六股河設計洪峰流量與施工期設計洪水研究

高永軍

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003）

1 概況

六股河位于遼寧省興城，全長162 km，以青山水庫為界，水庫以上左右岸均為建昌縣界域；水庫以下左岸多數為興城界域，少數為綏中縣界域；水庫以下右岸多數為綏中縣界域，少數為興城界域。六股河主要支流包括黑水河、王寶河、馬道子河及八家子河。六股河興城（小蛇山—藥王廟段）防洪治理工程建設范圍為青山水庫壩下至入海口左岸興城管理段，河道全長51.3 km。馬道子河中游有馬道子水庫，建于1961年，水庫控制面積62 km2，總庫容0.133 億m3；王寶河中游有龍屯水庫，建于1976年，水庫控制面積214 km2，總庫容1.15億m3。六股河流域特性，詳見表1。

表1 六股河流域特性

2 暴雨洪水特性

六股河流域強降雨主要影響天氣系統有華北氣旋、高空槽、臺風等，比如1963年7月19日出現的暴雨，其天氣是由于高空槽系統引起的，最大3 d 雨量為552 mm，降水量大于300 mm 籠罩面積為6600 km2；1959年7月20日由華北氣旋引起強降雨，最大3 d雨量為480 mm，降水量大于393 mm 籠罩面積為5000 km2。1930、1963年等暴雨中心在大、小凌河流域，使得六股河干流前白水站以上洪水較大。

3 水文基本資料

六股河流域現有水文站有6 處，分別為綏中、前白水、平山、楊樹灣、藥王廟和山咀站。

綏中站水文資料系列較長，為1934年11月—1945年6月、1950年3月至今。綏中站觀測斷面位于興城東辛莊鎮林屯村，東經120°22′，北緯40°21′，集水面積3008 km2，1960—1962年曾改名為林家屯水文站，但基本水尺斷面位置未變。

前白水站設立于1964年6月，觀測系列為1971年6月至今，于2008年1月1日上遷5.5 km，更名為平山站。前白水站觀測斷面位于遼寧綏中縣寬幫鎮大栗村，東經120°08′，北緯40°36′，集水面積1496 km2。

平山站設立于2008年1月，于2015年1月撤銷，觀測斷面位于遼寧興城三道溝鄉西門村，東經120°07′，北緯40°37′，集水面積1401 km2。

楊樹灣站設立于2015年1月，觀測斷面位于遼寧建昌縣楊樹灣子鄉楊樹灣子村，東經120°03′，北緯40°40′，集水面積844 km2。

此外，藥王廟、山咀兩站因觀測年限短或者集水面積小，未對其進行審查。

流域內現有20 處雨量站，考慮工程起始位置、河長比降、流域匯流等情況，分別對工程起始斷面、支流匯入口斷面等6 個斷面的設計洪峰流量進行計算。

4 設計洪水計算

4.1 歷史洪水及其重現期分析

4.1.1 歷史洪水調查概況

六股河流域分別于1958、1971、1980年進行過3次歷史洪水調查，調查了藥王廟、山咀子、馬道子、前白水、龍屯、綏中共6個河段。六股河流域歷史洪水序列及洪峰調查結果，詳見表2。

表2 六股河流域歷史洪水采用成果

4.1.2 洪水重現期的確定

1849年洪水，由于年代久遠，本流域沒有調查到該年洪水，而小凌河的烏金塘河段調查到該年洪水，定為150 a（1849—1998年）的第一位。有關該年洪水大、小凌河流域的文獻記載如下：大凌河暴漲為災（《義縣志》），小凌河暴漲為災，廬舍漂沒，人畜多溺（《錦縣志》）。六股河流域右側的灤河該年洪水文獻記載如下：樂亭“夏六月大雨連旬，灤河溢”；遷安“夏六月大水入城”；灤縣“夏六月大雨連旬，灤河大溢，平地水深五尺至丈余”。與六股河流域臨近的流域都發生了特大洪水，可以斷定屬于同一天氣系統的六股河流域也發生了特大洪水。

1886年洪水調查訪問情況如下：大凌河建昌（宮山咀水庫）的陳義才聽老人說1886年洪水最大。1930年洪水調查訪問情況如下：六股河藥王廟的郭慶才聽老人說1930年水僅小于清光緒八年（1886年）洪水。歷史文獻記載如下：義縣“八月十四日至十九日大雨連綿，墻倒屋塌，凌河暴漲，泛下人畜瀕多”；錦縣“八月霪雨為災，七日夜不止，壞墻屋無計，凌河水溢”。與六股河流域右側臨近的灤河流域的灤縣“灤河溢，平地水深丈余，瀕河田廬漂沒殆盡，奔濤入城，巷皆舟楫”。六股河流域周圍的灤河、大小凌河都有特大洪水記載，六股河上游的藥王廟也有大洪水，可推斷屬于同一天氣系統的六股河也發生了特大洪水。

根據以上分析，1849年以來六股河流域的主要洪水已經基本查明。因此，考慮到1930年洪水是160 a來第二大洪水，即可判定其為80 a一遇洪水。

4.2 綏中站、前白水站天然設計洪水

經資料審查、插補延長后，綏中站和前白水站均具有1954—2021年68 a 連續資料，數據系列較長，符合規范要求。其設計洪水成果，詳見表3。

表3 綏中站和前白水站天然設計洪峰流量

將2008—2021年洪峰流量點繪到兩站洪峰頻率曲線圖上，如圖1—2所示。

圖2 前白水站洪峰頻率曲線

由圖1—2 可以看出，除2012年外，其余年份洪峰流量較小，均低于5 a 一遇重現期，延長的資料對原成果不會有影響；六股河流域2012年8月4日發生較大洪水，綏中站最大洪峰3600 m3/s，介于5～10 a一遇設計洪峰，故初步認為該年洪水超過5 a一遇但不足10 a 一遇；平山站最大洪峰2720 m3/s，略超前白水站10 a 一遇設計洪峰，可近似認為其為10 a一遇洪水，延長資料不會改變頻率曲線形狀，對原成果不會有影響[1，2]。

因此，本次初設依然采用《遼寧葫蘆島市青山水庫工程初步設計報告》中六股河流域綏中站和前白水站天然設計洪水成果。

4.3 青山水庫建成后綏中站設計洪水地區組成

青山水庫建成后綏中站設計洪水地區組成采用《遼寧葫蘆島市青山水庫工程初步設計報告》中成果。

4.3.1 地區洪水組成及典型洪水選擇

綏中站設計洪水地區組成采用典型年法，洪水典型的選擇考慮了以下2 種情況：①青山水庫以上區間為暴雨中心，典型年份為1977、1998年；②青山水庫以下區間為暴雨中心，有4 個典型的年份，即1964年7月、1964年8月、1969和1975年。

4.3.2 青山水庫洪水調節計算

根據《遼寧葫蘆島市青山水庫工程初步設計報告》，青山水庫洪水調節計算成果詳見表4。

表4 青山水庫洪水調節計算成果m3/s

4.3.3 綏中站設計洪水地區組成

采用青山水庫洪水調節計算成果，根據水庫調度運行條件和青山水庫防洪調度運行模式[3，4]，對區域洪水調節計算，其成果詳見表5。

表5 綏中站設計洪水地區組成成果m3/s

4.4 各控制斷面設計洪峰流量計算

各控制斷面設計洪峰流量由相同頻率的綏中站組合設計流量和青山水庫設計放流與各自集水面積構成直線關系計算，如圖3 所示。各控制斷面組合設計洪峰流量按集水面積進行直線內插推求[5，6]，成果詳見表6。

圖3 青山水庫—綏中站區間設計流量面積關系

表6 各斷面設計洪峰流量計算成果

4.5 施工期設計洪水

根據施工要求和汛期特點，施工期為9—12月。施工期洪水以綏中站作為參證站進行頻率計算分析，采用水文比擬法推求各斷面的分期設計洪水（各斷面集水面積扣除青山水庫以上控制面積），同時加上青山水庫同時段最大水庫放流量。綏中站施工期洪水成果采用青山水庫建成前非汛期實測洪峰資料，可以滿足施工期洪水計算要求。綏中站施工期洪水計算成果，詳見表7。

表7 綏中站施工期洪水計算成果

根據《遼寧葫蘆島市青山水庫工程初步設計報告》中年徑流調節計算出庫流量（包括環境、下游農業供水及非汛期棄水）可知，青山水庫汛后（9月中旬—12月底）出庫流量最大值為61.5 m3/s。各斷面分階段設計的洪水計算成果，詳見表8。

表8 各斷面分期洪水計算成果

5 結語

六股河青山水庫以下并非完全興城、綏中縣界河，左岸有較長一部分岸線為綏中界域，該區域能夠形成單獨防洪保護區，不存在上下游銜接問題。通過設計洪水計算，為該河道治理提供了科學依據。治理后該河道防洪標準得以提高，一旦發生設計洪水，可以保障區域內人民生命財產安全，為當地創造良好的生活生產環境發揮了重要作用。