流域內存在大型水庫影響的設計洪水計算方法探討

胡歆揚 朱靜思 王馨馨 史良輝

（1.綠水青山水務有限公司 濟南 250014 2.水利部海河水利委員會水文局 天津 300171 3.山東水之源水利規劃設計有限公司 濟南 250014）

1 概況

擬建黃山水庫所在的沂河屬淮河流域，源頭有南、北二支，北支源于魯山南麓，南支源于南岱崮西麓，二支匯于南麻鎮南。向南流經山東省沂源、沂水、沂南、蘭山、河東、羅莊、蘭陵和郯城八縣（區）以及江蘇省徐州市的邳州市和新沂市，至新沂苗圩入駱馬湖。沂河全長333km，控制流域面積11820km2，其中山東境內長287.5km，流域面積10772km2，黃山水庫壩址處流域面積10492km2，江蘇省境內河長45.5km，流域面積1048km2。沂河支流眾多，長度在10km 上的一級支流共37 條，大都從右岸匯入沂河，其中較大的支流有東汶河、蒙河、祊河、小涑河、浪青河、白馬河等。流域上游河道山高坡陡、比降大、河道彎曲、峰高量大、歷時短；下游河道具有地勢平坦、河道寬而淺等特點。

沂河在劉家道口處辟有分沂入沭水道，由彭家道口閘控制，分泄沂河洪水東南流至大官莊樞紐與沭河洪水匯合，經新沭河直接入海，全長20km；在江風口處辟有邳蒼分洪道，由江風口閘控制，分泄沂河洪水西南流至江蘇境內的邳州大謝湖入中運河，全長74km。干支流上建有田莊、跋山、岸堤、唐村和許家崖5 座大型水庫及昌里、上冶和石嵐等22 座中型水庫，總庫容23.01 億m3，控制流域面積5187.92km2。沂河流域大型水庫情況見表1。

表1 沂河流域大型水庫情況表

2 水文基本資料

國家級骨干水文站臨沂站，坐標位置為東經118°24′，北緯35°01′，控制流域面積10315km2。該站建于1950年4月，觀測項目有水位、泥沙、流量等，收集有自建站以來較為完整的水文觀測資料。

3 水文計算原理探討

由于沂水文站上游自20 世紀50年代末至60年代初新建了大量的大中型水利工程，其中有田莊、跋山、岸堤、唐村和許家崖共5 座大型水庫，又陸續興建了眾多的小型水庫和蓄水塘壩等水利工程，因此臨沂水文站觀測數據均受到上游各水利工程的一定影響，實測流量資料的一致性較差，本次無法直接采用臨沂站實測流量資料作為設計洪水成果，故本次需對臨沂站設計洪水進行計算。

臨沂水文站上游共5 座大型水庫，臨沂站洪水的關鍵組成要素為5 座大型水庫各自設計入庫洪水條件下的泄流量與五座水庫～臨沂站的區間設計洪水。本次已掌握臨沂站天然洪水成果、臨沂站實測洪水資料、五座水庫實測泄流資料，各組成要素需逐步進行計算。

3.1 臨沂站天然洪水成果

1980年淮委提出《沂沭泗流域駱馬湖以上設計洪水報告》（系列到1974年），為沂沭泗流域及相關區域以后的規劃所采用。1994年淮委規劃設計研究院將洪水系列延長至1986年，對設計洪水進行了復核，與“1980年成果”相比，各時段洪量設計值相差不大，但CV 值都有所增大。1999年山東省水利廳編制的《山東省淮河流域防洪規劃報告》和2003年6月淮委規劃設計院編制的《沂沭泗河洪水東調南下續建工程實施規劃報告》仍采用1980年成果。其中，沂河臨沂站天然洪水設計成果如表2 所示。

表2 沂河臨沂站天然洪水設計成果表

3.2 上游水庫～臨沂站區間洪水

本次已掌握臨沂站實測流量資料及上游田莊、跋山、岸堤、唐村、許家崖5 座大型水庫實測泄流資料，用臨沂站實測流量資料扣除上游5 座水庫實測下泄，求得上游水庫～臨沂站區間洪水設計成果見表3。

表3 沂河臨沂站區間洪水設計成果表

3.3 上游水庫入庫洪水

由臨沂站天然洪水扣除上游水庫～臨沂站區間洪水，得臨沂站上游大型水庫總入庫設計洪水見表4。

表4 沂河臨沂站上游水庫總入庫洪水設計成果表

根據昌里、跋山、岸堤、許家崖、唐村水庫壩址處流域面積，將總入庫洪水按流域面積分配得各水庫入庫洪水，并根據所選取的1730年歷史特大洪水過程放大，得出各水庫入庫洪水過程。

3.4 臨沂站不同頻率下設計洪水的求得

根據各水庫最新調度運行計劃、各水庫現狀與水位～庫容～泄量關系及各水庫設計洪水成果，按洪水調節計算原理及方法進行調算。

將所得上游水庫下泄過程與上游水庫～臨沂站區間洪水過程錯時疊加，即可得臨沂站不同頻率下洪水過程，臨沂站不同頻率設計洪水成果見表5。

表5 臨沂站不同頻率洪水設計成果表

經計算得臨沂站現狀工況下50年一遇、100年一遇、200年一遇、300年一遇設計洪峰流量分別為15895m3/s、18963m3/s、21963m3/s、23773m3/s。

4 結語

受上游眾多大型水庫調蓄的影響，下游水文站實測流量資料的一致性較差，不宜作為下游工程的設計洪水成果。把握設計洪水的組成要素，根據已掌握的設計、實測資料，通過實際計算上游水庫設計入庫洪水、調洪演算，與水庫至匯流點區間設計洪水錯時段疊加，可避免實測資料中因上游水利工程影響造成的不一致性，使最終設計成果更為可靠■