遼河干流主要水庫工程防洪作用與防洪效果分析

曲鳳垚，李 瑞

(1.四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610036；2.四川蜀爾技術(shù)咨詢有限公司，四川 成都 610036)

1 流域概況

遼河發(fā)源于河北省七老圖山脈之光頭山，遼河上游有東、西遼河，西遼河主要支流有老哈河、西拉木倫河，西遼河流至福德店與發(fā)源于吉林省薩哈嶺山的東遼河相匯，進入遼寧省境內(nèi)，始稱遼河，遼河干流系指東西遼河匯合處至入海口這一流域范圍。

遼河流域總面積約21.96萬km2，其中遼寧省境內(nèi)的流域面積約為6.45萬km2，占流域面積的29.45%。遼河全長1345 km，其中遼寧省境內(nèi)福德店～河口干流河道長度538 km。

遼河新中國成立前在東遼河修建二龍山水庫和柳河鬧德海水庫，新中國成立后在西遼河修建紅山水庫和清河的南城子水庫、清河水庫，柴河的柴河水庫、泛河的榛子嶺水庫等。并自福德店以下至入海口沿河兩岸建有大堤。遼河干流福德店以下的洪水來源主要為東部山區(qū)，遼河流域洪水防御主要靠東部山區(qū)的南城子、清河、柴河、榛子嶺四座水庫與福德店以下至入海口的遼河兩岸大堤。在盤錦市境內(nèi)注入渤海。

2 暴雨洪水以及產(chǎn)匯流特點

遼河上游紅山水庫位于老哈河上，二龍山水庫位于東遼河遼源附近。從遼河上游洪水成因分析，福德店、通江口的洪水主要受東、西遼河來水的影響，福德店為遼河干流東、西遼河匯合后的第一個水文站，通江口站有左岸流域面積4797 km2的招蘇抬河匯入，招蘇抬河上游與東遼河相鄰，雨區(qū)和產(chǎn)匯流條件接近。

下游清河口、鐵嶺、石佛寺站的洪水主要由東部山區(qū)清河、柴河、泛河來水產(chǎn)生，這幾條支流均位于遼寧省東部山區(qū)，與渾河、太子河的降雨雨區(qū)和產(chǎn)匯流機理接近，山區(qū)暴雨洪水陡漲陡落。從遼河流域多年平均三日最大降雨量等值線圖來看，降雨量以東側(cè)山區(qū)為大，其次為東西兩側(cè)丘陵區(qū)，最小為西遼河地區(qū)。上述情況說明通江口以上的洪水要小于石佛寺附近的洪水，即使東西遼河發(fā)生大洪水的情況下，除水庫滯洪削峰外，東遼河二龍山水庫下270 km的低洼地區(qū)和老哈河紅山水庫以下的500多公里的平原風(fēng)沙地區(qū)，對遼河洪峰洪量均有很大的削減作用。經(jīng)過統(tǒng)計分析，通江口處的洪水70%以上來自福德店，其洪水主要由東西遼河組成；而石佛寺較大洪水絕大部分為通江口以下區(qū)域的洪水組成，且以東側(cè)清河、柴河、泛河為主，只有1986年為通江口以上洪水組成。

東、西遼河發(fā)生洪水與下游石佛寺附近的洪水往往不同次，即使同時發(fā)生，當(dāng)東、西遼河流經(jīng)數(shù)百公里下泄至中下游時，不僅洪峰壓低，而且時間滯后10 d左右，而遼河干流一次洪水歷時一般約七天左右，因此，很難遭遇。表1列出了通江口站和石佛寺站的歷史大洪水調(diào)查的順位情況，表明東西遼河大洪水與遼河干流大洪水不同時發(fā)生，雖是1917年同為大水年，但通江口以上發(fā)生在7月24日，遼河河干流發(fā)生在8月8日左右。1986年通江口的洪水為自1935年以來該處實測洪水的第一位，而在石佛寺處的洪水量級并不很大，通江口至石佛寺之間的洪水所占比重也較小。而石佛寺處實測大洪水中的1951年、1953年、1995年等年份，通江口以上洪水所占比重則很小。可見，東、西遼河洪水與通江口至石佛寺之間的洪水基本不遭遇[1]。

表1 遼河通江口站與石佛寺站歷史洪水順位對比

遼河石佛寺以下先后有右側(cè)支流秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河相繼匯入，鬧德海水庫是柳河上的控制性工程，上述三河集水面積雖大，但其境內(nèi)多為丘陵、黃土沙丘，植被條件極差。遼河干流發(fā)生較大洪水時，由于地理位置和地形影響，其暴雨中心，籠罩范圍多出現(xiàn)于石佛寺至通江口之間的左側(cè)支流山區(qū)一帶，故在石佛寺處形成較大洪水。而石佛寺以下的右側(cè)支流地區(qū)則降雨量較少，產(chǎn)匯流條件較差，產(chǎn)生的洪水也較小，加之洪峰發(fā)生時間一般都先于石佛寺處的洪峰時間，故在石佛寺處洪水到來之前已先行下泄。可以認為，遼河石佛寺以上洪水與下游右側(cè)支流洪水遭遇的可能性是很少的[2]。

3 福德店、通江口洪水

遼河上游福德店、通江口的洪水主要來源于東、西遼河和招蘇抬河，西遼河支流老哈河上有大型水庫紅山水庫，東遼河遼源附近有二龍山水庫。兩水庫對于水庫下游以及遼河干流的防洪作用還是很大的。

3.1 紅山水庫

紅山水庫洪水調(diào)度原則為：從汛限水位開始起調(diào)，主汛期汛限水位為433.57 m，當(dāng)水庫水位低于441.87 m時，控制泄流1000 m3/s，以確保西遼河干流防御50 a一遇洪水；當(dāng)水庫水位在441.87～442.50 m時，控制泄流2150 m3/s，以確保通遼市洪峰流量不高于現(xiàn)狀100 a一遇洪水的組合洪峰流量；水庫水位超過442.50 m時，敞泄以保證大壩安全。

西遼河50 a一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水，以1954年洪水作為典型，老哈河紅山水庫入庫洪峰流量為8350 m3/s，水庫控制最大下泄流量1000 m3/s，加上下游區(qū)間的分洪、蓄滯洪區(qū)分洪滯洪措施，洪水演進至通遼水文站斷面時洪峰流量衰減到1490 m3/s，設(shè)計洪水過程長6 d，洪水總量11.1億m3，其中紅山水庫蓄水6.36億m3，臺河口樞紐、蘇家堡樞紐和總辦窩堡樞紐向旁側(cè)水庫和蓄滯洪區(qū)分洪2.73億m3，河道泄量2.01億m3。

通遼市100 a一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水，紅山水庫控制最大下泄流量2150 m3/s，經(jīng)下游區(qū)間的分洪演進組合，通遼水文站斷面的洪峰流量為1910 m3/s，通遼以下在鄭家屯位置接納烏力吉木倫河洪水進入西遼河，演進至福德店位置洪峰流量為1980 m3/s。

3.2 二龍山水庫

二龍山水庫位于吉林省四平市東遼河上游，是一座以防洪、除澇、灌溉、供水為主，結(jié)合發(fā)電的綜合性水庫。二龍山水庫洪水調(diào)度運行方式為：當(dāng)二龍山水庫入庫流量不超過3200 m3/s(20 a一遇時)，水庫按城子上站流量不超過660 m3/s控泄；當(dāng)二龍山水庫入庫流量不超過4570 m3/s(50 a一遇時)，水庫按城子上站流量不超過934 m3/s控泄；當(dāng)二龍山水庫入庫流量超過4570 m3/s(50 a一遇時)，水庫按確保大壩安全下泄。

東遼河50 a一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水，以1986年洪水作為典型，二龍山水庫入庫洪峰流量為4570 m3/s，水庫控制最大下泄流量612 m3/s，與區(qū)間洪水組合后演進至福德店斷面洪峰流量為1980 m3/s，演進至福德店位置洪峰流量為2510 m3/s，設(shè)計洪水過程長7 d，洪水總量5.76億m3，其中二龍山水庫蓄水3.08億m3，河道泄量2.68億m3。

從紅山水庫、二龍山水庫的洪水調(diào)度過程可以看出，東、西遼河上的兩座水庫，結(jié)合下游的蓄滯洪區(qū)分洪滯洪，防洪作用是非常明顯的。

4 鐵嶺、石佛寺洪水

4.1 鐵嶺、石佛寺天然洪水組成

通江口至石佛寺之間左側(cè)支流有已建成的南城子、清河、柴河、榛子嶺四座水庫。鐵嶺站的洪水主要由南城子、清河、柴河—鐵嶺區(qū)間與南城子、清河、柴河三座水庫放流組成；石佛寺站的洪水主要由南城子、清河、柴河、榛子嶺—石佛寺區(qū)間的洪水與南城子、清河、柴河、榛子嶺四座水庫的放流組成。

鐵嶺、石佛寺水文站的設(shè)計洪水地區(qū)組成，分別以鐵嶺、石佛寺作為控制站，將鐵嶺、石佛寺以上洪水分為二部分，即支流水庫和各水庫至控制站區(qū)間，組成方案按同頻率法進行。過程線按洪峰、三日、七日洪量同控制放大。經(jīng)分析，遼河鐵嶺、石佛寺洪水經(jīng)支流水庫調(diào)洪后放流與區(qū)間洪水組合，以同頻率法中區(qū)間設(shè)計水庫相應(yīng)方案最為不利，故采用該成果。以1953年洪水為典型，天然條件下鐵嶺站與石佛寺站地區(qū)洪水組成成果見表2～表3[3-4]。

表2 鐵嶺站設(shè)計洪水地區(qū)組成成果(區(qū)間設(shè)計、水庫相應(yīng))

表3 石佛寺站設(shè)計洪水地區(qū)組成成果表(區(qū)間設(shè)計、水庫相應(yīng))

4.2 鐵嶺站、石佛寺站經(jīng)各水庫調(diào)洪后的組合洪水情況

對鐵嶺站來說，經(jīng)水庫洪水調(diào)節(jié)以后，以百年洪水為例，南城子水庫入庫洪峰為690 m3/s，出庫組合洪峰為321 m3/s，清河水庫入庫洪峰為3950 m3/s，出庫組合洪峰為222 m3/s，柴河水庫入庫洪峰為2050 m3/s，出庫組合洪峰為256 m3/s，經(jīng)過水庫調(diào)節(jié)，鐵嶺站組合流量與天然洪峰流量成果如表4，從表中可以看出，三座水庫的調(diào)洪削峰作用是很大的。

表4 鐵嶺站三水庫調(diào)節(jié)后的組合洪峰流量(區(qū)間設(shè)計) m3·s-1

對石佛寺站來說，經(jīng)水庫洪水調(diào)節(jié)以后，以百年洪水為例，南城子水庫入庫洪峰為1390 m3/s，出庫組合洪峰為289 m3/s，清河水庫入庫洪峰為4510 m3/s，出庫組合洪峰為175 m3/s，柴河水庫入庫洪峰為2210 m3/s，出庫組合洪峰為250 m3/s，榛子嶺水庫入庫洪峰為930 m3/s，出庫組合洪峰為6 m3/s，經(jīng)過水庫調(diào)節(jié)，石佛寺站組合流量與天然洪峰流量成果如表5，從表中可以看出，四座水庫的調(diào)洪削峰作用是很巨大的[5]。

表5 石佛寺站經(jīng)四水庫調(diào)節(jié)的組合洪峰流量 m3·s-1

4.3 石佛寺水庫的調(diào)洪削峰作用

石佛寺水庫是遼河的大型平原滯洪水利樞紐工程，其主要任務(wù)為防洪。石佛寺水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)100 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)300 a一遇。水庫的主要任務(wù)是解決遼河中下游地區(qū)防洪和工農(nóng)業(yè)供水，并作為‘南水北調(diào)’工程的反調(diào)節(jié)水庫。根據(jù)其任務(wù)石佛寺水庫分兩期建設(shè)。石佛寺水庫一期工程按純滯洪方案修建，可以將下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前的30 a一遇提高到100 a一遇，能防御新中國成立以來最大的1951年、1953年大洪水。運用原則：石佛寺水庫以下遼河堤防現(xiàn)狀安全泄量為5000～5500 m3/s，當(dāng)石佛寺水庫壩址發(fā)生超過下游堤防安全泄量5500 m3/s的洪水時，水庫控制放流不超過5500 m3/s，當(dāng)石佛寺水庫壩址發(fā)生超過100 a一遇洪水，洪峰流量大于6990 m3/s時，水庫按不大于入庫洪峰流量控制，即石佛寺水庫一期工程只調(diào)蓄5500～6990 m3/s之間的洪水，以滿足下游河道100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。

石佛寺水庫設(shè)計情況下入庫洪峰流量與出庫洪峰流量對比成果，見表6。200 a一遇、100 a一遇石佛寺水庫入庫出庫洪水過程對比如圖1～圖2。

表6 石佛寺水庫設(shè)計情況下入庫與出庫洪峰流量 m3·s-1

圖1 石佛寺水庫200 a一遇洪水入庫、出庫過程線

圖2 石佛寺水庫100 a一遇洪水入庫、出庫過程線

5 結(jié) 論

通過上述分析，遼河干流石佛寺以上目前已建成的大型防洪水庫，對于遼河流域的洪水控制作用十分顯著，四座水庫與石佛寺水庫共同作用，其削峰防御洪水的作用明顯。

以1951年(7大水庫中僅二龍山水庫處于初期運用，其他6座尚未建設(shè))洪水為例，鐵嶺站實測洪峰流量14 200 m3/s，相當(dāng)于200 a一遇，給遼河干支流造成了重大人員傷亡及財產(chǎn)損失，四座水庫建成后，鐵嶺站位置計算的200 a一遇組合洪峰流量為7886 m3/s，削減洪峰接近一半。石佛寺100 a一遇天然洪峰流量分別為11 300 m3/s，經(jīng)四座水庫調(diào)蓄后，石佛寺入庫為6990 m3/s，經(jīng)石佛寺水庫調(diào)蓄后出庫(馬虎山位置)為5461 m3/s，相同標(biāo)準(zhǔn)情況下石佛寺以下段洪峰流量差值減小約一半。

由此可見，遼河流域7大水庫的防洪作用還是十分明顯和巨大的，再結(jié)合遼河干流堤防的規(guī)劃建設(shè)實施，庫堤結(jié)合，再利用上游部分地區(qū)的蓄滯洪區(qū)分洪滯洪措施，共同組成遼河流域的洪水防御體系，為兩岸和下游人民群眾的生命財產(chǎn)共同保駕護航。