探析Cv值在水利水電工程中的修正應(yīng)用

(貴州省黔東南州水利電力勘察設(shè)計(jì)院，貴州 凱里 556000)

探析Cv值在水利水電工程中的修正應(yīng)用

張文成

(貴州省黔東南州水利電力勘察設(shè)計(jì)院，貴州 凱里 556000)

本文主要探討在綜合考慮引用站與項(xiàng)目所在地的氣象水文條件以及下墊面條件的情況下對(duì)徑流資料引用過程中變差系數(shù)的修正問題，并與其他修正方法進(jìn)行結(jié)果比較，以工程實(shí)例計(jì)算相關(guān)參數(shù)說明該修正的科學(xué)性與合理性，以確保其滿足工程安全。

年徑流；變差系數(shù)；修正；工程安全

變差系數(shù)(Cv值)是水電站年徑流頻率計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)，其取值是否正確與合理關(guān)系著其他水文參數(shù)的合理與否，決定著相關(guān)水利水電工程的安全與效益。然而，在工程水文及水利計(jì)算中，由于條件限制及各方面因素，很多水利工程所在地缺乏實(shí)測(cè)的徑流資料，就需要從其附近的水文(位)站、氣象站等引用資料，進(jìn)而進(jìn)行年徑流頻率計(jì)算。但在引用資料的過程中，必須認(rèn)真考慮各方面因素，如：流域的水情、雨情、下墊面條件等，這就需要對(duì)各種系數(shù)進(jìn)行修正以滿足工程安全要求。

1 變差系數(shù)(Cv值)的定義

模比系數(shù)Ki=Xi。而均值只能表示變量系列水平的高低，不能反映系列中各變量值相對(duì)于均值集中或離散的程度，即不能反映總體偏離中心值的程度。在系列中，離均差(Xi)大，說明系列的離散程度大；反之，則其離散程度小。為此，可采用均方差(標(biāo)準(zhǔn)差)來衡量資料系列的離散程度，即

均值相同的兩個(gè)系列，σ大則離散程度大，σ小則離散程度小。對(duì)于某些徑流系列來說，它們的均值不同但它們的均方差相同，也就不能用均方差來度量系列的離散程度。為了消除均值對(duì)系列離散程度的影響，水文統(tǒng)計(jì)中采用均方差與均值之比作為衡量系列相對(duì)離散程度的參數(shù)，稱為變差系數(shù)(離勢(shì)系數(shù))，用Cv來表示。即

2 Cv值的作用

年徑流量的Cv值反映年徑流量總體系列離散程度，Cv值大，年徑流的年際變化劇烈，對(duì)水利資源的利用不利，而且易發(fā)生洪澇災(zāi)害；Cv值小，則年徑流量的年際變化小，有利于水資源的利用。Cv值的大小影響著頻率曲線的分布，也影響著年、月徑流的分配過程。

3 以塘沖水庫(kù)為例的Cv值修正分析

3.1 工程概況

塘沖水庫(kù)地處三穗縣滾馬鄉(xiāng)塘沖村河段，壩址以上集水面積185km2，多年平均流量3.35m3/s，年徑流量1.057億m3。工程的主要任務(wù)是灌溉，兼顧供水和發(fā)電，塘沖水庫(kù)灌區(qū)灌溉面積4409.2hm2(其中新增田2563hm2、改善田1769.4hm2、果林地76.8hm2)，年平均灌溉毛用水量為3060萬m3，最大年用水量3881萬m3，P=80%保證率年灌溉用水量3481萬m3，并為三穗縣城及黔東循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行提供1407萬m3/年的水源保障。

塘沖水庫(kù)總庫(kù)容3956萬m3，正常蓄水位為702.00m，相應(yīng)庫(kù)容3031萬m3，有效庫(kù)容2730萬m3。壩后電站裝機(jī)1.26MW，保證出力1.58MW，多年平均發(fā)電量530萬kW·h，年利用小時(shí)數(shù)4210h。

3.2 Cv值修正演算

查《貴州省地表水資源》中1956～1979年年徑流變差系數(shù)Cv等值線圖并結(jié)合工程地理?xiàng)l件分析，塘沖水庫(kù)壩址年流量Cv值比六洞橋水文站偏大，六洞橋水文站Cv值取0.29，塘沖水庫(kù)以上流域?qū)儆谏絽^(qū)河流，考慮壩址安全，其Cv值取0.31，塘沖水庫(kù)壩址年流量成果采用Cv值修正。該修正根據(jù)六洞橋站經(jīng)驗(yàn)值與Cv值取0.29頻率曲線值的比值。修正塘沖水庫(kù)壩址處Cv值取0.31頻率曲線值，修正計(jì)算成果見表1。然后以Cv修正后的結(jié)果與用面積比修正后的結(jié)果進(jìn)行比較，見表2。

表1 塘沖水庫(kù)壩址年流量Cv值修正計(jì)算成果

表2 塘沖水庫(kù)壩址Cv修正結(jié)果與面積比修正結(jié)果對(duì)比情況

4 結(jié) 語

4.1 結(jié)論

在工程水文計(jì)算中，很多中小河流無實(shí)測(cè)徑流資料，涉水工程徑流頻率計(jì)算的傳統(tǒng)方法主要是資料的移植，但在資料的引用過程中往往受水文工作者主觀的影響比較大。而該設(shè)計(jì)中Cv值修正的方法實(shí)際上是一種區(qū)域化方法，它是通過流域?qū)傩詫ふ夷繕?biāo)流域(無資料流域)的參考流域(有資料流域)，利用有資料流域的相關(guān)參數(shù)推求無資料流域的相關(guān)參數(shù)，從而對(duì)無資料流域進(jìn)行水文水利計(jì)算。區(qū)域化方法由于可以利用更多的信息，因而可以在很大程度上降低不確定性的影響，提高工程設(shè)計(jì)的精度，是目前解決無資料流域徑流計(jì)算問題的有效途徑之一。

年徑流變差系數(shù)是反映年徑流變化的一個(gè)量，它體現(xiàn)出年、月徑流總體偏離均值的程度，在一定程度上反映出流域?qū)傩砸约暗貐^(qū)的氣候條件。年徑流變差系數(shù)的大小主要與流域地形、土壤、地質(zhì)、植被、湖泊、沼澤和流域面積以及氣候條件有關(guān)，表現(xiàn)如下：

a.中小河流年徑流深Cv值隨著降水量Cv值的增大而增大。

b.濕潤(rùn)地區(qū)的Cv值相對(duì)較小，干旱地區(qū)的Cv值相對(duì)較大。

c.高山冰川區(qū)的Cv值相對(duì)較小，而黃土高原及其他土層厚、地下潛水位低的地區(qū)相對(duì)較大。

d.西北高原湖群區(qū)及沼澤地區(qū)下游Cv值有偏大的趨勢(shì)。

e.地下水補(bǔ)給豐富的流域Cv值較小。

f.蒸散發(fā)量大的地區(qū)Cv值較蒸散發(fā)量小的地區(qū)偏大。

g.流域地層隔水性越強(qiáng)、徑流系數(shù)越大，則其徑流量系列越穩(wěn)定、Cv值越小，反之越大。

h.對(duì)于西南巖溶地區(qū)，其產(chǎn)流基本上可以概括為蓄滿產(chǎn)流，所以使得流域基流相對(duì)較大，Cv值較小。

i.對(duì)于貴州省來說，黔西南晴隆、安龍地區(qū)Cv值一般在0.35左右，黔南羅甸以及黔西南冊(cè)亨、望謨等地Cv值為0.4；黔東南除了雷公山地區(qū)Cv值為0.35，其他地區(qū)均在0.3左右；東部銅仁地區(qū)Cv值大概在0.25左右；北部除烏江、湄潭以及赤水河地區(qū)Cv值可達(dá)0.35外，其他地區(qū)在0.25～0.3之間；西部六盤水及畢節(jié)地區(qū)Cv值在0.25～0.3左右；黔中地區(qū)除紅楓湖及清鎮(zhèn)地區(qū)Cv值可達(dá)0.35外，其他地區(qū)在0.3左右。總體分布為：黔南及黔西南、赤水河及烏江地區(qū)為兩個(gè)高值區(qū)，其余地區(qū)均相對(duì)較小。

4.2 建議

a.對(duì)于沒有實(shí)測(cè)徑流資料的中小河流涉水工程來說，通過Cv等值線圖進(jìn)行查值時(shí)，實(shí)際取值應(yīng)比查得值稍大。

b.對(duì)于山區(qū)河流來說，由于其匯流時(shí)間較短，因此對(duì)查得的Cv值應(yīng)取其適當(dāng)偏大值。

c.設(shè)計(jì)站在引用參證站資料時(shí)，對(duì)引用參數(shù)應(yīng)作多因素的修正，如流域面積、下墊面條件、降雨量、氣候等。

d.在中小河流的涉水工程中，若設(shè)計(jì)流域無實(shí)測(cè)資料，建議采用Cv修正法進(jìn)行年徑流頻率計(jì)算。

[1]SL 278—2002 水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范[S].

[2]SL 196—97 水文調(diào)查規(guī)范[S].

[3]雒文生，宋星原. 工程水文及水利計(jì)算[M]. 第二版.北京：中國(guó)水利水電出版社，2010.

[4]劉德波，趙廷華，魏家紅. 水庫(kù)工程水文分析及水利計(jì)算方法的應(yīng)用技術(shù)[M]. 鄭州：黃河水利出版社,2012.

AnalysisofCorrectiveApplicationofCvValueinWaterConservancyandHydropowerProject

ZHANG Wen-cheng

(SoutheastGuizhouWaterConservancyandPowerSurveyandDesignInstitute,Kaili556000,China)

Correction of variation coefficient in the runoff data citing process under the condition of comprehensively considering meteorological and hydrological conditions as well as underlying surface condition in the reference station and project location is mainly discussed in the paper. The results thereof are compared with other correction methods. Related parameters are calculated with project examples for describing scientificity and rationality of correction and ensuring that it meets project safety.

annual runoff; coefficient of variation; correction; project safety

P333.9

A

1673-8241(2014)07-0051-04