用圣维南公式进行计算:Qm=(8/27)g1/2BH3/2。式中Qm溃坝最大流量;B坝址处库面宽度,取坝顶长度,B=494mH坝前水深,取最大坝高H=154m。故 Qm=(8/27)g1/2BH3/2=876130m3/s

2)溃坝洪水过程线推求

溃坝洪水历时采用下式进行计算:T=5W/Qm-Q0)。式中T溃坝洪水历时,sW溃坝前水库库容,取坝顶高程634.00m相应库容,W=56195m3Qm溃坝最大流量,Qm=876130m3/sQ0溃坝时入库流量,取坝顶高程634.00m相应下泄流量,Q0=3735m3/s。故 T=5W/Qm-Q0=3221s

溃坝洪水过程线按照概化典型过程线缩放,见表3.1、表3.2、图3.1

 

3.1 马鹿塘水电站水库溃坝洪水概化典型过程线坐标值

t/T

0

0.05

0.1

0.2

0.3

0.4

0.6

0.8

1.0

Qt- Q0/Qm- Q0

1.0

0.62

0.48

0.34

0.26

0.207

0.13

0.061

0

 

 

3.2 马鹿塘水电站水库溃坝洪水概化典型过程线

ts

0

161

322

644

966

1288

1933

2577

3221

Qtm3/s

876130

544620

422485

300349

230558

184321

117146

56951

3735

 

3.1 马鹿塘水电站水库溃坝洪水概化典型过程线

 

3)下游沿程最大洪水流量估算

采用李斯特万公式进行计算:Qxm=WQm/[W+(QmL/vK)]。式中 Qxm下游x处最大洪水流量,m3/sW溃坝前水库库容,即下泄总量,W=56195m3 Qm同前; Lx处至坝址距离,下游国家级天保口岸处取L=16.5×103mv下游x处洪水最大流速,取v=5m/sK经验系数,取K=1.5

计算下游国家级天保口岸最大洪水流量:故 Qxm=WQm/[W+(QmL/vK)]=197772m3/s

同理计算下游越南河江省河江市和首都河内市最大洪水流量,见表3.3

4)下游最大洪水流量到达时间计算

采用下式进行计算:t2=K2L1.4/W0.2H0.5hmx0.25。式中 t2最大洪水流量到达时间,sK2经验系数,取K2=1.2         hmx下游x处最大洪水流量时相应水深,下游国家级天保口岸处取hmx=30m

计算下游最大洪水流量到达国家级天保口岸时间:

 t2=K2L1.4/W0.2H0.5hmx0.25=1.2×(16.5×103)1.4/(56195×104)0.2×1540.5×300.25=590s

同理计算下游最大洪水流量到达越南河江省河江市和首都河内市时间,见表3.3

 

3.3 马鹿塘水电站水库溃坝下游沿程最大洪水流量及到达时间表

沿程位置

沿程距离

m

洪水流量

m3/s

相应水深(m

到达时间

s

1

坝址

0

876130

154

0

2

发电厂房

6500

372629

50

141

3

国家级天保口岸

16500

197772

30

590

4

河江省河江市

38500

97312

20

2137

5

首都河内市

356500

11665

15

51804

 

溃坝影响及建议

大坝至下游中越国境线河段约16.5km,河段两岸自上而下分布有:马鹿塘水电站发电厂房、曼棍、猛洞河二级、猫猫跳、船头、天保水电站,国营天保农场,天保镇人民政府以及天保口岸事务管理、检疫、卫生、学校、公安边防、驻军(警)等单位,国家级天保口岸紧邻越南国家级清水口岸,省道S210线末端约6km沿河岸分布。水库正常蓄水位627.00m时,相应回水长度约24km,相应库面面积10.51km2。境内影响范围总人口分布3000余人,初步估计财产总计100亿元以上。

1)大坝安全监测应由具有相应资质的监测单位承担。当发生可能影响大坝安全的异常情况时,应增加监测频次(必要时增加监测项目),分析监测数据,评判大坝运行状态。监测单位应及时整理、分析和整编监测资料,定期或不定期向有关单位报送大坝安全监测信息。

2)水情测报应由具有相应资质的水情测报单位承担。进行实时水雨情监测,及时进行洪水预报。

3)制定科学严格的水库管理、调度制度。在保证各时期控制水位及蓄水的前提下,应充分发挥其在电网运行中的调峰、调频和事故备用等作用。发生险情时应昼夜不间断巡视检查,必要时增配巡视检查人员。

4)制定科学的抢险预案。

 

参考文献

[1] 任树梅,李靖主编,工程水文与水利计算,北京:中国农业出版社,2004.12

[2] 刘项民,张云杰等编,马鹿塘水电站二期工程可行性研究报告,昆明:国家电力公司昆明勘测设计研究院,2004.8

来源:云南省水利厅网站

 


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