螳螂川青龙～蔡家村河段电站水文分析计算报告

昆明市西山区

螳螂川青龙～蔡家村河段水电站工程

初步设计报告

2．水文

目 录

2.水文 .............................................................................................................................................. 1 2.1流域概况 ............................................................................................................................... 1 2.1.1自然地理及河流概况 ..................................................................................................... 1 2.1.2流域内水利工程分布情况 ............................................................................................. 3 2.1.4水文气象概况 ................................................................................................................. 7 2.2水文基本资料 ....................................................................................................................... 8 2.2.1水文气象站点 ................................................................................................................. 8 2.2.2水文资料“三性”分析 ................................................................................................. 8 2.3径流 ..................................................................................................................................... 12 2.3.1滇池入湖水量计算 ....................................................................................................... 12 2.3.2滇池出湖水量计算 ....................................................................................................... 12 2.3.3滇池～蔡家村站区间水量计算 ................................................................................... 15 2.3.4蔡家村站规划水平年径流量计算 ............................................................................... 16 2.3.5年径流合理性分析 ....................................................................................................... 18 2.3.6电站设计年径流量 ....................................................................................................... 19 2.3.7设计代表年径流分配 ................................................................................................... 20 2.4洪水 ..................................................................................................................................... 21 2.4.1洪水标准 ....................................................................................................................... 21 2.4.2洪水特性分析 ............................................................................................................... 21 2.4.3蔡家村水文站设计洪水计算 ....................................................................................... 22 2.4.4设计洪水合理性检查 ................................................................................................... 23 2.4.5电站坝址设计洪水 ....................................................................................................... 25 2. 5枯季施工洪水 ..................................................................................................................... 25 2.6泥沙 ..................................................................................................................................... 26

2.水文

2.1流域概况

2.1.1自然地理及河流概况

普渡河属金沙江下段右岸一级支流，位于东经102°09′～103°05′、北纬24°28′～26°18′范围内，流域地势南低北高、东高西低，南部为滇池盆地，北部为禄劝深山河谷，南北最长205 km，东西最宽90 km，平均海拔高程2250 m，涵盖了昆明市嵩明县、官渡区、盘龙区、五华区、西山区、呈贡县、晋宁县、安宁市、富民县、禄劝县、寻甸县、东川市共12个县（市）区和楚雄州禄丰县、武定县一部份。流域东面受禄劝县拱王山（向南延伸至嵩明县草白龙山及呈贡县梁王山）控制，与东川市小江水系、寻甸县牛栏江水系及宜良县南盘江水系相分隔，流域西面受武定县及禄劝县境内三台山（向南延伸至禄丰县及安宁市）控制，与武定县猛果河水系相分隔，流域南面则背靠晋宁县白龙山，与玉溪市元江流域为枕，流域北面为金沙江河谷，为普渡河金沙江汇入口。

根据云南省水利厅2002年7月出版的《云南省河流状况》调查报告，普渡河发源于嵩明县大哨乡梁王山喳啦箐，源地高程2705 m，河口处高程762 m，全河总落差1943 m，全长363.6 km，平均比降5.3‰，控制径流面积11657 km2。

习惯上将普渡河流域分为三段，滇池出口海口以上为普渡河上游区，称为滇池流域，控制径流面积2920 km2，河长（含滇池）120 km，其中：滇池水面30.2 km，滇池入湖干流盘龙江嵩明境内河长46.6 km，官渡区境内河长37.7 km，盘龙区境内河长5.5 km。

海口以下至富民县城永定桥为中游，称干流为螳螂川，河长93.1km，其中：西山区境内河长33.6 km（海口段15.4 km），安宁市境内河长54.3 km，富民县境内河长5.2 km。

富民县城永定桥至禄劝县金沙江汇口为下游，称干流为普渡河，河长150.5km，其中：富民县境内河长29.6 km，富民县与禄劝县界河长26.0 km，禄劝县境内河长84.9 km，禄劝县与东川区界河长10km。

本次规划设计河段位于普渡河流域中游螳螂川上，起始断面位于安宁市青龙乡成昆铁路桥赵家庄，终止断面位于西山区谷律乡蔡家村，全长24.5 km，其中：昆铁路桥赵家庄～马鹿塘河段位于安宁市境内，河段长8.5 km，马鹿塘～蔡家村河段位于西山区境内，河段长16.0 km。规划设计电站三座：起始段成昆铁路桥赵家庄立格母电站，下游段乐亩电站及蔡家电站，详见图2－1 螳螂川青龙乡—蔡家村河段流域水系图。

三座设计电站中，立格母电站及乐亩电站为新建电站，蔡家电站为已建电站，通过本次规划设计后拟进行扩建；三电站取水口控制径流面积见表2－1中。

设计电站虽地处螳螂川，但来水量由上游滇池、中游螳螂川组成，在进行成果的合理性检查时还将涉及下游普渡河段。

滇池位于海口河以上，地处昆明市南郊，系地壳断馅形成的天然湖泊，区域内涵盖了昆明市嵩明县、官渡区、盘龙区、五华区、西山区、呈贡县、

晋宁县大部分土地，不论是人口集中度还是社会经济发展情况均位于昆明市及云南省之冠。

海口以下安宁市为螳螂川河谷主要农业区，同时也是昆明市主要重工业区，分布有昆钢、黄磷厂等大型国有企业，最低点位于螳螂川青龙河谷，两岸地势较高，植被以亚热带常绿阔叶林和云南松为主，森林覆盖率约30％，河谷地带主要有红壤及水稻土。

规划设计河段区间面积468 km2，其中：顺流左岸区间面积293km2，主要支流有岔河及甸尾箐，顺流右岸区间面积175km2，主要支流有律则河、打岔箐及杨柳箐，河谷源短流长，以螳螂川河谷为最低点，至两侧山峰河谷最大切深约700m，由东西走向的下马场山、九指母山、壮元山、树古母、阿母山和满英花树、杨柳山为分水岭，海拔高程达2400～2500 m，流域植被以亚热带常绿阔叶林和云南松为主，森林覆盖率约为35％，主要土壤有红壤、棕壤和水稻土。

2.1.2流域内水利工程分布情况

规划设计河段以上对径流洪水调节影响较大的湖库主要有滇池及车木河、张家坝中型水库。

滇池出口海口闸控制径流面积2920 km2，根据《滇池保护条例》（2002年），滇池外湖控制运行水位为：

正常高水位1887.40 m，相应蓄水容积15.6 亿m3； 最低工作水位1885.50 m，相应蓄水容积9.9 亿m3； 特枯水对策水位1885.20 m，相应蓄水容积9.0 亿m3； 二十年一遇最高洪水位1887.50 m，汛期限制水位1887.00 m；

内湖控制运行水位为：正常高水位1886.80 m，最低工作水位1885.50 m。 滇池上游建有松华坝、宝象河、松茂、横冲、果林、大河、柴河、双龙中型水库共9座，控制径流面积962.9 km2，设计总库容3.42亿m3，兴利库容1.83亿m3；建有小（一）型水库34座，设计总库容0.68亿m3，兴利库容0.58亿m3；建有小（二）型水库137座，设计总库容0.30亿m3，兴利库容0.26亿m3。

海口河以下安宁段车木河、张家坝2座中型水库控制径流面积256.7km2，设计总库容0.62亿m3，兴利库容0.48亿m3；该河段控制区域内还建有小（一）型水库18座，设计总库容0.37亿m3，兴利库容0.29亿m3；建有小（二）型水库106座，设计总库容0.22亿m3，兴利库容0.18亿m3。

此外，在干流螳螂川上建有海口河石龙坝水电站、谷律小河口水电站、蔡家村水电站和富民县石楼梯等四座水电站，这些小水电站均无调节性能，对普渡河干流径流洪水基本无调节作用。

本次规划设计的电站中，立格母水电站为普渡河干流第二级小水电站，乐亩水电站为第四级小水电站，蔡家水电站为第五级小水电站，三个规划设计电站均为无调节小水电站。

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图2—1螳螂川青龙乡—蔡家村河段流域水系图川

老尖山

螂 马 2564.3 厂 山 大黑老包 2639.1 螳

富民县

老古坝 2354 老光山 2501.4 分 水 岭 2321

石楼梯 电站 2230 蔡家村 中坝 蔡家电站 新民村

岔 2416 河 大乐亩

乐亩 小乐亩 电站

寨子 满英花树 谷律乡 石关山 2401.8 大龙树 2268.5 上律则 河 2588.3 杨柳山 2500

律则 小河口 小河口 电站甸

核桃箐 箐

则 律 大东居

放故尾

岔 打

1779 马鹿塘箐

2111.41立 格 母 电 站

箐 柳 杨山 壮元

大妥吉

树古母 2467.6

阿母山 2366

赵 家 庄

2552.2 2457 九指母山

图 例2429

2070

下马场山

2448.6

分水线 河流 铁路

村庄 已建电站 拟建电站

川 螂 螳

青龙乡

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2.1.4水文气象概况

普渡河位于滇中高原，地势北高南低，横跨两个纬度，地形复杂，具有立体气候特点，夏、秋两季受印度洋西南暖湿气流和北部湾东南暖湿气流的控制，冬、春两季受印度北部的大陆干暖气流的控制，同时，冬季还受到北方南下的干冷气流的影响，气候特点表现为：春旱严重、夏无酷暑、秋凉少雨、冬无严寒；雨季集中、干湿季分明，四季之分不显著。以昆明气象站、呈贡气象站、晋宁气象站、安宁气象站、富民气象站及禄劝气象站为代表，普渡河流域水文气象情况见表2－2、表2－3、表2－4。

2.2水文基本资料

2.2.1水文气象站点

在普渡河流域内现有或曾经设立的水文、气象、雨量站点共有五十余处，最早建立的水文站点为滇池海口（大烟囱）站，自1942年有水位观测，最早的气象站为昆明气象站（钱局街），自1901年有雨量观测，少数水文气象站点实测系列在40年以上，多数站点资料在10年左右，有的站点仅有2～3年观测资料，本次水文分析计算主要依据站点为普渡河干流控制站，水文气象站点资料观测情况见表2－5中。

2.2.2水文资料“三性”分析

（1）可靠性分析：

规划设计河段所依据的站点中，各气象站资料均通过县（市）气象站、昆明市气象局及云南省气象局的审查并正式刊印，是合理可靠的，可供设计中使用。各水文站观测资料均通过昆明市水文水资源分局及云南省水文水资

源局的整编、复核、审查并正式刊印，是合理可靠的，可供设计中使用。

（2）一致性分析：

普渡河流域海口以下共254km长干流上分布的四个水文站，在扣除海口控制的径流面积后，其各自的控制径流面积分别为1268 km2、2243 km2、5117km2、6609km2，基本能控制并反映普渡河海口以下区间径流洪水特性。

海口站位于滇池出口，为人工控制的出流断面，出流过程非天然过程，1996年，滇池防洪保护和污水资源化工程第一期工程完工，8月位于滇池西北岸的西圆隧洞竣工，滇池出流为西圆隧洞和海口出流之和。要分析下游干流各断面的天然流量过程，必须先扣除人工控制的滇池出流，从而分析出下游区间的天然径流过程，再回加滇池调度运用后的出流过程。

海口以上滇池流域人类活动影响较大，尤其是流域内的水利工程建设对滇池入湖水文系列存在不同程度的影响，要计算海口以上滇池流域入湖径流和对径流进行调节计算，需对滇池入湖水文系列进行“一致性”订正，订正处理主要共分为四个阶段：

第一次订正：1956年以前滇池径流为天然径流系列，1956年至1959年流域内先后修建了双龙、柴河、大河、横冲、松茂、果林、宝象河共七座中型水库（除松华坝水库），必须把1953～1959年水文系列订正为1959年以后（除松华坝水库影响而外）的水平。

第二次订正：1993年松华坝水库扩建为大（二）型水库，水库增大了昆明城市供水量，而减少了沿湖农灌面积，水库弃入滇池的水量减少了，变成回归水的形式进入滇池，因此应将经第一次订正的水文系列（即1992年前）订正成1993～1997年系列水平。

第三次订正：1998年昆明市“2258”调水工程竣工通水，每年从柴河、

大河和宝象河水库调入昆明城区4200万m3生活用水，三水库大部分农灌面积由滇池提灌解决，进入滇池的回归水量又发生了变化，故应将经第二次订正的水文系列（即1997年前）订正成1998至今的系列水平。

第四次订正：随着昆明市掌鸠河水库供水工程的建成，2007年滇池流域水资源量将发生重大变化，该引水供水工程中的净水工程（昆明市第七自来水厂）终期将向昆明城市均匀日供水60万m3生活用水，滇池流域每年将额外新增2.19亿m3水资源量，扣除耗用水量后，滇池每年入湖水量将增加1.64亿m3，按月均匀进行修订，将经第三次订正的水文系列（即2005年前）订正成规划水平年系列。

按昆明城市发展的实际情况，2007年掌鸠河引水供水工程投产运行后近十年内，滇池农灌用水不会再增加而保持现状，以滇池为水源的用水也不大可能再增加，2007～2015年“滇中调水”项目还未实施完成，故滇池入湖水量经以上四次订正后，已基本满足规划设计河段内设计电站2015规划水平年水量电能计算要求。

（3）代表性分析： ① 空间区域代表性：

蔡家村水文站控制径流面积5163km2，与三电站设计流域仅相差0.4～9%，用蔡加村水文站作为设计流域水文计算主要参证站其代表性是较好的。

② 时序代表性：

普渡河流域内，昆明市气象站年降水量观测年限起始于1941年，但1943年、1951年、1952年缺测，连续系列为1953～2005年共53年；海口水文站连续系列为1939～2005年，但其中1941年、1942年、1944年、1951年有部分月份缺测，连续系列为1951～2005年共55年；蔡家村水文站连续系列

为1945～2005年共61年，无缺测情况，是普渡河流域中连续系列资料最长的站点，以蔡家村水文站为代表性站点对水文资料进行长短系列代表性分析。

对蔡家村水文站年降水量进行逆时序累进均值法，逆时序累进Cv值法计算，累进过程线无明显的周期性规律，随着时间后推，参数年际变化比较稳定；长短系列代表性分析成果见表2－6中。

从表中可看出，1953～1998年46年系列与1945～2005年61年长系列相比，多年平均年降水量相对误差为－2％，Cv值相对误差为－2.3％，相对误差在水文规范许可范围内；考虑到本次规划设计成果能与通过审批的《滇池保护条例》（2002年）关于“滇池水资源量及控制运行水位复核论证咨询报告”相统一，水文系列代表性年限就取用1953～1998年系列。该系列年限长达46年，同时也满足《小型水力发电站设计规范》GB50071-2002的要求，

本次电站设计规划水平年为2015年，代表性水文系列为1953～1998年共46年，但此规划水平年水文系列中，已包含了即将竣工运行的掌鸠河引调水工程调入水量，电站水量水能计算也应以掌鸠河引调水工程竣工运行后的规划水平年为依据。

2.3径流

2.3.1滇池入湖水量计算

滇池入湖径流采用湖泊水量平衡方程进行还原计算，径流还原时段为月，水量平衡方程为：

W = W出+W耗+ W损+ΔV

式中：W—滇池径流量（万m3）；

W出—海口及西圆隧洞出流量（万m3）；

W耗—由滇池提取的工农业及生活用水的净耗水量；

W损—滇池损失水量。包含水面蒸发损失量及湖盆渗漏损失量，主要为水面蒸发损失量；

ΔV—计算时段始末湖泊蓄水变量（万m3）。

滇池入湖径流经四次订正后，规划水平年（2015年）滇池入湖径流量成果见表2－7。

表2－7 规划水平年 滇池入湖径流量成果表 单位：万m3

2.3.2滇池出湖水量计算

对滇池入湖径流进行长系列时历法调节计算，水量平衡方程为： V末 = V初＋W入—W农—W工—W蒸—W弃 式中：V末、V初为滇池月末月初湖容；

W—滇池入湖月径流量（万m3）；

W农—由滇池提取的农业灌溉月耗水量（万m3）； W工—由滇池提取的工业及生活用水月耗水量（万m3）；

W蒸—滇池水面蒸发损失量（万m3）；

W弃—由海口及西圆隧洞放出的月弃水量万m3）。 径流调节计算依据：

（1） 滇池水位～面积～容积曲线：

滇池北部草海实施了底泥疏挖，工程于1999年3月竣工，平均挖深1.1m，总清挖量433万m3，平均每挖深0.1 m清挖湖容39.4万m3，与滇池正常蓄水位下平均每0.1 m湖容约3000万m3相比，仅占1.3％，总清挖量与滇池正常蓄水湖容15.6 亿m3相比，仅占2.8‰，草海底泥疏挖对滇池水位～面积～容积曲线影响较小，故滇池水位～面积～容积曲线仍采用最后一次实测的湖容曲线，即1983年昆明市城建局测绘队实测的湖容曲线。

（2） 现状农灌耗水及工业生活耗水：

1996年前滇池沿湖提灌面积23万亩，海口以下农灌面积1万亩，农灌总面积24万亩；“2258”工程竣工后，柴河、大河、宝象河原承担的6万亩农灌面积中，有4万亩农灌面积由新建扩建的抽水提灌站解决，故“2258”工程竣工后的现状水平年滇池农灌面积28万亩（其中27万亩为提灌），根据灌区作物组成，推求出灌区万亩作物综合农灌水量后，滇池水量调节计算中27万亩提灌面积按净耗水量计算，海口以下1万亩农灌面积按毛供水量计算。

目前以滇池为水源的五水厂和六水厂南分厂抽提滇池水量能力为30万m3/天，年供水量10950万m3，年耗水量2740万m3；上游以滇池为水源的工矿企业年耗水量4890万m3；下游以滇池为水源的昆钢等工矿企业年供水量16300万m3；故滇池现状水平年工业生活耗水共23930万m3。

（3） 规划水平年农灌耗水及工业生活耗水：

掌鸠河引水供水工程投产运行后的规划水平年，调入水量将全部用于工

业及城市生活用水，滇池流域内农灌耗用水与现状相比变化不大，农灌供水保持现状不变，下游主要供水对象“昆钢”现已达到设计规模，年供水量不变，以滇池为水源的五水厂和六水厂南分厂年耗水量也不可能增加；上游以滇池为水源的工矿企业年耗水量将净增1230万m3；则规划水平年滇池农灌农灌面积28万亩不变，工业及城市生活耗水共25130万m3。

以滇池正常高水位1887.40 m，相应蓄水容积15.6 亿m3，最低工作水

位1885.50 m，相应蓄水容积9.9 亿m3，农灌保证率不低于80％，工业及城市生活供水保证率不低于95％边界条件为控制，对滇池入湖径流进行长系列时历法调节计算，现状水平年及规划水平年（2015年）出湖水量成果见表2－8中。

表2－8 滇池出湖水量成果表 单位：万m3

统计计算滇池实际出湖（海口及西园隧洞）水量，滇池多年平均实际出湖水量为39722万m3，比滇池2015年规划水平年理论调控出湖水量偏小了14％。分析研究滇池实际出湖水量，这一水量虽为一真实数值，但它是建立在滇池调控系统的多个“不一致”基础上的数值，主要表现在几个方面：

① 建国以来至1987年，滇池调控执行云南省政府20世纪50年代工作会议制定的一粗泛的上下限水位，1988年至2001年滇池调控执行云南省六届人大会议批准的第一个法定《滇池保护条例》，2002年至今滇池调控执行