紅旗水庫除險設計洪水計算方法分析

金冬梅

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

?

紅旗水庫除險設計洪水計算方法分析

金冬梅

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

在水利工程設計中，設計洪水是水利水電工程規劃設計的重要依據。而大多數小型水庫設計流域并無實測洪水資料，水庫洪水計算方法不都是適合于所有地區的水庫，如水庫的地形地貌、流域的自然地理、氣候條件及下墊面等因素影響較大。在此情況下，采用暴雨途徑推求水庫壩址斷面設計洪水是設計洪水分析計算的重要方法。針對實際工作中出現的此類問題，提出了一種針對平原型小水庫的洪水計算方法，以提高設計成果質量的目的。文章以集賢縣紅旗小(1)型水庫為例，采用暴雨途徑推求水庫壩址斷面設計洪水，為小型水庫和類似工程的設計洪水計算提供了參考依據。

紅旗水庫；設計洪水計算；暴雨洪水計算；方法；分析

1 流域概況

集賢縣地處黑龍江省東北部，完達山北麓，松花江下游南岸的三江平原腹地。地理坐標為E130°39′～132°14′，N46°29′～47°04′。東靠友誼縣、東南與寶清縣相連，南與雙鴨山市毗鄰，西南與樺南縣接壤，西和北與樺川縣相接，東北與富錦市接界。東西長75 km，南北寬42 km，全縣區劃面積2283.4 km2。

安邦河上游的水利工程主要為干流上游的寒蔥溝水庫、定國山水庫、安邦灌區，寒蔥溝水庫和定國山水庫的任務以工、農業供水為主。安邦灌區現灌溉2萬畝地，灌溉用水來自安邦河。安邦河下游還有一座紅旗水庫，由安邦河渠首進水，紅旗水庫是一座利用福利屯攔河閘(安邦灌區渠首)從安邦河引水為主，是一座以灌溉為主的引水小型水庫[1]。

紅旗水庫位于集賢縣永安鄉境內，距縣城約20km，松花江一級支流安邦河的中下游，紅旗水庫庫區面積為5.31 km2，地理坐標為E131°11′，N46°54′。

紅旗水庫位于安邦河與永發排干匯合處的灘地上。周圍地勢平坦，高程在74～77m，地勢由西南向東北傾斜，過去為草甸子，因河水泛濫造成洪澇，形成沼澤；現河水歸槽，庫區周圍開墾為耕地，局部地帶人工筑堤挖掘形成環泡，喜水草生植物茂盛。該區地貌類型為松花江高漫灘。

本次洪水分析采用干流安邦河福利屯站降雨資料做為參證站。

2 氣 象

本區屬中溫帶大陸性季風氣候區,氣候特征是春季干燥風大,秋季降溫迅速伴有早霜,冬季嚴寒漫長,夏季濕熱暫短。多年平均氣溫3.1℃；最高氣溫38.5℃，出現在6月份，極端最低氣溫-37.1℃，出現在1月份。多年平均降水量為527.6mm，屬于半干旱地帶。降水年內分配不均，降水大部分集中在6—9月份，占全年降水量的73.3%，尤其是7、8月份降雨更為集中。多年平均蒸發量(E601蒸發器)687.5mm。平均無霜期為135d，最大凍深可達1.7m。多年平均風速8.52m/s，最大風速20m/s，風向為北風，冬季多西風和西北風，春夏兩季多東南風。

3 設計洪水

3.1 暴雨特性

紅旗水庫處于北半球中高緯度，高空在西風帶的控制下為臺風暴雨區的邊緣，大暴雨多為來自朝鮮的天氣系統，經日本海水汽補充后形成。暴雨主要集中在夏季6—8月份，流域上游山區是三江平原最大24h及3d暴雨高值區，中心值分別為65～80mm以上。據福利屯站1956—1992年實測資料統計，最大1h暴雨76.9mm雨，最大6h雨量128.2mm，實測最大1d暴雨109.2mm，3d暴雨均值77.6mm，實測最大3d暴雨158.1mm。

3.2 洪水特性

安邦河流域洪水分春、夏兩個汛期，春汛洪水由融雪融冰形成，發生時間為4月中旬—5月中旬，洪水過程陡漲陡落，單峰型，歷時較短，一般≤3d，夏汛洪水由暴雨形成，汛期為7—9月，主汛期為7、8月兩個月。上游山區洪水陡漲陡落，峰高量大，一次洪水過程一般不超過5d，過程線多為單峰型。受暴雨影響，上游山區亦為洪水高值區，20a一遇洪峰模數Cp值等值線高值中心在7m3/s/km2以上，居三江平原各流域之首[2]。

3.2.1 單站設計洪水

對福利屯站1955—2005年實測降水，按年最大獨立選樣原則統計出最大1h暴雨、最大24h、最大3d暴雨，進行各歷時暴雨經驗頻率計算，選用Cs=3.5Cv的P—Ⅲ型曲線，盡量照顧點群趨勢，以大、中洪水的經驗點據與配合最好為原則進行適線。福利屯站最大1h暴雨、最大24h、最大3d暴雨頻率曲線，最大24h洪量與最大1d洪量轉換系數取1.14，福利屯站設計暴雨成果見表1。

表1 福利屯設計暴雨成果表 mm

3.2.2 壩址設計洪水

由于在洪水期紅旗水庫進水閘關閉防洪，其洪水主要為水庫自身的天然降水，紅旗水庫庫區面積為5.31 km2。由福利屯站距紅旗水庫較近，水庫最大1h暴雨、最大24h暴雨、最大3d暴雨直接采用福利屯站成果，扣除蒸發滲漏等損失后，再乘以水庫庫區面積，轉換成水庫設計洪峰、設計最大24h洪量、設計最大3d洪量，最大24h洪量與最大1d洪量轉換系數取1.14。紅旗水庫設計洪水成果表見表2。

表2 水庫設計洪水成果表 104m4

4 結 語

中國絕大多數地方的洪水都是由暴雨形成的，雨量資料一般比流量資料觀測年份時間長，觀測點也較多，因此可以利用暴雨資料進行分析計算求得設計暴雨，再以徑流形成原理為基礎，推求設計洪水。根據實測暴雨資料，用頻率分析法推求不同歷時指定頻率的設計雨量，在用典型放大法推球設計暴雨過程。

在紅旗水庫洪水分析計算中，洪水期水庫進水閘關閉防洪，其洪水主要為水庫自身的天然降水，水庫采用暴雨計算方法更能準確的分析水庫自身的設計洪水，雨量代表站盡量選擇流域中心點雨量站或常見暴雨中心的雨量站，使計算的成果質量有所提高、也符合本地區的流域自然地理、氣候條件及下墊面等因素。

[1]朱萍萍.青山水庫除險設計洪水計算方法分析[J].工程科技，2015(29)：245.

[2]趙淑麗.承德金山子水庫除險加固工程設計洪水計算方法分析[J].水科學與工程技術，2012(01)：17-18.

TV122

B

1007-7596(2016)08-0016-02

2016-07-22

劉磊(1985-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，助理工程師。