大凌河干流設(shè)計(jì)洪水分析

唐慶瑜

(遼陽市太子河防洪工程建設(shè)管理處，遼寧 遼陽111000)

1 流域概況

大凌河是遼寧省西部最大的河流，發(fā)源于建昌縣的水泉溝，海拔高程1 150 m，流經(jīng)朝陽、北票、義縣于凌海注入渤海。大凌河的支流多集中于左側(cè)，較大支流有老虎山河、涼水河子河、牤牛河及西河。

2 干流設(shè)計(jì)洪水

2.1 洪水特性分析

大凌河流域洪水主要由大暴雨形成，其主要天氣系統(tǒng)為華北氣旋、臺(tái)風(fēng)、高空槽。由于大凌河流域面積較大，且受地形影響，降水在地區(qū)分布上極不均勻，除大水年外，一般多為局部產(chǎn)流，根據(jù)解放后的資料統(tǒng)計(jì)，大凌河洪水主要來源于干流上窩堡以上及左側(cè)支流老虎山河、牤牛河、細(xì)河等。洪水多集中在7—8 月，洪水陡漲陡落，峰高量大，一次洪水歷時(shí)一般為3 ～5 d，雙峰間隔時(shí)間3 ～4 d。

2.2 洪水資料

白石水庫初設(shè)時(shí)洪水資料系列為1949—1992年。由于大凌河上建有宮山咀、閻王鼻子、白石水庫，所以需進(jìn)行水庫還原計(jì)算。為了延長(zhǎng)資料，通過分析點(diǎn)繪了朝陽、大凌河、凌海三站實(shí)測(cè)流量與還原流量相關(guān)圖。通過關(guān)系線還原、延長(zhǎng)上述三站1993—1999 年資料。由于閻王鼻子、白石水庫1999年后開始蓄水運(yùn)用，所以將資料延長(zhǎng)到1999 年。資料系列為1949—1999 年。洪水系列洪峰按年內(nèi)最大值法選樣，洪量按連續(xù)最大值法選樣。大凌河流域一次洪水歷時(shí)為3 ～5 d，雙峰間隔時(shí)間為3 ～4 d，從各站大水年不同時(shí)段統(tǒng)計(jì)分析，5 d洪量占7 d洪量的80%～90%，多數(shù)在90%以上，5 d洪量占10 d洪量的比重也多在80%以上，因此設(shè)計(jì)時(shí)段選用5 d洪量分析計(jì)算［1］。

2.3 歷史洪水調(diào)查及文獻(xiàn)資料

大凌河干、支流主要站歷史洪水于1958、1961年曾做過調(diào)查，1962 年大洪水后又對(duì)個(gè)別站做了核對(duì)。1980 年編撰《遼寧省歷史洪水匯編》時(shí)，對(duì)主要站做了復(fù)查，并于1982 年12 月編寫了《大凌河歷史洪水的分析和處理報(bào)告》。1988 年做大凌河水文分析時(shí)對(duì)主要站又進(jìn)行復(fù)查和核算。1994 年大凌河發(fā)生洪水時(shí)又對(duì)大凌河洪水進(jìn)行了調(diào)查。本流域較大的歷史洪水有1790、1886、1930、1949、1962、1994 年，其中1949 年是大凌河歷史上特大洪水，其洪峰流量為36 500 m3/s。1962 年洪水為實(shí)測(cè)系列最大，大凌河站實(shí)測(cè)洪峰流量為17 300 m3/s，扣除垮壩影響應(yīng)為14 000 m3/s。白石水庫可研時(shí)復(fù)核認(rèn)為1949 年洪峰值可能偏大，因?yàn)槌?、涼水河子、迷力營(yíng)子這3個(gè)站洪峰之和為32 920 m3/s，故洪水頻率分析中適線時(shí)做了考慮。初設(shè)時(shí)再次進(jìn)行分析核定。認(rèn)為1961 年調(diào)查計(jì)算成果更接近實(shí)際，故采用1961 年成果，其洪峰流量為30 400 m3/s。

2.4 歷史洪水重現(xiàn)期分析

根據(jù)歷史洪水調(diào)查和歷史文獻(xiàn)記載，大凌河在乾隆55 年(1790 年)曾發(fā)生一次特大洪水，但比1949 年洪水小，大凌河站1949 年洪水重現(xiàn)期應(yīng)超過300 a。其他年份的洪峰與1949 年洪峰量級(jí)相差較多，也較常遇，其重現(xiàn)期按光緒十二年(1886 年)—1999 年以來2 ～8 位考慮，重現(xiàn)期為114 a，連續(xù)系列提出6 位后，1966 年按第7 位計(jì)。

綜上所述1949 年洪水是大凌河流域第一位洪水，也是朝陽站第一位洪水，但量級(jí)較大凌河站相差較多，其重現(xiàn)期按乾隆55 年(1790 年)—1999 年以來計(jì)，即重現(xiàn)期為210 年。1930 年洪水調(diào)查值從上、下游平衡看偏小，而1945 年上、下游均沒調(diào)查到，其值又接近1966 年，故這兩年沒參加計(jì)算，連續(xù)系列提出1949、1962 年以后，1984 年定為第3 位。

凌海1949、1930 年洪水僅查到順位沒有計(jì)算洪峰流量，根據(jù)上下游對(duì)照，1949 年洪峰也在30 000 m3/s以上，其重現(xiàn)期與大凌河應(yīng)一致，1962、94、63、69、17、84 年其重現(xiàn)期按光緒十二年(1886年)～1999 年以來3 ～8 位考慮，重現(xiàn)期為114 a，而1998、年按連續(xù)系列第7 位處理。

2.5 宮山咀水庫設(shè)計(jì)洪水

1)洪峰:宮山咀水庫壩址處沒有洪水調(diào)查資料，但在壩址下游11 km處的沈家洼子站有洪水調(diào)查資料，沈家洼子站集水面積972 km2，在建昌縣北約3 km，河段順直、灘地較小，控制尚好。調(diào)查到的歷史洪水有1886、1929、1930、1949 年。從調(diào)查看宮山咀水庫地區(qū)歷史洪水1886 年最大，所以重現(xiàn)期應(yīng)按(1886 年)～2009 年考慮(重現(xiàn)期為124 年)，其洪水順位為1886 年為124 年的第一位，1930 年第二位，1929 年第三位，1949 年第四位;連續(xù)系列提出1949年后，1962 年按第2 位計(jì)。在頻率計(jì)算時(shí)，1929 年和1949 年按平均順位計(jì)算。

2)5 d洪量:洪量的大小不完全取決于洪峰大小，很大程度取決于峰型的胖瘦，是單峰還是多峰，情況比較復(fù)雜，其重現(xiàn)期考證較洪峰流量困難得多。

宮山咀水庫較大洪水為1886、1929、1930、1949、1962 年。根據(jù)歷史文獻(xiàn)記載和歷史洪水調(diào)查，認(rèn)為1886 年洪水可能為雙峰，1930、1949 年等洪水均為單峰。1962 年洪水為實(shí)測(cè)系列的首位洪水，峰型為雙峰，前鋒小后峰大，間隔時(shí)間約1 a左右。

河北省在做灤河桃林口水庫水文分析時(shí)，對(duì)1949、1962 兩年3 d和6 d洪量做了比較，1949 年洪峰較1962 年大60%～70%，但洪量相差不多。

根據(jù)上述分析，宮山咀水庫5 d洪量重現(xiàn)期，1886年與洪峰一致是第一位洪水，重現(xiàn)期為124 a(沒有洪量值空位)，連續(xù)系列為1950—2009 年，1962 年洪水重現(xiàn)期相當(dāng)與不連續(xù)系列的第二位，因此宮山咀水庫五日洪量頻率計(jì)算按連續(xù)系列計(jì)算。

2.6 宮山咀水庫洪峰與洪量頻率計(jì)算

宮山咀水庫洪水計(jì)算采用(1949—2009 年)資料系列。洪峰、洪量頻率計(jì)算，根據(jù)歷史洪水調(diào)查和文獻(xiàn)考證確定的重現(xiàn)期，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線，采用繪線讀點(diǎn)補(bǔ)矩法初步估算統(tǒng)計(jì)均值、變差系數(shù)Cv 和偏態(tài)系數(shù)Cs 參數(shù)。采用經(jīng)驗(yàn)適線法確定參數(shù)，洪峰Cs=3.0Cv、洪量Cs=2.5Cv，Cv 經(jīng)綜合平衡后選定。洪水系列的經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)與理論曲線配合較好。

2.7 干流設(shè)計(jì)洪水成果

大凌河設(shè)計(jì)洪水已進(jìn)行過多次分析，在《大凌河水文分析報(bào)告》中設(shè)計(jì)洪水分析成果水文資料截止到1985 年。《白石水庫工程初步設(shè)計(jì)》成果中水文資料延長(zhǎng)到1992 年。經(jīng)計(jì)算分析比較上述成果基本一致。因此白石水庫設(shè)計(jì)洪水成果采用《大凌河水文分析報(bào)告》中的設(shè)計(jì)洪水成果。2005 年做《大凌河防洪工程可行性研究》設(shè)計(jì)洪水，是在白石水庫初設(shè)階段采用的洪水系列基礎(chǔ)上，增加了大凌河朝陽、大凌河、凌海站1993—1999 年洪水系列。上述三站洪峰、洪量頻率計(jì)算，根據(jù)歷史洪水調(diào)查和文獻(xiàn)考證確定的重現(xiàn)期，然后重新進(jìn)行了頻率計(jì)算。大凌河1994 年發(fā)生了較大洪水，義縣站洪峰流量為12 600 m3/s，凌海站洪峰流量為12 200 m3/s，相當(dāng)于20 ～25 a一遇洪水，考慮大凌河自1994 年以后未發(fā)生較大洪水，所以洪水系列沒有延長(zhǎng)，故未對(duì)大凌河上窩堡、朝陽、白石水庫、凌海站設(shè)計(jì)洪水重新復(fù)核。

［1］白利鋒，王鑫東.大凌河北支設(shè)計(jì)洪水計(jì)算［J］.中國(guó)科技信息，2008(06):97－99.