湘江長(zhǎng)沙樞紐工程蔡家洲方案水閘設(shè)計(jì)1 工程基本資料1.1 概述長(zhǎng)株潭經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展主軸之一，是湘江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶的開(kāi)發(fā)與建設(shè)湘江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶北起長(zhǎng)沙月亮島，南至株洲航電樞紐，綿延128公里，有100多座山巒，15個(gè)洲島，連接了3個(gè)大城市和12個(gè)小城鎮(zhèn)，是一個(gè)集多種功能于一體的帶狀經(jīng)濟(jì)綜合體生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的主要內(nèi)容是沿湘江兩岸布局建設(shè)一批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)、農(nóng)業(yè)園旅游觀(guān)光區(qū)和自然生態(tài)保護(hù)區(qū)；建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的沿江風(fēng)光帶和綠色休閑長(zhǎng)廊、高品位住宅區(qū)、中心小城鎮(zhèn)、生態(tài)旅游景點(diǎn)等；全面進(jìn)行湘江河流的開(kāi)發(fā)和航運(yùn)碼頭的建設(shè)；統(tǒng)一規(guī)劃并加大治理沿江的污水污物的力度，治理兩岸與河道的臟、亂、差現(xiàn)象，美化生態(tài)環(huán)境；改善水質(zhì)和水環(huán)境，保證三市數(shù)百萬(wàn)人的生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，使沿江的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)步入良性循環(huán)的軌道，走可持續(xù)發(fā)展的道路，提高和創(chuàng)造高的生活質(zhì)量目標(biāo)為此，《湘江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶概念規(guī)劃國(guó)際咨詢(xún)》中已將湘江長(zhǎng)沙樞紐列入湘江生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的主要內(nèi)容之一近年來(lái)湘江枯水期水量不足，水位偏低的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)特別是2003年7月下旬以來(lái)連續(xù)5個(gè)月少雨導(dǎo)致嚴(yán)重干旱，使長(zhǎng)株潭河段遇到了歷史上未見(jiàn)的特枯水情，枯水水位比98%保證率的水位低1.2m：長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)作物受旱災(zāi)的面積達(dá)25.6萬(wàn)畝，8.6萬(wàn)多人發(fā)生飲水困難；湘潭各水廠(chǎng)取水水頭僅有1.5m，正常提水困難，需挖掘機(jī)開(kāi)渠引水，17.6萬(wàn)畝作物受災(zāi)，其中60%絕收，約30多萬(wàn)人飲水發(fā)生困難。

給水力、電力和航運(yùn)帶來(lái)很不利的影響，一度使長(zhǎng)株潭地區(qū)出現(xiàn)油缺、油貴局面，嚴(yán)重制約三市經(jīng)濟(jì)發(fā)展為此，建設(shè)湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐已迫在眉睫1.2 湘江概況水情特性湘江水量充沛，流域內(nèi)多年平均降水量一般為1300～1500㎜，徑流與降水關(guān)系極為密切，年際變化大，年內(nèi)分布不均湘潭水文站多年平均流量為2110 m3/s，最大流量20300m3/s，最小流量100m3/s每年4～8月為汛期，10月至次年2月為枯水期年內(nèi)水位變幅較大，達(dá)9.5～13m湘江是少沙河流，湘潭水文站多年平均含沙量為0.16㎏/m31.3 水文1.3.1 壩址徑流1.3.1.1 徑流系列本階段長(zhǎng)沙綜合樞紐壩址徑流考慮如下：以湘潭水文站作參證站推算壩址徑流；湘潭水文站控制流域面積81638km2，壩址控制流域面積90500km2（包括瀏陽(yáng)河控制流域面積4665km2和撈刀河控制流域面積2543km2），壩址控制流域面積與湘潭水文站控制流域面積的相對(duì)差為10.86%根據(jù)水文計(jì)算規(guī)范，當(dāng)兩者集水面積相差超過(guò)3%，但小于15%，區(qū)間降雨量和下墊面條件與設(shè)計(jì)流域相差不大，則應(yīng)按面積比修正據(jù)此，長(zhǎng)沙樞紐壩址徑流不能直接采用湘潭水文站徑流，應(yīng)按面積比進(jìn)行修正后再引用。

或直接采用湘潭水文站徑流，再加上支流瀏陽(yáng)河、撈刀河的徑流本階段壩址徑流采用前一方法按面積比進(jìn)行修正，其修正系數(shù)：K＝A壩址/A湘潭站＝90500/81638＝1.10855Q壩址＝1.10855×Q湘潭站式中：Q壩址－壩址日平均流量Qt湘潭站－湘潭水文站日平均流量A壩址－壩址控制流域面積A湘潭站－湘潭水文站控制流域面積由此可求得壩址1952～2002年逐日平均流量系列，再統(tǒng)計(jì)求得壩址月、年平均流量1.3.1.2 徑流一般狀況表1—1 壩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續(xù)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1—2 壩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 徑流系列代表性分析和特性壩址年平均徑流過(guò)程線(xiàn)見(jiàn)下圖。

圖1.1壩址年平均徑流過(guò)程線(xiàn)1952～2002年這51年徑流系列，豐、中、枯水分布較均勻豐水年17年，中水年13年，枯水年21年連豐（枯）年一般為2～3年51年系列中以1994年為最豐，年平均流量為3630m3/s，年徑流量為1148億m3；1963年為最枯，年平均流量為1040 m3/s，年徑流量為328億m3；年徑流極值比為3.5從流量過(guò)程線(xiàn)中可看出，1952～2002年這51年系列基本涵蓋了豐、中、枯水段，能反映徑流系列總體的特性，具有較好的代表性湘江在此河段徑流呈如下規(guī)律：從1月～6月份徑流逐月遞增，這6個(gè)月來(lái)水量占全年來(lái)水量的61.2%，6月份達(dá)到最高, 達(dá)14.9%從6月～12月份來(lái)水遞減湘江來(lái)水61.3%集中在3～7月份這5個(gè)月；余下7個(gè)月僅占38.7%湘江為雨水補(bǔ)給河流，枯水徑流一年中出現(xiàn)兩次，一次是10月～次年2月的冬季枯水，另一次是夏季內(nèi)歷時(shí)短暫的枯水10月～次年2月共5個(gè)月的平均徑流只占年徑流的23.8% 最枯月為12月, 來(lái)水最小, 僅占全年的3.9%湘潭站歷年實(shí)測(cè)最小流量為100 m3/s（1966年10月6日）；實(shí)測(cè)最枯月平均流量為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為氣旋雨，偶爾為臺(tái)風(fēng)雨暴雨多發(fā)生于每年4～7月，尤以5、6兩月為甚暴雨時(shí)空分布不勻全流域暴雨中心主要分布在湘東南汝城、湘東黃豐橋、湘東北瀏陽(yáng)等三處暴雨歷時(shí)多為1d；連續(xù)2d或2d以上的較少但在兩次暴雨過(guò)程之間，間以大雨或中雨，因而形成歷時(shí)長(zhǎng)、雨區(qū)廣、強(qiáng)度大的強(qiáng)降水過(guò)程，這種雨型極易構(gòu)成湘江大洪水1.3.2.2 壩址洪峰流量頻率計(jì)算壩址控制流域面積為90500km2，與湘潭水文站控制流域面積81638km2相差10.86%（區(qū)間有瀏陽(yáng)河、撈刀河匯入）長(zhǎng)沙綜合樞紐壩址洪水成果采用湘潭水文站洪水成果，并按面積比的n次方進(jìn)行修正經(jīng)分析計(jì)算， n＝0.666壩址設(shè)計(jì)。