遼河干流遼中段(本遼遼環(huán)線)生態(tài)蓄水工程水文計算分析

張　垚

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院,遼寧 沈陽 110003)

遼河干流遼中段(本遼遼環(huán)線)生態(tài)蓄水工程水文計算分析

張垚

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院,遼寧 沈陽 110003)

摘要：通過實施遼河流域污染源頭治理、支流口濕地工程、垃圾處理、干流生態(tài)保護與恢復(fù)四大治理工程，確保遼河干流水質(zhì)按21項全指標考核達到國家規(guī)定的Ⅳ類標準。文章就遼河干流中段生態(tài)蓄水工程水文計算情況進行簡要分析，為工程實施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：遼河干流；本遼遼；水文；洪水分析

1流域概況

遼河上已建成的大型水庫有西遼河的洪山水庫、東遼河二龍山水庫、遼河干流左側(cè)支流上的清河水庫、南城子水庫、柴河水庫、榛子嶺水庫、遼河右側(cè)支流柳河上的鬧德海水庫，以及遼河干流的石佛寺水庫。

本遼遼橡膠壩壩址距遼中水文站較近，遼中水文站設(shè)立于1987年1月，集水面積為136 277 km2，有1987—2007年流量資料，資料系列可以滿足橡膠壩設(shè)計要求，可以作為設(shè)計參考站。

2徑流分析

遼河流域徑流補給主要來自降水，多年平均徑流深等值線圖與年平均降水量的分布是一致的，也是從東南向西北遞減，年徑流量年際變化較大，徑流的年內(nèi)分配極不均勻，從多年平均徑流量年內(nèi)分配看，各站7、8兩月進入汛期，所占比重較大，1、2兩月進入枯水期終端，所占比重較小，與年降雨量年內(nèi)分配相適應(yīng)[1]。

通過統(tǒng)計遼中水文站實測流量資料，多年平均徑流量為27.3億m3，年內(nèi)徑流分配不均，多集中在7—9月，約占全年徑流量的63.4%，多年平均徑流量月分配見表1，多年平均流量及平均最大流量分月成果見表2、表3。

表1　多年實測平均徑流量月分配表　 108 m3

表2　多年實測平均流量分月成果表 　m3/s

表3　多年實測平均最大流量分月成果表 　m3/s

3流量歷時保證率計算

根據(jù)遼中站實測4—6月、9—11月徑流量系列進行保證率計算，采用經(jīng)驗頻率排頻，選取與50%、75%頻率對應(yīng)的月徑流量相近的年份作為典型年，由典型年的4—6月、9—11月實測逐日流量資料繪制流量歷時保證率圖[2]。

由流量歷時保證率圖得到各保證率日平均流量成果，見表4。

表4　各保證率日平均流量成果表 　m3/s

因朱家房站與遼中站相近，根據(jù)朱家房站實測資料，以1983年與2009年為典型年，選用這兩個年份接近于75%頻率的實測資料與遼中站相對比。朱家房站1983年(P=74.2%)流量成果及2009年(P=77.4%)流量成果見表5及表6。

表5　朱家房站1983年流量成果表 　m3/s

表6　朱家房站2009年流量成果表 　 m3/s

4設(shè)計洪水分析

石佛寺水庫建成后，石佛寺以下的遼河干流設(shè)計洪水可根據(jù)其放流成果進行推求。

(1)遼河干流洪水特征

遼河干流洪水主要來源于石佛寺以上區(qū)間的清河、柴河、范河等山丘區(qū)河流，石佛寺以上的干流洪峰流量具有沿程遞增的特征。由于石佛寺以上洪水與下游秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等支流洪水基本不遭遇，加之河道對洪水的調(diào)蓄作用，石佛寺以下遼河干流洪峰流量具有沿程遞減的特征[3]。

(2)石佛寺設(shè)計洪水

石佛寺站設(shè)計洪水做過數(shù)次詳細分析，由于石佛寺站資料較短，因此采用了下游馬虎山站的實測資料，并進行了插補延長。主要的三個階段為：1992年完成的《石佛寺水庫可行性研究——水文分析》報告，資料采用到1986年，該成果于1993年4月經(jīng)水利部水規(guī)總院審查通過；2000年，遼寧省完成了《遼河流域防洪規(guī)劃》的規(guī)劃設(shè)計工作，資料延長到1996年，洪水計算成果與上階段比較接近；在2010年完成的《遼河流域防洪影響評價》報告中將資料延長至2002年，分析的洪水成果與前兩次成果比較，設(shè)計洪水成果比前兩次略小一些。為保持成果的一致性，最終依然采用《石佛寺水庫可行性研究——水文分析》報告中成果。2002—2011年，遼河未出現(xiàn)大洪水，因此本次不再延長洪水系列進行計算，仍采用原成果[4]。

石佛寺設(shè)計洪水成果見表7。

表7　石佛寺站設(shè)計洪水成果表

(3)石佛寺設(shè)計洪水地區(qū)組成

根據(jù)歷史洪水調(diào)查資料及實測資料統(tǒng)計分析，西遼河洪水與遼河洪水不遭遇，東遼河、招蘇臺河與清河、柴河、范河三河基本不遭遇，因此石佛寺以上洪水主要來自清河、柴河、范河，上述三河上分別建有南城子、清河、柴河、榛子嶺四座大型水庫，則石佛寺洪水是由四大水庫調(diào)節(jié)后的洪水與水庫至石佛寺區(qū)間洪水組合而成。

以石佛寺為控制站，將四座水庫和水庫-石佛寺區(qū)間作為五個分區(qū)進行設(shè)計洪水地區(qū)組成計算，采用典型年法進行洪水過程放大、同頻率組成法進行洪水地區(qū)組成。經(jīng)分析，以1953年為典型年，以四大水庫-石佛寺區(qū)間設(shè)計四大水庫相應(yīng)的組合情況，設(shè)計洪水地區(qū)組成成果見表8。

表8　石佛寺設(shè)計洪水地區(qū)組成成果表

(4)石佛寺的組合設(shè)計流量

根據(jù)石佛寺設(shè)計洪水地區(qū)組成成果，按上游南城子、清河、柴河和榛子嶺水庫各自的調(diào)洪原則，進行水庫調(diào)洪計算，各水庫放流量經(jīng)洪水演進計算至石佛寺，然后與區(qū)間洪水疊加即為石佛寺處的組合設(shè)計流量，見表9。

表9　石佛寺組合設(shè)計流量成果表 　m3/s

(5)石佛寺設(shè)計放流

石佛寺水庫樞紐一期工程完工后防洪標準為100 a設(shè)計、300 a校核，其設(shè)計調(diào)度原則為：當上游來水小于5500 m3/s時，水庫開閘敞泄；當上游來水超過5500 m3/s時，水庫關(guān)閘調(diào)節(jié)，控制下泄流量不超過5500 m3/s；當水庫水位超過100 a設(shè)計水位時，閘門全部開啟不再控制下泄流量。5 a頻率因流量變化比較小設(shè)計放流流量與組合設(shè)計流量基本一樣，10 a和20 a頻率因流量變化比較大，設(shè)計放流流量小于組合設(shè)計流量，各頻率放流成果見表10。

表10　石佛寺設(shè)計放流成果 　m3/s

(6)橡膠壩設(shè)計流量

據(jù)分析石佛寺以下干流洪水與下游各支流包括秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等洪水不遭遇。通過點繪石佛寺站與下游巨流河、卡力馬、盤山站洪峰相關(guān)關(guān)系分析，石佛寺下游各站設(shè)計洪峰流量按折減關(guān)系遞減，各段折減系數(shù)如下：

石佛寺-巨流河1∶1，巨流河-卡力馬1∶0.95，卡力馬 - 盤山1∶0.95。

本遼遼橡膠壩位于卡力馬-盤山區(qū)間，本遼遼橡膠壩設(shè)計流量成果可采用石佛寺水庫調(diào)洪后的放流成果，詳見表11。

表11　橡膠壩設(shè)計流量成果 　 m3/s

5施工期洪水

橡膠壩施工期洪水可根據(jù)遼中水文站實測流量資料進行計算，按照橡膠壩施工要求確定在2—5月末完成工程施工，通過對遼中水文站實測流量資料的整理統(tǒng)計，可知施工期間壩址處多年平均最大流量為209 m3/s，對遼中站多年施工期洪水系列進行頻率計算，方法為矩法，線型采用P-Ⅲ型曲線，當Cv=0.55，Cs=2.5 Cv時，適線較好[5]，施工期設(shè)計洪水成果見表12。

表12　橡膠壩壩址處施工期洪水成果表 　m3/s

6結(jié)論

通過對流域徑流、流量歷時保證率及設(shè)計洪水分析，將四座水庫和水庫-石佛寺區(qū)間作為五個分區(qū)進行設(shè)計洪水地區(qū)組成計算，采用典型年法進行洪水過程放大、同頻率組成法進行洪水地區(qū)組成。根據(jù)石佛寺設(shè)計洪水地區(qū)組成成果，進行水庫調(diào)洪計算，計算出石佛寺處的組合設(shè)計流量。運用石佛寺下游各站設(shè)計洪峰流量折減系數(shù)，計算出本遼遼橡膠壩設(shè)計流量。通過一系列計算為本遼遼生態(tài)蓄水工程提供防洪安全保障，沿岸設(shè)施正常運用及遼河濕地建立奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]詹道江,葉守澤.工程水文學(xué)[M].北京:中國水利水電出版社,2000.

[2]黃廷林,馬學(xué)尼.水文學(xué)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

[3]曾彩華.城市無資料地區(qū)中小流域設(shè)計洪峰流量計算方法探討[J].廣東水利水電，2013(S1):31-34.

[4]崔洪志.唐山市沙河流域中小河流水文計算[J].東北水利水電，2014(12):41-43,72.

[5]徐文,翁振富.水利工程水文計算方法探討[J].內(nèi)蒙古水利，2013(2):22-23.

Hydrological computation and analysis of ecological water storage project in Liaozhong Section(Benxi-Liaoyang-Liaozhong Section) of Liao River

ZHANG Yao

(LiaoningNewTechnologyofWaterResourcesandHydropowerDesignInstitute,Shenyang110003,China)

Abstract：Liao River suffered from the overdevelopment so that the water contamination and the the ecological water lack was very serious , the water environment problem became prominent and the ecological environment was deteriorative.Liao River was one of the “three major rivers and lakes” during the ninth “Five-Year Plan” in China. The four measurements ensured the water quality of the main stream of Liao River reached the national standard Ⅳgrade in 2012 and removed the high pollution of Liao River completely such as controlling the pollution source of Liao River Basin, the wetland project of the tributary, the garbage disposal and the ecology protection of the main stream. The paper analyzed the hydraulic computation of the ecological water storage project in the middle section of the main stream of Liao River.

Key words：main stream of Liao River;Benxi-Liaoyang-Liaozhong Section; hydrology; flood analysis

作者簡介：張垚(1984-)，女，工程師，從事水利工程設(shè)計工作。

中圖分類號：P333

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)05-0052-04