赤峰市中心城區(qū)防洪的設(shè)計洪水地區(qū)組成計算

孫利佳

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽110006）

1 流域和資料概況

英金河發(fā)源于河北省圍場縣大野豬溝，全河長207 km，流域面積10652 km2，河道平均比降0.6%。陰河是英金河的主要支流，河長154 km，流域面積5700 km2，河道平均比降0.8%；三座店水庫以上屬丘陵山區(qū)，河道長度為113 km，流域面積2842 km2。陰河最大支流是西路嘎河，河長116 km，流域面積2321 km2，河道平均比降0.64%。錫伯河是英金河的另一較大支流，河長121.6 km，流域面積2978 km2。兩河流至赤峰市北大橋與錫伯河匯合，始稱英金河。

正在修建的三座店水利樞紐工程位于英金河的支流陰河下游，赤峰市松山區(qū)初頭朗鎮(zhèn)三座店村附近，距赤峰市城區(qū)35 km。三座店水庫是一座集城市防洪、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉等功能為一體的綜合性大型水利樞紐工程。陰河支流西路嘎河上建有二道河子水庫，為中型水庫，控制流域面積 1509 km2，水庫總庫容 9300×104m3。

考慮赤峰設(shè)計洪水地區(qū)組成的分析計算，需要推求二道河子水庫、三座店水庫至陰河口區(qū)間（以下簡稱二、三～陰區(qū)間）、陰河口處和錫伯河口處的各頻率設(shè)計洪水。根據(jù)二、三～新區(qū)間各頻率設(shè)計洪水，按面積比法推求二、三～陰區(qū)間設(shè)計洪水。根據(jù)新店站各頻率設(shè)計洪水，按面積比法推求得陰河口設(shè)計洪水。根據(jù)新～赤區(qū)間各頻率設(shè)計洪水，按面積比法推求得錫伯河口設(shè)計洪水。由于篇幅所限以百年一遇洪水為例，設(shè)計洪水成果見表1。

表1 英金河各控制點及區(qū)間設(shè)計（P=1%）洪水成果表

2 設(shè)計洪水地區(qū)組成

2.1 設(shè)計洪水地區(qū)組成的洪水分區(qū)劃分

三座店水庫的主要防洪任務(wù)是提高赤峰市的城市防洪標(biāo)準(zhǔn)。赤峰市城區(qū)位于于陰河、錫伯河及英金河三河交匯處的周邊，城市防洪問題需考慮陰河口處的防洪標(biāo)準(zhǔn)、錫伯河口處的防洪標(biāo)準(zhǔn)以及兩河匯合后英金河的防洪標(biāo)準(zhǔn)。考慮二道河子水庫與三座店水庫的共同作用，設(shè)計洪水地區(qū)組成的洪水分區(qū)劃分為四部分，即二道河子水庫以上分區(qū)、三座店水庫以上分區(qū)、二三～陰分區(qū)和錫伯河口以上分區(qū)。由二道河子水庫分區(qū)、三座店水庫分區(qū)、二三～陰分區(qū)可推求陰河口處組合設(shè)計洪水；錫伯河口以上分區(qū)可單獨求得錫伯河口處設(shè)計洪水；由4個分區(qū)可推求英金河干流組合設(shè)計洪水。

2.2 洪水來源與組成

分別以赤峰站和陰河口為控制，根據(jù)上述劃定的洪水分區(qū)，選擇較大洪水年份，統(tǒng)計各分區(qū)每場洪水的24 h和3 d洪量，并計算各分區(qū)洪水構(gòu)成控制地點處洪峰流量、24 h洪量和3 d洪量的比重。結(jié)果表明，在平均情況下兩河洪水比重與其面積比重相符合，即陰河占60%左右，錫伯河占40%左右。

2.3 設(shè)計洪水地區(qū)組成的組成方法及方案選擇

赤峰站的設(shè)計洪水組成采用同頻率法。具體組成方案如下：

a）赤峰控制，陰河口設(shè)計、錫伯河口相應(yīng)方案。其中陰河口設(shè)計可分解為兩個方案：

1）二道河子水庫設(shè)計、三座店水庫設(shè)計、二三～陰區(qū)間相應(yīng)方案。對于赤峰可組成上游水庫設(shè)計、下游區(qū)間相應(yīng)方案（二道河子水庫設(shè)計、三座店水庫設(shè)計、二三～陰區(qū)間相應(yīng)、錫伯河口相應(yīng)方案）。

2）二道河子水庫相應(yīng)、三座店水庫相應(yīng)、二三～陰區(qū)間設(shè)計方案。此方案主要針對陰河口控制的方案。

b）赤峰控制，陰河口相應(yīng)、錫伯河口設(shè)計方案。此方案陰河口以上按二道河子水庫相應(yīng)、三座店水庫相應(yīng)、二三～陰區(qū)間設(shè)計方案劃分，對于赤峰可組成上游水庫相應(yīng)、下游區(qū)間設(shè)計方案（二道河子水庫相應(yīng)、三座店水庫相應(yīng)、二三～陰區(qū)間設(shè)計、錫伯河口設(shè)計方案）。

2.4 典型年的選擇

根據(jù)如下原則選擇典型年：較大洪水年份。兼顧三座店水庫和全區(qū)域；全區(qū)域暴雨洪水較為均勻；各地點洪水過程線資料較為完整；對水庫防洪和下游城市防洪不利。

經(jīng)過對1972，1963，1964年等若干個典型年的篩選分析認為1972年典型最符合上述典型年的挑選原則，且其峰前量相對多于峰后量這對水庫洪水調(diào)節(jié)較為不利，1972年各站均為實測洪水過程線。而1963和1964年初頭朗站的洪水過程線，均需由上游小廟子站（F=1656 km2）按面積比法求得，因此精度略低。

3 設(shè)計洪水地區(qū)組成計算

按前面擬定的同頻率法設(shè)計洪水組成方案，以實測大水年1972年洪水過程線為典型，對于設(shè)計分區(qū)，采用洪峰、24 h洪量、3 d洪量同控制放大設(shè)計洪水過程線。對于相應(yīng)分區(qū)，其相應(yīng)洪量由控制站設(shè)計洪量分別減去設(shè)計分區(qū)設(shè)計洪量求得。各分區(qū)洪水過程線放大完成且組合后的洪水過程線與控制站設(shè)計洪水過程線比較，經(jīng)試錯法重新調(diào)整后，使組合后洪水過程線與控制站設(shè)計洪水過程線擬合較好。1972年典型的設(shè)計洪水地區(qū)組成各組成方案的計算成果見表2。

表2 1972年典型設(shè)計洪水（P=1%）地區(qū)組成各方案成果表

從表2可以看出各洪水分區(qū)中，不同方案的相應(yīng)洪水其相應(yīng)洪峰、洪量均小于該分區(qū)的設(shè)計洪峰、洪量，無明顯不合理現(xiàn)象。各分區(qū)不同時段洪量疊加后，與控制地點設(shè)計洪量一致。1972年典型的組成方案中，分區(qū)洪水演進組合后均與控制地點設(shè)計洪水過程線擬和較好。

4 水庫調(diào)節(jié)后的組合洪水成果

三座店水庫與二道河水庫，系英金河干流陰河的兩座大、中型骨干水庫工程，兩庫與下游整修后的堤防共同承擔(dān)英金河流域下游河段的防洪任務(wù)。陰河口、赤峰站組合洪水按上述全區(qū)設(shè)計洪水地區(qū)組成方式，通過按照水庫運用方式，1972年典型設(shè)計洪水對水庫偏不利，最終選取1972年典型作為全區(qū)設(shè)計洪水。采用組合流量為各組成方案中成果里的最大者，即錫泊河設(shè)計、陰河區(qū)間設(shè)計，水庫相應(yīng)方案組合成果最大。最終百年一遇洪水陰河口組合流量為2465 m3/s；赤峰站組合流量為5568 m3/s。錫泊河因無控制性工程，錫泊河口采用其天然設(shè)計洪水成果見表1。

在擬定設(shè)計洪水的地區(qū)組成時，由于暴雨分布不均，各地區(qū)洪水來量不同，且各支流來水與干流的遭遇情況錯綜復(fù)雜，因此對洪水地區(qū)組成的研究就尤為重要。