库车县谷库尔曼水电站工程可行性研究报告.docx
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库车县谷库尔曼水电站工程可行性研究报告
库车县谷库尔曼水电站工程可行性研究报告
1项目概况
1.1地理位置
库车县位于天山南部中段,塔里木盆地北缘,行政隶属于新疆维吾尔自治区阿克苏地区,处在阿克苏地区的东部。
库车县东与(巴州地区)轮台县接壤,西连拜城县、新和县,南与沙雅县毗邻,北隔天山与(巴州地区)和静县相望。
南北最长193km,东西最宽164km,总面积为15379km2,其中南部平原占总面积的53.8%,北部山地占总面积的46.2%。
地理坐标:
东经82°34′~84°25′,北纬40°49′~42°38′之间。
库车河流域位于中天山南麓,东与迪那河毗邻,西与黑孜河接壤,南与塔里木盆地北缘相连,北与开都河以天山为界,地理坐标介于东经82°40′~83°51′,北纬41°22′~42°38′之间,流域总面积为5070km2,行政区划属库车县,水资源分区隶属天山南麓渭干河区(三级区)的库车河区(四级区)。
谷库尔曼水电站工程位于库车县阿格乡北山牧场,地处库车河中游河段区,与独-库公路隔河相望,距库车县城约110km,地理位置为东经83°13′42″,北纬42°12′52″,电站引水口以上河长63.8km,集水面积1575km2,下游约53.0km处有1956年设立的国家基本水文站——兰干水文站。
1.2工程建设原因及任务
谷库尔曼水电站工程地处库车河中游河段区,该河段相对顺直,河面较窄,河底纵坡较陡,地面落差大,上游是库车河的主要径流形成区,具有丰富的水资源。
该河段区域拥有丰富的草场、矿产资源,具有发展农牧业和工业的良好条件。
解放以来,因受经济条件的约束,国家一直未能对该区域水利建设资金的投入,促成当地居民生活燃料困难,植被破坏逐年增加,水土流失严重,当地生态环境进一步恶化。
随着国民经济发展的要求,该流域建设成为资源优化配置,产业结构合理的综合生产基地。
基于以上原因,库车县北山焦电有限责任公司决定自酬资金,新建谷库尔曼水电站,以致保护当地脆弱的生态环境、提高人民生活水平、补充附近新旧工矿企业缺泛电能,达到生态效益、经济效益、社会效益三赢利的目的。
1.3工程建设内容
谷库尔曼水电站工程建设内容主要包括水电站引水渠首、引水渠、强螺旋流排砂漏斗、压力前池、压力钢管、厂房、尾水渠及附属建筑物。
1.4勘测设计过程
受库车县北山焦电有限责任公司的委托,我院于2006年9月对该工程(引水渠首、引水渠、强螺旋流排砂漏斗、压力前池、压力钢管、厂房、尾水渠)设置地点及其范围内的上下游河道进行了实地考察。
2006年9月中旬我院正式展开了勘测设计工作。
于11月初完成了该工程的测量、地质勘探等外业工作。
在设计工程中,依据有关设计规范和现场的具体实际情况,各技术要点经我院相关的技术人员多次论证而确定,并一致认为本次设计方案技术考虑比较仔细、成熟,工程设计经济、合理,该工程可行性研究阶段设计于2007年2月完成。
2水文
2.1流域概况
2.1.1流域地理特征
库车河流域位于中天山南麓,东与迪那河毗邻,西与黑孜河接壤,南与塔里木盆地北缘相连,北与开都河以天山为界,地理坐标介于东经82°40′~83°51′,北纬41°22′~42°38′之间,流域总面积为5070km2,行政区划属库车县,水资源分区隶属天山南麓渭干河区(三级区)的库车河区(四级区)。
库车河发源于中天山支脉科克铁克山莫斯塔冰川,最上游是乌什开伯西河,从源头至库尔干河流呈西北—东南走向。
阿恰沟及大小龙池池水在库尔干汇入乌什开伯西河后始称库车河。
从库尔干至库如力河流基本呈南北向;至库如力河流接纳东岸大支流科格纳克河后,转向南偏西,在库台克力克(阿艾)与西岸大支流卡尔塔西河交汇,连续两次转弯后南下经康村,穿过却勒塔格山,抵达兰干水文站。
兰干以上集水区面积3118km2,河长122km。
兰干水文站以下,河川径流受引水枢纽调控,水量大部分被引入总干渠进入灌区,灌溉乌恰、依西哈拉、牙哈、乌尊、比西巴克等乡及库车镇、良种场农田。
仅在洪水期有部分余水主要通过库车河古河道、沿河道经喀兰古流向东南,消失于荒漠戈壁之中(河流水系分布见图),河流全长221.6km。
库车河呈羽状水系,沿途除先后接纳乌什开伯西河,阿恰沟、科格纳克河、卡尔塔西河四大支流外,尚有众多规模不等的洪水沟汇入。
按照河道发育程度、断面形态、地质条件,可将该河分三段:
(1)上游河段:
自源头至库车河与科格纳克河汇合口,全长64.8km。
此河段,河道干流河面较窄,两岸多为基岩陡岸,河床凹凸不平,河床质粒径大小不均,相差悬殊,河底纵坡约41‰,河道多弯曲,不顺直,河面宽度不超过150m。
(2)中游河段:
自科格纳克河汇合口兰干水文站,全长56.8km。
此河段较顺直,河谷宽阔,道干流河面较窄,河底纵坡约8‰,河道顺直,河槽宽度多在300~500m之间。
上中游是库车河的径流形成区,兰干水文站以上河长121.6km,集水面积为3118km2,集水区平均高程2375m,平均宽度23.3km,河网密度0.192km/km2。
库车河流域总的地形态势为北高南低,中部稍有隆起。
流域以却勒塔格山为界,划分为山地和平原两大基本地貌单元,却勒塔格山以北为山区,以南为库车河冲积平原区,山区面积约2946km2,平原区面积约2124km2。
2.1.2流域气象特征
库车河流域地处中天山南麓,远离海洋,属于大陆性暖温带干旱气候。
两大基本地貌单元的气候具有明显的差异。
总体上讲,气候特征为:
北部山区气候温凉,热量不足,空气湿度相对较大,降水相对充沛,无霜期较短;南部平原热量丰富,无霜期长,光照充足,降水稀少,空气干燥。
与众多新疆山区河流类似,库车河集水区系典型的山溪性内陆河流,远离海洋,主要通过西风急流南支峰区的作用,影响流域的降水。
受地形的影响,降水与蒸发、气温等气候要素均呈垂直地带性分布。
降水:
自南向北、降水量逐渐递增。
平原去多年降水量约为65.3mm,仅占库车河总降水量的12.2%,山区径流形成区多年降水量平均值339.3mm,占流域总降水量的87.8%,海拔3500m以上高山区是最大降水区域,雪线以上降水量最多可达460mm以上。
降水时间分布极为不均,夏季(6-8月)占年降水总量的50%以上,山区可达67%,冬季(12-2月)只占年降水总量的8%以下,最少年份不足2%,春季(3-5月)、秋季(9-11月)两季接近,在15-30%之间。
气温:
库车河集水区气温分布南向北依次递减。
根据兰干水文站气象资料,多年平均气温7.8℃,七月份温度最高,多年平均值25.7℃;一月份气温最低,多年平均值-7.8℃;历年极端最高气温达41.5℃(1956年7月25日);历年极端最低气温-27.4℃(1955年1月3日)。
水温:
库车河的水温与气温同步变化。
水温的垂向分布具有明显的垂直地带性分布规律。
山区水温低,平原区水温较高。
根据兰干站1957~2005年实测水温资料分析,河流水温年平均值为6.3-7.0℃;多年平均值为6.6℃;历年月平均最高水温22.9℃;年内各月水温变化情况大致为:
12月至次年2月份水温最低,约为0.1-0.3℃,7-8月水温在14℃之上,是年内水温最高月份。
蒸发:
根据φ20mm蒸发皿观测结果,山区年水面蒸发量高山区约在600~700mm,平原区达1200~1300mm。
若折算为陆地蒸发量,高山区为250~350mm,中底山区100~200mm,平原区55~70mm,分布规律与水面蒸发相反。
库车河径流形成区陆面蒸发多年平均值219.8mm,径流散失区发多年平均值65.3mm。
风速、风向:
多年年平均风速2.4m/s,最大风速为22m/s。
大风一般从3月份开始,年大风日数在2-41天,多年平均年大风日数17天,其中大风天气主要发生在5-7月份,三个月的大风日数约占全年大风日数的56.8%。
风向多为N,NW及NNW。
2.2设计年径流
2.2.1年径流系列生成依据及成果
拟在库车河上游兴建的谷库尔曼水电站装机容量为0.64万kw,地理位置为东经83°13′42″,北纬42°12′52″,电站引水口以上河长63.8km,集水面积1575km2,占兰干水文站集水面积3118km2的50.13%。
该处无水文观测资料,但其下游53.0km处有国家基本水文站兰干水文站,该水文站自1956年建站以来,观测至今,有50年完整的流量实测资料,作为谷库尔曼水电站水文分析的参证站。
谷库尔曼年径流量计算方法采用与兰干水文站集水面积比例推算。
其径流量计算成果见下表。
谷库尔曼水电站场址年径流量计算成果表
单位:
108m3
年份
兰干站年径流量
谷库尔曼水电站场址年径流量
年份
兰干站年径流量
谷库尔曼水电站场址年径流量
1957年
2.174
1.0898
1982年
4.320
2.1656
1958年
4.457
2.2343
1983年
3.780
1.8949
1959年
4.849
2.4308
1984年
2.970
1.4889
1960年
3.744
1.8769
1985年
2.980
1.4939
1961年
3.016
1.5119
1986年
2.020
1.0126
1962年
2.953
1.4803
1987年
4.670
2.3411
1963年
4.105
2.0578
1988年
4.380
2.1957
1964年
3.970
1.9902
1989年
4.563
2.2874
1965年
3.225
1.6167
1990年
4.348
2.1797
1966年
2.885
1.4463
1991年
4.509
2.2604
1967年
2.562
1.2843
1992年
4.300
2.1556
1968年
2.67
1.3385
1993年
3.954
1.9821
1969年
2.994
1.5009
1994年
4.611
2.3115
1970年
3.008
1.5079
1995年
3.156
1.5821
1971年
3.434
1.7215
1996年
6.791
3.4043
1972年
3.900
1.9551
1997年
3.694
1.8518
1973年
2.662
1.3345
1998年
4.703
2.3576
1974年
2.956
1.4818
1999年
5.019
2.5160
1975年
3.106
1.5570
2000年
4.493
2.2523
1976年
3.826
1.9177
2001年
4.982
2.4975
1977年
2.394
1.2000
2002年
7.605
3.8124
1978年
3.130
1.5690
2003年
3.812
1.9110
1979年
2.809
1.4081
2004年
3.679
1.8443
1980年
3.260
1.6342
2005年
4.390
2.2007
1981年
3.190
1.5991
共计49年
2.2.2年径径流量系列代表性、一致性分析
谷库尔曼水电站场址以上河段现状无水利工程设施,人为因素影响很小,资料系列具有较好的一致性。
1.不同长度径流系列统计参数分析
根据矩法估算,对谷库尔曼水电站场址年径流量按不同长度系列进行统计参数相对误差分析,结果见表。
不同长度年径流量统计参数及相对误差对照表
序号
起讫年份
统计年数
统计参数计算值
误差(%)
均值(108m3)
Cv
均值
Cv
1
2005-2001
5
2.4532
0.327
29.61
16.40
2
2005-2000
6
2.4197
0.299
27.84
6.24
3
2005-1999
7
2.4335
0.272
28.57
-3.42
4
2005-1998
8
2.4240
0.253
28.07
-10.15
5
2005-1997
9
2.3604
0.256
24.71
-9.03
6
2005-1996
10
2.4648
0.267
30.23
-5.05
7
2005-1995
11
2.3845
0.285
25.99
1.22
8
2005-1994
12
2.3785
0.272
25.67
-3.19
9
2005-1993
13
2.3480
0.268
24.06
-4.64
10
2005-1992
14
2.3342
0.260
23.33
-7.51
11
2005-1991
15
2.3293
0.251
23.07
-10.64
12
2005-1990
16
2.3200
0.244
22.57
-13.13
13
2005-1989
17
2.3180
0.237
22.47
-15.81
14
2005-1988
18
2.3112
0.231
22.11
-17.97
15
2005-1987
19
2.3128
0.224
22.20
-20.32
16
2005-1986
20
2.2478
0.259
18.76
-7.89
17
2005-1985
21
2.2119
0.267
16.87
-5.01
18
2005-1984
22
2.1790
0.274
15.13
-2.59
19
2005-1983
23
2.1667
0.270
14.48
-3.80
不同长度年径流量统计参数及相对误差对照表
(续)表
序号
起讫年份
统计年数
统计参数计算值
误差(%)
均值(108m3)
Cv
均值
Cv
20
2005-1982
24
2.1666
0.265
14.47
-5.91
21
2005-1981
25
2.1439
0.267
13.27
-5.03
22
2005-1980
26
2.1243
0.268
12.24
-4.61
23
2005-1979
27
2.0978
0.274
10.84
-2.44
24
2005-1978
28
2.0789
0.276
9.84
-1.89
25
2005-1977
29
2.0486
0.286
8.26
1.68
26
2005-1976
30
2.0442
0.282
8.03
0.22
27
2005-1975
31
2.0285
0.282
7.19
0.47
28
2005-1974
32
2.0114
0.284
6.29
1.14
29
2005-1973
33
1.9909
0.289
5.21
2.75
30
2005-1972
34
1.9899
0.285
5.15
1.24
31
2005-1971
35
1.9822
0.282
4.75
0.46
32
2005-1970
36
1.9690
0.283
4.05
0.70
33
2005-1969
37
1.9564
0.284
3.38
0.91
34
2005-1968
38
1.9401
0.287
2.52
2.04
35
2005-1967
39
1.9233
0.291
1.63
3.41
36
2005-1966
40
1.9114
0.291
1.00
3.67
37
2005-1965
41
1.9042
0.290
0.62
3.11
38
2005-1964
42
1.9062
0.286
0.73
1.76
39
2005-1963
43
1.9098
0.282
0.91
0.45
40
2005-1962
44
1.9000
0.283
0.40
0.52
41
2005-1961
45
1.8914
0.282
-0.06
0.42
42
2005-1960
46
1.8911
0.279
-0.07
-0.69
43
2005-1959
47
1.9025
0.278
0.53
-1.26
44
2005-1958
48
1.9095
0.275
0.88
-2.28
45
2005-1957
49
1.8927
0.281
0.00
0.00
由此可见,该站系列长度达49年,系列统计参数已经基本稳定,与长系列比较多年平均径流量值相对误差小于±1%,Cv值稳定在±3.7%以内。
2.模比系数累积平均曲线分析
绘制谷库尔曼水电站场址年径流模比系数累积曲线图可见,累积曲线随时间的增长,变幅越来越小,当系列长度达35年以上时,模比系数累积曲线稳定趋近1,系列均值具有较好的收敛性。
3.差积曲线分析
从谷库尔曼水电站场址年径流量模比系数差积曲线图分析,年径流量大致包含了3个较完整的周期过程,其中1957年~1964年,丰、枯
水年群交替出现,1965年~1986年为枯水年,期间个别年份为偏丰水年,1987年~2005年为丰水年,期间个别年份为偏枯水年。
从中可见,该系列包含了年径流丰、平、枯水变化过程。
综合上述,谷库尔曼水电站场址年径流过程已包括了丰、平、枯过程,随系列长度增加,系列统计参数逐趋稳定。
所以本次分析谷库尔曼水电站场址49年的连续年径流系列资料具有较好的代表性,可以保证计算精度。
2.2.3设计年径流量计算
谷库尔曼电站场址年径流量系列统计参数采用矩法估算,经皮-Ⅲ型径流频率曲线适线后确定。
计算选用公式
式中:
W-多年平均年径流量(108m3);Cv-离差系数;Ki-模比系数;P-频率(%);n-项数;m-年径流按大小次序排列的序号。
其计算结果见表和图。
谷库尔曼水电站设计年径流量频率计算成果表
单位:
108m3
参数计算方法
均值
Cv
Cs/Cv
各频率设计值Xp
P=5%
P=10%
P=25%
P=50%
P=75%
P=90%
P=95%
适线法
1.893
0.32
3.50
3.042
2.705
2.218
1.782
1.448
1.225
1.122
2.2.4设计年径流量年内分配
库车河径流主要由夏、秋季降水及季节融雪水组成,故谷库尔曼年径流量年内分配极不均匀,水量集中在5-9月;49年平均值中,最大月平均流量出现在七月,占年径流量的21.6%,连续最大四个月(5-8月)占年径流量的69.9%,最小月平均流量出现在二月,占年径流量的1.6%,最大月平均流量与最小月平均流量倍比13.4;连续最小三个月(12-2月)占年径流量的6.3%,若按日历年四季分配,春季(3-5月)径流量占年量的18.2%,夏季(6-8月)径流量占年量的58.3%,秋季(9-11月)径流量占年量的17.2%,冬季(12-2月)径流量占年量的6.3%,多年平均径流量及各种保证率设计年径流量月、年分配表见下列。
谷库尔曼水电站引水渠首多年平均径流量年内分配成果表
水量单位:
108m3
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
水量
0.0333
0.0306
0.0371
0.0878
0.2191
0.3556
0.4084
0.3403
0.1774
0.0910
0.0568
0.0556
占年
1.8
1.6
2.0
4.6
11.6
18.8
21.6
18.0
9.4
4.8
3.0
2.9
时段
四季水量
连续最大四个月
连续最小三个月
全年
春季(3-5月)
夏季(6-8月)
秋季(9-11月)
冬季(12-2月)
5月-8月
1月-3月
水量
0.3440
1.1042
0.3251
0.1195
1.3233
0.1011
1.8929
占年
18.2
58.3
17.2
6.3
69.9
5.3
100
谷库尔曼水电站引水渠首年径流年内各月分配
流量单位:
m3/s月、年水量单位:
108m3
频率
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
P=10%
(1999年)
设计年
流量
3.48
2.52
3.08
10.79
12.8
12.8
水量
0.0931
0.0676
0.0798
0.2890
0.3306
0.3306
占年(%)
1.0
2.4
1.7
2.0
7.3
8.4
项目
7月
8月
9月
10月
11月
12月
设计年
流量
37.1
37.4
19.7
8.31
5.61
4.73
水量
0.9938
1.0021
0.5094
0.2225
0.1455
0.1266
占年(%)
20.2
25.2
25.4
12.9
5.6
3.7
频率
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
P=50%(1994年)
设计年
流量
1.87
2.19
2.04
2.41
6.84
23.85
水量
0.0502
0.0529
0.0547
0.0625
0.1833
0.6181
占年(%)
2.0
2.1
2.2
2.5
7.4
25.0
项目
7月
8月
9月
10月
11月
12月
设计年
流量
22.0
13.6
10.4
3.62
2.48
2.40
水量
0.5897
0.3652
0.2686
0.0971
0.0644
0.0644
占年(%)
23.9
14.8
10.9
3.9
2.6
2.6
频率
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
P=90%(1973年)
设计年
流量
1.82
2.04
1.97
5.49
7.49
13.0
水量
0.0488
0.0493
0.0527
0.1423
0.2007
0.3363
占年(%)
2.7
2.8
2.9
8.0
11.2
18.8
项目
7月
8月
9月
10月
11月
12月
设计年
流量
12.2
11.9
5.10
2.78
2
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- 关 键 词:
- 库车县 谷库尔曼 水电站 工程 可行性研究 报告
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