景宁县上坑水电站生态流量核定

杜加洪

（浙江川域智慧水利科技有限公司，浙江 丽水 323000）

1 工程概况

景宁县地处洞宫山脉，其西北部和东南部分别属于瓯江、飞云江两水系支流之源，地理坐标位于东经119°11′～119°58′，北纬27°39′～28°11′之间，属东半球低纬度北部地区。景宁畲族自治县东邻青田、文成县，南衔泰顺、寿宁县（福建省），西枕庆元县、龙泉市；北连云和县、丽水市，县域面积1950 km2。

景宁县上坑水电站位于景宁县梧桐乡境内，属于小溪流域，水库坝址位于上坑支流，坝址以上集雨面积为5.4 km2，另在十八担坑设置引水堰坝，引水堰坝集雨面积2.3 km2，上坑水电站集雨面积共计为7.7 km2，其厂址位于梧桐村头对面，是一座以发电为主的小（2）型水电站，电站多年平均发电量为374.4 万kW·h.。

2 核定方法

上坑水电站流域内根据水系分布、水利计算的需要来划分洪水计算单元，流域面积、河长、河道比降等流域特征值见表1。

表1 流域特征值

农村水电站的生态流量是指满足农村水电工程下游河段保护目标生态需水基本要求的流量及过程。为合理确定农村水电站生态流量泄放标准，指导农村水电站生态流量核定及监测，农村水电站的生态流量采用分类核定和分类监测方式。水电站取水点以上集雨面积200 km2及以上或有特殊生态需求的断面，采用多年平均流量法核定；30（含）km2～200 km2采用日平均流量历时法核定；30 km2以下采用最枯月平均流量法核定［1]。由于景宁县上坑水电站集雨面积为7.7 km2，故按30 km2以下采用最枯月平均流量法核定。

3 流域水文站情况

上坑水电站地处偏僻山区，流域较小，流域内无水文站，在流域西北方向有一处张家地气象站。张家地气象站位于云和县云丰乡政府处，海拔800 m，设于1972年4月，至2015年已有实测气象资料44年，为本次水文分析计算的依据站。流域附近还有源头、沙湾、杨梅砻等雨量站和水文站。

分析中还涉及附近的沈村和外流域的南雁等径流试验站，观测资料项目见表2。

表2 景宁县及附近水文测站表

可靠性：表2 所列站点均属专业的水文部门和气象部门按行业的技术规范进行设立、观测、整编，各雨量观测站均为日记式自记雨量记录或普通雨量器。所搜集的水文气象资料严格按照规范整理是可靠的。

一致性：表中所列站点从设立至今均未做过搬移，观测位置基本保持一致。

代表性：主要分析资料系列较长的张家地水文站的降水量，降水资料包含了丰、平、枯代表年。

通过以上资料的“三性”分析，所涉及的水文气象资料可靠、资料系列具有较好的一致性和代表性，可以作为水文分析计算的依据。

4 生态流量计算

4.1 降雨量

张家地站地处设计流域附近，可作为设计流域代表站。该站从1972年设站至2015年已经累积实测降雨量资料44 a。

经统计分析计算，可得设计流域多年平均降水量为1761.7 mm。

4.2 径流

因设计流域集雨面积较小而无实测径流资料，故选取水文气象条件相似的径流实验站的降雨径流关系推求设计流域径流。

4.2.1 径流参证站选择

与设计流域相近的水文站有沈村径流试验站、沙湾水文站和南雁站。

沈村径流试验站集雨面积31.3 km2，因其测流断面河床覆盖截流措施不完善，未能完全控制断面，以致于使所测流量偏小，不宜作为设计流域年径流分析的参证站。

沙湾水文站位于小溪干流，控制集雨面积1156 km2，与设计流域面积相差悬殊，产、汇集条件差别较大，故也不宜作为设计流域分析的参证站。

南雁径流试验站位于本省鳌江流域，控制集雨面积16.3 km2，主河长7.7 km，河道平均坡降56.2‰，下垫面条件与设计流域较为相似，水文条件因素亦比较一致，故采用其作为径流分析计算的参证站，按蓄满产流原理建立南雁站降雨径流关系。

4.2.2 径流模型率定和验证

以附近流域南雁站为参证站，建立降雨径流模型，利用设计流域降水、蒸发资料可推求1972年～2015年历月径流，其方法及计算成果分析如下：

1）降水径流模型

参照我国南方湿润地区蓄满产流原理，可建立起来以流域蓄水容量及蒸发量为参数的流域降水径流关系。其公式如下：

当P-Z+S＜Sm为局部产流，其产流公式为：

式中：R0为径流量，mm；P为流域平均降水量，mm；Z为流域平均蒸发量，mm；Wm为流域平均最大蓄水容量，mm；W为降水起始时流域平均蓄水容量，mm；S为流域内某点蓄水容量，mm；b为线性指数。

当P-Z+S＞Sm为全面产流，其产流公式为：

式中：R0为径流量，mm；P为流域平均降水量，mm；Z为流域平均蒸发量，mm；Wm为流域平均最大蓄水容量，mm；W为降水起始时流域平均蓄水容量，mm；S0为枯水径流，mm。

2）参证流域的降雨径流关系

用上述降水径流模型建立参证流域月径流关系，计算过程MIKE 软件，对实测降水，蒸发和径流资料系列模拟、优选，使其计算值与实测过程误差最小。

经优选后的降水径流模型参数为：

把上述的降雨径流模型用于设计流域，经过1972年～2015年共44 a 系列降雨径流计算结果，设计流域多年平均径流深1096.5 mm；多年平均径流系数0.622；多年平均流量0.27 m3/s，径流总量844.3 万m3。

4.2.3 合理性分析

根据计算，上坑电站多年平均降雨量1761.7 mm，多年平均流量0.27 m3/s，多年平均径流量844.3 万m3，多年平均径流深1069.5 mm，多年平均径流系数为0.622。根据《浙江省水资源》（2003年）多年平均年径流深等值线图，上坑电站处多年平均径流深为1100 mm，与本次计算1069.5 mm 相差2.9%，多年平均径流系数为0.60 与本次计算0.622 相差3.5%，成果较为接近，故本次计算的径流成果是合理的。由设计流域年平均流量累积平均值过程来看，累积平均值在30 a 以上就比较稳定，所以采用1972年～2015年共计44 a 的长系列应具有较好的代表性。

4.3 生态流量

4.3.1 逐月平均流量

根据1972年～2015年逐月平均流量，得出上坑水电站逐月平均流量，由于景宁县上坑水电站集雨面积为7.7 km2，故按30 km2以下采用最枯月平均流量法核定。得出1972年～2015年最枯月流量表，见表3。

表3 上坑电站最枯月流量

4.3.2 生态流量确定

引水式和混合式开发的农村水电站的生态流量核定断面为电站取水河道断面，景宁县上坑水电站为引水式水电站，取水断面以上集雨面积为7.7 km2，根据集雨面积30 km2以下的采用最枯月平均流量法核定原则。

根据5 表计算结果频率（90%）最枯月平均流量结果为0.01 m3/s。

4.3.3 生态流量合理性分析

设计认为：电站在上坑主坝死库容以下预设放水孔，使坝址以下区间河段最小流量保持在原坝址下最枯月流量0.01 m3/s 以上，使枯水期该河段不至于脱水，保证河道水体的清洁与生态系统的平衡，生态流量取值为0.01 m3/s。

5 结论

通过最枯月平均流量法核定景宁县上坑水电站工程，最终确定下泄生态流量为0.01 m3/s。该电站现有生态流量泄放设施为泄流阀，需通过对泄流阀进行更新改造，并增设生态流量泄放管，以保证上坑电站坝址至小溪段河流生态流量。