湘江长沙枢纽工程蔡家洲方案水闸设计1 工程基本资料1.1 概述长株潭经济一体化的发展主轴之一，是湘江生态经济带的开发与建设。湘江生态经济带北起长沙月亮岛，南至株洲航电枢纽，绵延128公里，有100多座山峦，15个洲岛，连接了3个大城市和12个小城镇，是一个集多种功能于一体的带状经济综合体。生态经济带建设的主要内容是沿湘江两岸布局建设一批高新技术产业区、现代农业生态区、农业园旅游观光区和自然生态保护区；建设高标准的沿江风光带和绿色休闲长廊、高品位住宅区、中心小城镇、生态旅游景点等；全面进行湘江河流的开发和航运码头的建设；统一规划并加大治理沿江的污水污物的力度，治理两岸与河道的脏、乱、差现象，美化生态环境；改善水质和水环境，保证三市数百万人的生活饮用水和工农业生产用水，使沿江的经济发展和环境保护步入良性循环的轨道，走可持续发展的道路，提高和创造高的生活质量目标。为此，湘江生态经济带概念规划国际咨询中已将湘江长沙枢纽列入湘江生态经济带建设的主要内容之一。近年来湘江枯水期水量不足，水位偏低的现象经常出现。特别是2003年7月下旬以来连续5个月少雨导致严重干旱，使长株潭河段遇到了历史上未见的特枯水情，枯水水位比98%保证率的水位低1.2m：长沙经济作物受旱灾的面积达25.6万亩，8.6万多人发生饮水困难；湘潭各水厂取水水头仅有1.5m，正常提水困难，需挖掘机开渠引水，17.6万亩作物受灾，其中60%绝收，约30多万人饮水发生困难。给水力、电力和航运带来很不利的影响，一度使长株潭地区出现油缺、油贵局面，严重制约三市经济发展。为此，建设湘江长沙综合枢纽已迫在眉睫。1.2 湘江概况水情特性湘江水量充沛，流域内多年平均降水量一般为13001500，径流与降水关系极为密切，年际变化大，年内分布不均。湘潭水文站多年平均流量为2110 m3/s，最大流量20300m3/s，最小流量100m3/s。每年48月为汛期，10月至次年2月为枯水期。年内水位变幅较大，达9.513m。湘江是少沙河流，湘潭水文站多年平均含沙量为0.16/m3。1.3 水文1.3.1 坝址径流1.3.1.1 径流系列本阶段长沙综合枢纽坝址径流考虑如下：以湘潭水文站作参证站推算坝址径流；湘潭水文站控制流域面积81638km2，坝址控制流域面积90500km2（包括浏阳河控制流域面积4665km2和捞刀河控制流域面积2543km2），坝址控制流域面积与湘潭水文站控制流域面积的相对差为10.86%。根据水文计算规范，当两者集水面积相差超过3%，但小于15%，区间降雨量和下垫面条件与设计流域相差不大，则应按面积比修正。据此，长沙枢纽坝址径流不能直接采用湘潭水文站径流，应按面积比进行修正后再引用。或直接采用湘潭水文站径流，再加上支流浏阳河、捞刀河的径流。本阶段坝址径流采用前一方法按面积比进行修正，其修正系数：KA坝址/A湘潭站90500/816381.10855Q坝址1.10855Q湘潭站式中：Q坝址坝址日平均流量Qt湘潭站湘潭水文站日平均流量A坝址坝址控制流域面积A湘潭站湘潭水文站控制流域面积由此可求得坝址19522002年逐日平均流量系列，再统计求得坝址月、年平均流量。1.3.1.2 径流一般状况表11 坝址多年平均水位表年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年均199024.4325.5726.6928.1926.7329.9529.2426.6325.6325.4625.8624.2126.55199125.7326.1427.1627.6727.4827.2029.9429.0426.9024.9023.6224.0226.65199224.7326.2428.5428.2828.9928.4630.7525.7824.3624.0723.0723.1726.37199324.4124.0326.0826.2328.2228.5930.6130.9829.7926.0325.4524.5927.08199424.1225.5726.4228.0127.9929.7828.6929.8226.5827.4724.6025.8527.08续表1-1199526.0226.5825.9727.7427.4830.4531.2227.9625.6726.1624.1823.6326.92199624.1223.9424.9628.1127.1027.9831.6131.2527.0324.7324.2423.4126.54199723.6225.3525.2728.6927.5428.1429.6827.8326.6726.3025.2026.0626.70199827.7727.4028.7926.7728.2530.3132.7833.7030.8625.3422.6422.6228.10199922.3022.6222.7225.4527.3727.7733.3930.6230.3725.9124.9323.7926.44200023.9723.9326.5027.6526.8029.2729.3827.1927.8827.8725.7224.3526.71200124.5724.9325.5027.4928.0129.0527.6525.9826.9125.2624.3823.5026.10200223.2924.1825.4426.2330.1929.1930.6931.7427.2725.6826.3026.0027.18Hcp24.5425.1126.1627.4227.8628.9330.4329.1227.3825.7824.6324.2526.80 表12 坝址多年平均流量表年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年均199012622108309050952552478622151001857124019409022254199121902225341137693220205881914901029817651864187919921422311765394543483442054965922905563435526274819931142993245625605031490749072437146811481496112724731994922210030165223450877004192767020612638112423853628199525993507236941293642560530061593738219296078325941996111996821935259392527023283449415951018737672233019978982014225552144081399442393211377627631755259430661998447841276652319146197012242910919025472913642975199930137345920343760323440104190416314611298873218020001009974326049373759505811891682210230041715117224882001131915602214458948645789276117161254812113185324052002798132622222687513845856666733220172862324430413493Qcp14971953308740954149474134372987175916201291124326541.3.1.3 径流系列代表性分析和特性坝址年平均径流过程线见下图。图1.1坝址年平均径流过程线19522002年这51年径流系列，丰、中、枯水分布较均匀。丰水年17年，中水年13年，枯水年21年。连丰（枯）年一般为23年。51年系列中以1994年为最丰，年平均流量为3630m3/s，年径流量为1148亿m3；1963年为最枯，年平均流量为1040 m3/s，年径流量为328亿m3；年径流极值比为3.5。从流量过程线中可看出，19522002年这51年系列基本涵盖了丰、中、枯水段，能反映径流系列总体的特性，具有较好的代表性。湘江在此河段径流呈如下规律：从1月6月份径流逐月递增，这6个月来水量占全年来水量的61.2%，6月份达到最高, 达14.9%。从6月12月份来水递减。湘江来水61.3%集中在37月份这5个月；余下7个月仅占38.7%。湘江为雨水补给河流，枯水径流一年中出现两次，一次是10月次年2月的冬季枯水，另一次是夏季内历时短暂的枯水。10月次年2月共5个月的平均径流只占年径流的23.8%。 最枯月为12月, 来水最小, 仅占全年的3.9%。湘潭站历年实测最小流量为100 m3/s（1966年10月6日）；实测最枯月平均流量为152m3/s（1956年12月）。1.3.2 洪 水1.3.2.1 暴雨特性湘江流域暴雨多为气旋雨，偶尔为台风雨。暴雨多发生于每年47月，尤以5、6两月为甚。暴雨时空分布不匀。全流域暴雨中心主要分布在湘东南汝城、湘东黄丰桥、湘东北浏阳等三处。暴雨历时多为1d；连续2d或2d以上的较少。但在两次暴雨过程之间，间以大雨或中雨，因而形成历时长、雨区广、强度大的强降水过程，这种雨型极易构成湘江大洪水。1.3.2.2 坝址洪峰流量频率计算坝址控制流域面积为90500km2，与湘潭水文站控制流域面积81638km2相差10.86%（区间有浏阳河、捞刀河汇入）。长沙综合枢纽坝址洪水成果采用湘潭水文站洪水成果，并按面积比的n次方进行修正。经分析计算， n0.666。坝址设计