皖河干流特征值水位復核確定分析

包 晶

(安慶水文水資源局，安徽 安慶 246003)

皖河干流作為縣區防洪重要河道，在防汛抗旱中有舉足輕重的作用。為了有效地讓河道特征水位標識汛情、防汛決策、調度與指揮,根據皖河干流防洪工程能力、河道水力特性等變化及時對防汛特征水位進行復核。

1 歷史洪水情況

皖河流域歷史上洪澇災害頻繁，僅建國以來就發生洪澇災害70余次，尤以1954年、 1955年、1969年、 1983年、1996年、 2005年和2016年等年份發生的特大洪水給當地帶來了巨大的經濟損失。皖河干流主要洪水年份最高水位、最大流量統計如表1所列。

表1 皖河干流石牌站實測最高水位、最大流量統計表

2 防汛特征值確定原則及方法

2.1 特征值水位確定原則

根據皖河干流流域特定的自然地理和防汛水情特點，特征水位的確定遵循堤防和灘區設施的安全，根據實測大斷面的主河槽水位及河床平灘水位綜合分析確定。結合現狀水文站網條件，皖河干流重點堤防所處位置，確定特征水位分析代表站點為石牌水文站。

2.2 特征水位確定方法

水文頻率法是確定防汛特征水位的常用方法。結合該流域、區域工程能力提高的現狀，警戒水位重現期一般定在2～5年，保證水位重現期一般定在10～20年。重現期分析，主要采用年最高水位頻率分析法；重現期選取，應考慮流域及區域水情規律的變化影響。對受工程調控影響較大的站點，采用水文水動力模型利用設計降雨計算水位。

3 防汛特征水位流量關系分析

3.1 石牌水文站測驗斷面及水位流量關系分析

由于皖河干流石牌站斷面近幾年人工采砂較為頻繁，導致石牌站大斷面變化較大，斷面2013年以后主槽下降5m左右,石牌站斷面變化如圖1所示。長江水位達到12.50m 以上時石牌站會受到頂托影響,故無法擬定一條穩定的水位流量關系綜合線,所以每年汛期會根據上1年斷面變化和當年的斷面擬定1條臨時的綜合線。石牌站典型大水年水位流量關系變化如圖2所示。

圖1 石牌站歷年斷面變化圖

圖2 石牌站典型大水年水位流量關系

3.2 設計洪水

(1)采用歷年實測流量設計。選取皖河干流石牌水文站1956～2016年，共61年的實測資料。采用PIII頻率曲線對其歷年最大洪峰流量進行分析,經頻率分析得到，5年1遇流量為2810 m3/s; 10 年1遇流量為3500 m3/s; 20 年1遇流量為4140 m3/s。石牌水文站設計洪水成果如表2所列。

表2 石牌站設計流量成果表

(2)新安江模型還原后設計流量。根據歷史洪水資料統計，1969年為石牌站典型大水年，利用新安江模型對1969年皖河干流過洪流量進行還原計算，得到1969年還原流量6410 m3/s。采用PIII頻率曲線對還原后的流量進行頻率計算，石牌站還原后設計流量成果如表3所列。

表3 石牌站還原后設計流量成果表

由于還原最大流量是在假定所有堤防均不潰破時,僅考慮流域來水形成的洪峰流量，而且皖河干流河床歷年下降，下游淤積，上下游防洪標準發生改變，水利工程興建造成的影響等均表明還原后的頻率計算與實際情況不相符,故仍采用實測值的頻率分析。

3.3 設計水位

(1)水位相關性及防洪能力分析。安慶水位站位于皖河口下游，實測水位系列較長，1954 年安慶站實測的水位為18.74m，考慮流域及區域水情規律的變化影響，采用水文水動力模型利用設計降雨還原計算水位為19.23m，對其歷年最高水位系列進行頻率分析，得出安慶站最高水位設計值19.30m。根據水面比降，推算出皖河口水位。對安慶水位站、皖河閘水位站歷年最高水位頻率分析，安慶、皖河口設計年最高水位成果如表4所列。

表4 安慶、皖河口設計年最高水位成果表 m

2016年7月7日安慶水位站最高水位17.71m,皖河口水位17.80m，由表4可見2016年安慶站水位、皖河口水位相當于10年1遇。安慶站達到最高水位時石牌站已過洪峰，此時退水段實測流量2750m3/s，相當于5年1遇; 2016 年石牌站10年1遇對應的水位20.40m 時，安慶站、皖河口水位分別為16.67m、16.77m，相當于5年1遇。根據皖河干流防洪能力分析，成果如表5所列。

表5 皖河干流防洪能力分析表 m

因為石牌站近幾年人工采砂較為頻繁,導致現有的斷面與原來的斷面變化較大。故皖河干流現狀防洪能力有變，皖河干流現狀防洪能力分析表如表6所列。

表6 皖河干流現狀防洪能力分析表 m

(2)設計水位成果分析。由流量設計成果可知,石牌站5年1遇流量為2810 m3/s;10年1遇流量為3500 m3/s;20年1遇流量為 4140 m3/s。根據石牌站2015、2016年水位流量關系線計算出，石牌站5年1遇、10年1遇、20年1遇水位分別為19.70m、20.40m、20.52m。石牌站設計洪水位成果如表7所列。

表7 石牌站設計水位成果表

3.4 防汛特征水位擬訂及合理性分析

因為皖河干流流域只有石牌站是水文控制站，因此選擇石牌站斷面水位擬定特征水位。由于皖河干流石牌水文站為同馬大堤防汛服務,同馬大堤現狀防洪標準已超過50年1遇，故擬定防汛特征水位維持不變。警戒水位為20.10m，保證水位為22.72m。皖河干流左岸為懷寧縣的眾多小圩口，防洪能力不一，一般不足10年1遇， 故皖河干流左岸及其支流的防汛特征水位可由相關縣區自行確定。

4 結束語

經分析計算和征求意見，結合皖河干流的堤防情況和防洪標準，以石牌站確定皖河干流的警戒水位、保證水位維持原值不變，即警戒水位20.10m,保證水位為22.72m。相關縣區可根據自身情況自行制定相關特征水位。