青山水庫工程設計洪水分析

宋 旸

(遼寧省水文水資源勘測局遼陽分局，遼寧遼陽111000)

1 工程概況

葫蘆島市青山水庫工程由青山水庫樞紐工程及輸水工程組成，為大(2)型水庫，Ⅱ等工程。工程的主要任務是以城市供水、防洪為主，兼顧改善流域下游農業供水條件以及生態環境等綜合利用。水庫將解決葫蘆島市城市工業與生活用水不足問題，同時提高六股河中下游地區的防洪標準，改善了六股河流域下游枯水期及葫蘆島市生態環境［1］。

2 洪水特性分析

2.1 暴雨及洪水特性

形成六股河流域暴雨的主要天氣系統是華北氣旋、高空槽和臺風。經過調查，降水量＞1 500 mm籠罩的面積達496 km2，降水量＞1 000 mm籠罩的面積為3 210 km2，降水量 ＞500 mm籠罩的面積為18 000 km2。由于暴雨中心位置的不同及籠罩面積變化，使得六股河各地洪水分布也不一致。六股河洪水全部發生在6—9月，其中又多集中于7、8月，以綏中站為例，年最大洪峰流量發生在7、8月的機率為83.3%。

2.2 歷史洪水

本流域的洪水主要是由暴雨產生，暴雨持續時間一般為1～2 d，其中大部分在1 d內降落。六股河一次洪水過程一般在3 d以內，屬于陡漲陡落河流。一次降水即形成一次洪峰，所以洪水過程線多為單峰。但如連續兩次，也可形成雙峰，如1962年7月24—26日連續兩次降水形成了雙峰。六股河洪水洪量比較集中，如綏中站多年平均最大24 h洪量占3 d洪量的68%，3 d洪量占5 d洪量的81%，5 d洪量占7 d洪量的88%，大洪水年較一般洪水年洪量更為集中［2］。

3 設計洪水

3.1 歷史洪水及其重現期分析

3.1.1 歷史洪水調查

六股河流域先后調查到較大的洪水有1930、1949、1959、1963年等，其中1930年為六股河歷史上特大洪水。1993年又對前白水、綏中河段歷史洪水進行了重點復核，對前白水站1949年洪水做了重新調查計算，綏中站1930年、1949年洪水在“匯編”中右岸跑水灘地糙率選用過大，也進行了調整。

3.1.2 洪水重現期的確定

根據“遼河、大小凌河水系水災歷史資料輯要”、“遼寧省旱澇史記”、“華北、東北近500 a旱澇史料”及“綏中縣志”等文獻記載，自1323年以來的675 a間，六股河先后發生成災洪水30余次。其中自1849年以來特大洪水發生3次，即:1849、1886、1930年等。洪峰重現期考證期定為1849—2008年，在這160 a中發生了1849、1886、1930年3場特大洪水，無法認定3場大水的順位，綜合考慮認為1930年排在160 a年來的第2位，即80 a一遇。

3.2 控制站綏中站與前白水站設計洪水

3.2.1 洪水系列

六股河洪水系列選用1954—2007年，用年最大值法統計洪峰、最大24 h洪量、最大72 h洪量(以下稱3 d洪量)。

3.2.2 前白水站洪峰與洪量插補延長

前白水站實測洪水資料為1964—1970年及1995—2007年共計20 a，需插補 1954—1963年及1971—1994年共34 a洪水資料。1954—1962年洪峰，采用前白水與綏中洪峰相關插補，1959年、1963年洪峰采用洪水調查值。1954—1963年，最大24 h、3 d洪量，采用前白水站峰量關系插補。1971—1994年前白水文站，有瞬時水位過程，根據前1964—1970年及1995—2007年實測洪水過程，綜合出平均的水位——流量關系曲線見圖1，由水位過程插補出年最大洪峰流量及流量過程，再由流量過程求得最大24 h及3 d洪量。前白水水文站斷面不是很穩定，漲水落水有繩套，但實測各場洪水的洪峰點據與所定的平均水位——流量關系曲線擬合較好，故認為該水位——流量關系可以應用。

圖1 前白水水位—流量關系曲線圖

3.2.3 綏中站、前白水站洪水頻率計算

3.2.3.1 洪峰頻率計算

洪峰頻率計算考慮歷史洪水，綏中站1930年洪峰為160 a(1849—2008年)的第2位，1959、1949年洪峰分別為160 a的第4位、第5位。前白水站1930年為160 a的第2位，1949、1963年洪峰分別為160 a的第4位、第5位。

3.2.3.2 洪量頻率計算

綏中站、前白水站最大24 h洪量、3 d洪量的頻率計算，均考慮歷史洪水，參數按不連序系列繪線讀點補矩法計算。兩站均沒有調查洪量資料，綏中站1930、1949年洪量按綏中站峰量關系查補。前白水站1930、1949、1963年洪量按前白水站峰量關系查補。綏中、前白水站歷史洪水洪量見表1。

表1 綏中、前白水站歷史洪水洪量成果表106m3

綏中站、前白水站洪量重現期考慮與洪峰一致，即1930年為160 a的第2位，按不連序系列繪線讀點補矩方法計算參數。綏中、前白水站設計洪水成果見表2。

表2 綏中、前白水站設計洪水成果表

3.3 設計洪水成果合理性檢查

六股河各站設計洪峰和設計3 d洪量與大、小凌河比較，成果略大，而與其西側流域石河、狗河比較成果要小，符合這一地區洪水大小變化規律的。從綏中、前白水站各年實際峰、量關系和設計峰、量上看，設計峰、量關系線位于實際峰量點群中間，說明設計成果無較大偏差，比較合理。綜上分析，綏中站、前白水站及前——綏區間的設計洪水成果基本合理。

3.4 設計洪水及其洪水過程線

3.4.1 壩址設計洪水

青山水庫位于前白水水文站下游，前白水站控制集水面積1 496 km2，壩址以上控制集水面積1 650 km2，面積相差10%，故壩址設計洪水按前白水文站面積比方法推求，其中洪峰按2/3次方，洪量按1次方推求。壩址設計洪水成果見表3。

3.4.2 設計洪水過程線

水庫設計洪水過程線采用分時段同頻率控制放大法，以設計洪峰流量、24 h設計洪量、3 d設計洪量分段控制放大前白水1998、1977年典型洪水過程線。

經洪水調節計算，1977年典型設計洪水調洪水位高于1998年典型設計洪水調洪水位，原因是1977年典型峰前量占24 h及3 d洪量的比重比1998年大，因此樞紐設計洪水過程線最終選定1977年典型成果。

表3 壩址設計洪水成果表洪峰m3/s;洪量106m3

4 分期設計洪水

根據施工要求和洪水的季節特性，青山水庫施工期分為3個階段:汛前(4—6月)，汛期(7—9月10日)和汛后(9月11日—12月)。水庫汛期(7—9月10日)設計洪峰采用青山水庫壩址設計洪峰計算成果。非汛期洪水采用前白水站非汛期洪水面積比2/3次方推求。前白水站非汛期有1964.6—1971.5及1995—2007年計20 a實測流量資料，可滿足施工期洪水計算要求。按照審查意見本階段前白水站加入了1965年6月15日洪峰流量738 m3/s，計算汛前4—6月設計洪水。分期設計洪水成果見表4。

表4 分期設計洪水成果表 m3/s

5 結語

青山水庫工程的修建將對葫蘆島城區的經濟發展、六股河流域發展，對水資源的需求、水環境的改善及流域防洪體系的建設起到基礎性保障。應早日修建，發揮應有的效益。

［1］敖立飛.基于某實例水庫工程設計洪水的分析［J］.黑龍江水利科技，2013，41(10):170-172.

［2］陳民，薛茜.密云水庫后汛期設計洪水分析［J］.水利水電工程設計，2000，19(02):41-42.