2水文 2.1流域及工程概况 2.1.1流域概况 丹江是汉江的一级支流，发源于秦岭南麓，流经商州区、丹凤县， 于商南县白浪镇的月亮湾出省境，经河南、湖北于丹江口市汇入汉江， 全长443km,总流域面积16812km。 商南县位于陕西省商洛市东南部，秦岭的东南麓，属长江水系、汉 江支流一丹江的中下游地区。商南县东及东北与河南省的卢氏县、西峡 县以及淅川县毗邻；南与湖北省的郧西县、郧县接壤；西及西北与陕西 省的丹凤县、山阳县交界。全县土地总面积2316km,是陕西省商洛市中 面积最小的一个县。商南县是一个以低山丘陵为主的土石山区县，有“八 山一水半分田，半分道路和家园”之称。境内地势西南部和北部较高， 中部和东南部较低。丹江自西向东横贯县境中部，商南县境内河长89.5 k如，将全县分为丹南、丹北两部分，形成南山北丘的自然地貌。 丹江在陕西省境内流程259km,流域面积7478km,其中在商南县 境内流程89.5km,流域面积2746km,占丹江总流域面积的16.3%，境内 总落差192m,平均河床比降2%。商南河段水力资源理论蕴藏量为8.2 万kW,其中可开发利用量4.4万kW,年平均发电量约3亿kW.h。 金华湾水电站属丹江商南段梯级开发的第三级，坝址位于丹江支流 湘河入口的下游。 2.2气象 2.2.1气象特性 丹江流域地处我国中纬度偏南地带，北部边缘有桊岭屏障，因此丹 江流域具有亚热带气候和暖温带气候的特点。流域内一年四季分明，但 夏无酷暑，冬无严寒，气候宜人
丹江流域降水量受气候和地形的影响，降水分布极不均匀，年降水 量随地形高度增加而递增，因而山地为多雨区，且暴雨较多，中上游为 暴雨多发区，河谷及附近川道为少雨区。该流域年平均降水量为700mm, 统计各站资料发现，最大降水量一般为最小降水量的2~2.5倍，且年内 分配极不均匀，冬季雨量最少，季降水量19~40mm,仅占年降水量的2.5~ 4.7%;春季雨量较少，季降水量150~230mm,占年降水量的22-23%；秋 季降水量200~280mm,占年降水量的26一27%：夏季为全年降水量最多 季节，季降水量320~420mm,占年降水量的42~50%。降水量主要集中 在七至九月份，这三个月的总降水量一般在330450mm之间，约占年降 水量的50%左右。 据商南气象站资料统计，多年平均气温14℃，一月平均气温1.5℃， 七月平均气温25.8℃，极端最高气温40.5℃(1966年)，极端最低气温 -12.1℃(1977年)。多年平均风速1.7m/s,历年最大风速16m/s,相应 风向为MNW,最大冻土深度0.14m。 2.2.2暴雨特性 丹江流域暴雨洪水频繁，尤以局部性暴雨引起的突发性洪水较多， 造成的危害也较大。一般6月中旬即出现暴雨，其中7、8月份最为频繁 9月份易进入阴雨连绵的季节，常伴有连阴大暴雨。连阴雨大暴雨的特点 是历时长，范围广，暴雨和连阴雨是本流域洪水形成的主要原因。 两侧强盛暖湿的东南、西南气流是暴雨的水气来源。副高西部河西 北部边缘是副热带高压与西风带低值系统相互作用的地区，本流域高空 处于西北气流和西南气流的辐合区，中低层为切变线、低涡，地面有冷 峰活动，这是本流域暴雨的主要天气形势。 从气候角度出发，流域主要降雨期可分为夏季暴雨和秋季暴雨。夏 季暴雨以发生在7月份的次数为多，主要是长江梅雨带的北移，中纬度 低值系统影响的结果，秋季暴雨则是由南支西风环流的建立与发展以及 纬向环流波动的东移和滞缓所致，多集中在9月份出现
2.3水文站网分布情况 丹江流域设水文站9处，雨量站88处，其中陕西省境内有水文站8 处，其中3处已撤销，河南省境内设有荆紫关水文站。荆紫关水文站于 1953年6月由河南省农林厅水利局在淅川县荆紫关镇的店子村设立，其 观测项目有水位、降水、蒸发量，1954年6月上迁6.2km至李家营，1958 年6月再上迁700m,改为水文站，增设流量测验项目，1961年增设水温 观测项目，1965年6月1日增设沙量观测项目，1989年1月再次下迁3.5km 至荆紫关镇汉王坪，观测项目不变。荆紫关水文站各观测项目较为齐全， 且水文测验资料按规范进行，符合要求，而且连续完整，资料已在水文 年鉴正式刊布。各水文站基本情况详见表2.3-1，水文站网分布详见图 2.3-1。 表2.3.1 丹江有关水文站一览表 河名 坐标 流域 站名 测站位置 面花 备注 东经北纬 k m' 1丹江麻街商县麻街乡西湾村109°5033°56 3261973.7 2板桥阿板桥商县板桥乡两岔河村109°5733°58 4931974.7 3 丹江程家坡 商县城郊管区程家坡 109°55 33°52 965 1959.5 南河谢垣 商县杨峪河乡谢垣村 109°53'33°51 487 1959.1 1974.4. 丹江柴湾商县沙河子乡杨咀头子110°0233°48 1756 1951.6 1958.6. 撒销 6丹江丹风丹凤县龙驹镇西街110°1933°4227661957.4 7银花河竹林关丹风县张短乡庙底村110°2433°28 9511971.1 8武关河武关丹风县武关乡西河村10°3733°35 7241959.1 9丹江荆紫关河南省浙川县荆紫关 70601958.6
图2.3-1 水文站网分布图 家 2.4径流 2.4.1参证站 荆紫关水文站位于金华湾水电站下游，丹江出陕西省界4.5k如处的 河南省淅川县，其控制流域面积7060km,金华湾水电站坝址以上流域面 积6873.4km,占荆紫关水文站流域面积的97.4%，本次设计以荆紫关水 文站作为参证站。 2.4.2参证站径流系列代表性分析 荆紫关水文站流量观测数据从1958年开始观测至今，其资料系列年 限为50年。在2001年荆紫关水文站上游建成武当山水电站挡水坝，通 过9.5km的引水渠道引水至荆紫关站下游的厂房发电，为保持径流系列 的一致性，对武当山水电站2001-2008年的引水资料做了调查，2001年
之后的径流系列应为荆紫关站实测值与引水渠测值之和。根据荆紫关水 文站1959-2008共计50年径流系列，点绘年平均径流时序过程线，详见 图2.4.2-1。另外对1959~2008年平均流量系列，系列长度取10年、11 年、12年.…49年、50年分别进行计算，均值在45至56之间变动，C 值在0.56至0.63之间变动，由表2.4.2-1径流系列参数分析表、图2.4.2-2 径流系列均值分析图及图2.4.2-3径流系列Cv分析图分析可见：系列长 度为25至50年时，均值稳定在45至50之间：系列长度为25至50年 时，Cv稳定在0.58至0.62之间，说明径流系列的代表性较好 图2.4.2-1 年平均径流时序过程线图 年平均流量过程线 160.0 年平洁 140.0 120.0 40.0 20.0 0.0 1959 19611969 1974 197919841989199419992004 年份 图2.4.2-2 荆紫关站径流系列均值分析图 径流（平均流量）均值 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 的 30 系列长（年）
图2.4.2-3 荆紫关站径流系列Cv分析图 径流（平均流量）Cv 0.500 0.200 0.100 0.000 10 15 20 2 35 40 46 50 系列长 表2.4.2-1 径流系列参数分析表 系列长 均值 Cv 10 55.7 0.626 11 53.5 0.634 12 53.4 0606 13 53.3 0.581 14 51.6 0.590 15 50.1 0.596 16 49.5 0.586 17 50.5 0.562 18 49.4 0.566 19 47.9 0.582 20 46.3 0.608 21 45.2 0.616 22 45.5 0.598 23 45.4 0.587 24 46.0 0.570 25 49.1 0.611 26 51.4 0.616 27 51.7 0.602 28 50.4 0.619 29 50.4 0.608 30 50.6 0.595 31 50.7 0.584 32 50.2 0.584 33 49.5 0.589
续表2.4.2-1 34 49.2 0.584 35 48.6 0.586 36 48.0 0.591 37 47.1 0.606 38 46.9 0.600 39 46.1 0.614 40 46.2 0.604 41 45.4 0.621 42 45.4 0.613 43 44.7 0.621 44 44.3 0.624 45 45.2 0.620 45.0 0.615 47 46.0 0.613 48 46.2 0.605 49 46.6 0.596 50 46.3 0.595 2.4.3荆紫关站年径流频率计算 采用1959-2008年平均流量系列共计50年，另外考虑丹江流域在 1973年以后先后修建了二龙山、南秦等水库，灌溉用水对径流有一定影 响，为保持系列的一致性，决定对1974年之前的径流系列扣除部分水量。 经查陕西省水利厅编制的《水利统计资料提要》，二龙山、南秦等水库的 灌溉面积为2.97千公顷，占整个商洛地区水库灌溉面积的67.8%，而商 洛地区水库年灌溉供水量为2653万m。经计算，丹江流域上游水库每年 供水量为1800万m左右，相当于0.57m/s的流量，所以将1974年前的 平均流量统一减去0.57。除上述频率计算外，本次设计对不考虑水库影 响的实测系列，即1959-2008年实测系列，以及1974-2008年实测系列 分别进行了频率分析，其中2001-2008年系列加了武当山渠道引水资料。 并且与《莲花台水电站初步设计报告》径流计算结果进行了比较，说明 本次径流计算结果是合理的。经计算，荆紫关水文站多年平均径流量频 率计算成果见表2.4.3-1，频率曲线见图2.4.3-1
表2.4.3-1 荆紫关水文站径流频率计算成果表 单位：m/s 项目 均值CwCs/Cw10%25%50%75%90%备注 扣陈水列 6.30.662.586.760.】 38.121.316.4 选用 相应径流总量（亿m)1460.662.527.319.012.17.665.17 1959-2008年实测系列46.50.662.587.160.3 38.521.116.4 1974-2008年实测系列41.70.672.581.358.136.823.115.5 44.80.652.083.7 38.723.513.9 由上表可见，考虑水库影响及不考虑水库影响实测长系列计算结果 相差极小，而1974-2008年实测短系列计算结果相差略大。究其原因，参 照图2.4.2-1年平均径流时序过程线图，74年之后的径流系列除了83年、 84年等少数年份外，大多数年份的径流都位于平均值之下，多为枯水年 或平水年，缺少60年代丰水期，系列代表性较差，故不做采用。而纵观 长系列，分布在平均值上下的点据较为均匀，系列代表性较好。综上， 本次采用考虑水库影响的长系列资料(1959-2008)计算结果作为最终成 果。 图2.4.3-1 荆紫关径流频率曲线图 荆紫关站年平均流量频率曲线 Cv=0.66Cs=2.5Cv平均45.3 150 100 ()
2.4.4金华湾坝址多年径流量 《水利水电工程水文计算规范》(SL278-2002)中规定：“当工程地 址与设计依据站以上流域面积相差不超过15%，且区间降水、下垫面条件 与设计依据站以上流域相似时，可按面积比推算工程地址的径流量”，金 华湾水电站坝址控制流域面积占荆紫关水文站控制流域面积的97.4%，故 金华湾水电站坝址径流设计直接按面积比拟法进行计算，计算结果详见 表2.4.4-1。 表2.4.4-1 金华湾水电站径流频率计算成果表 特征量 均值CvCs/Cv10%25%50%75%90% 平均流量(m3/s) 45.10.662.5 84.458.537.423.716.0 年径流量（亿m)14.20.662.526.618.511.87.465.04 2.4.5金华湾典型年入流 根据径流调节计算需要，结合经验频率计算，选取下列年份作为典 型年，见表2.4.5-1。每个频率选取一个典型年可能会存在日平均流量分 配不具代表性的弊端，为了解决这一问题，丰、平、枯三个频率各选三 个代表年，共计9年分别进行径流调节计算。 表2.4.5-1 荆紫关站典型年选择成果表 年别 保证率 代表年 理论平均流量(m/s) 丰水年 P=10% 1975、1965、1968 86.7 平水年 P=50% 1961、1992、1996 38.4 枯水年 P=90% 1978、1997、1995 16.4 根据荆紫关水文站旬平均流量系列资料，用面积比拟法转化为莲花 台典型年的旬平均流量资料，再根据莲花台径流频率计算结果，对各频 率的旬平均流量做了缩放，详见表2.4.5-2
表2.4.5-2 莲花台典型年旬流量 丰水年 平水年 枯水年 旬序 197519651968196119921996197819971995 1月1236415264115 9.8 3.6 7.98 232 427 1月中 20.7 36.1 23.010.6 78 2.9 719 1g1 4.13 1月下 17.935.4 23.910.6 7.3 2.7 7.15 18.8 3.37 2月上18.231.721.310.34.72.27.20 16.52.78 2月中17.4 30.219.39.8 3.51.6 7.51 11.1 2.13 2月下16.130.617.99.31.91.67.039.351.96 3月上16.7 2701971214008881 13.31.52 3月中 16.3 22.918.412.68.30.710.2 51.31.43 3月下12.562.151.015.712.72.811.535.01.24 4月上9.691.831.49.714.16.3 12.0 32.02.27 4月中11.945.1107.18.8 15.75.78.26 27.6 1.05 4月下164.1252.098.425.2 5.6 4.5 8.53 25.8 12.1 5月上119.9136.4 220.312.8 14.215.4 7.63 13.7 6.37 5月中80.774.089.815.410.07.66.11 18.6 1.42 5月下35.740.467.316.9 2847490 143 121 6月上20.8 65.4 28.310.33.048.7 15.0 13.9 1.10 6月中18.4 ))106)3)5 278 535 105 034 6月下15.917.313.1108.830.4 14.15.61 6.35 0.32 7月上78.0109.346.1159.210.618.490.6 13.5 0.30 7月中82.5540.087.968.6 135.130.5833 28.7 7.54 7月下36.9 280.2 21.132.0 28.230.4 71.8 30.2 47.0 8月上105.069.825.020.017.985.517.1 21825.9 8月中81.9 77.779.515.4 45.4 32.5 43.7 10.7131.5 8月下28.166.9181.915.137.120.19.87 4.02 88.07 9月上44.2170.7100.312.2 58.765.013.4 5.25 30.5 9月中54.9 50.1 480.213.3 44.3 209.314.5 10.9 25.3 9月下478.639.8131.615.6339.169.712.2 6.74 12.3 10月上659.789.8 86.726.0 1347333 101 542 142 10月中 236.3 78.9 330.8177.7 61.0 22.3 9.54 4.25 17.7 10日下831 385 774939 36.221.88.48 552 446 11月上80.8 82.4145.359.7 28.2 239.47.42 7.33 15.6 11月中83.357.7 63.382.720.8126.39.85 6.17 11.0 11月下47.4 37.3 53.0101.0 18.761.3 7.37 3.04 7A4 12月上41.5 31.1 46.6 33.6 14.835.8 7.40 2.52 5.33 12月中42.427.641.324.712.128.57.56 192 3.74 12月下41.224.932.821.712.422.5 8.681.66 5.18