黑龍江省拜泉縣新義水庫設(shè)計(jì)洪水推求

馬海燕，周 圣，吳海燕

(1 齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 齊齊哈爾161006;2 黑龍江省中部引嫩工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾161000)

1 流域概況

新義水庫位于拜泉縣長(zhǎng)春鎮(zhèn)新義村，在烏裕爾河一級(jí)支流寶泉河上游，控制流域面積5.30 km2。流域內(nèi)主要為丘陵漫崗區(qū)，壩址上下游均以耕地為主，流域內(nèi)水土流失不顯著。

本流域?qū)俅箨懶院疁貛Ъ撅L(fēng)性氣候，寒暑變化顯著。春季多風(fēng)少雨干旱，夏季溫?zé)岫檀伲釤岫嘤辏锛镜蜏卦缢?，冬季?yán)寒漫長(zhǎng)。根據(jù)拜泉縣氣象站氣象資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫1.28 ℃左右。極端氣溫最高37.8 ℃，最低－39.6 ℃，日照時(shí)數(shù)2 175 ～2 717 h，無霜期平均為122 d。年降雨量420 ～600 mm，多年平均降雨量為485 mm，多集中在7—9月份，約占全年降雨量的70%～80%。蒸發(fā)量為600 ～800 mm，一般最大蒸發(fā)量出現(xiàn)在最大降雨量的前2 個(gè)月，多春旱。多年平均最大風(fēng)速可達(dá)19.0 m/s。

2 水文基本資料

新義水庫屬于小(2)型水庫，集水面積僅為5.30 km2，流域內(nèi)沒有其它水文觀測(cè)資料，附近流域有水文站為友愛站和克山站。

友愛水文站控制面積為253 km2，共有1981—2005 年實(shí)測(cè)流量資料?？松剿恼究刂泼娣e為13.1 km2，共有1961—1988 年28 a 水文觀測(cè)資料。歷年水文資料均嚴(yán)格按“水文規(guī)范”要求進(jìn)行整編，測(cè)站精度較高，基本資料可靠［1］。

3 單站設(shè)計(jì)洪水

克山站作為本地區(qū)唯一的小面積試驗(yàn)站，可以作為本次洪水計(jì)算比擬站，而友愛站雖不屬于克拜地區(qū)，但位置、地形、氣候均接近克拜地區(qū)，流域下墊面情況基本一致，相比雙河站集水面積更接近項(xiàng)目要求，因此本次洪水計(jì)算采用友愛站作為參證站。

友愛站實(shí)測(cè)大洪水年份為1994 年和1991 年，實(shí)測(cè)洪峰流量分別為230 m3/s和196 m3/s。1966 年安達(dá)閉流區(qū)規(guī)劃時(shí)曾對(duì)明青坡地坡水進(jìn)行了洪水調(diào)查，調(diào)查到的洪水有1917、1932 和1945 年，1917 年洪水不能定量。友愛站無調(diào)查資料，利用明青坡地調(diào)查成果繪制1932 年、1945 年洪水地區(qū)綜合Qm ～F關(guān)系線，以友愛站集水面積插補(bǔ)其洪峰流量，插補(bǔ)后的流量值均＜實(shí)測(cè)系列的前4 位洪水，對(duì)設(shè)計(jì)洪水影響不大，考慮其重現(xiàn)期難以確定，故不予采用。根據(jù)洪水調(diào)查資料分析，1994 年洪水位1917 年以來的首位洪水，因此洪水重現(xiàn)期計(jì)算至2005 年為89 年。

克山站在所收集的流量資料中，有兩個(gè)特大值——1957 年、1945 年。其中，1957 年洪水是克山縣有記載以來所發(fā)生的最大洪水，1945 年洪水為第2 位。在《克山縣志》中記載:“1957 年7 月15 日，狂風(fēng)暴雨夾帶冰雹襲擊克山縣城，1 小時(shí)40 分即集中降水200.7 mm，東、西大溝洪水泛濫，沿岸房屋被沖毀，人畜被卷走，鐵路中斷?？h城內(nèi)有441 戶居民受災(zāi)，死亡27 人，失蹤12 人，房屋倒塌292 間，損失資財(cái)折合人民幣共計(jì)16.3 萬元。農(nóng)村有21 個(gè)鄉(xiāng)70 個(gè)合作社受災(zāi)，受害居民15 761戶，死亡10 人，水淹耕地近1.27 萬hm2。”根據(jù)縣志記載情況可見1957 年洪水之大。

另據(jù)《克山縣東大溝整治工程設(shè)計(jì)書》中敘述1945 年洪水也較大，其調(diào)查洪峰值為288 m3/s，據(jù)調(diào)查實(shí)測(cè)系列資料中除了1987 年的137 m3/s的大洪水外，撤站至今并沒有發(fā)生大洪水，考慮到克山站作為本次水庫流域比擬站，1957 年、1945 年如此稀遇的特大洪水且為調(diào)查值，不宜直接移用，所以僅對(duì)實(shí)測(cè)系列中的1987 年大洪水進(jìn)行特大值處理，根據(jù)縣志記載1987 年洪水為1915 年以來的第3 位，重現(xiàn)期按P=3/99 計(jì)算。

根據(jù)友愛、克山站洪水實(shí)測(cè)資料，按年最大值獨(dú)立選樣原則，統(tǒng)計(jì)出該站洪峰流量樣本系列，計(jì)算洪水特征值系列的經(jīng)驗(yàn)頻率，按規(guī)范要求采用P－Ⅲ型曲線，分析其統(tǒng)計(jì)參數(shù)，并以大、中洪水的經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)與理論曲線擬合較好為原則進(jìn)行適線，確定各站設(shè)計(jì)洪水參數(shù)，設(shè)計(jì)洪水成果見表1。

表1 單站最大洪峰、洪量成果表

4 水庫設(shè)計(jì)洪水

本次水庫設(shè)計(jì)洪水按3 種方法推求復(fù)核:

1)圖集法推求設(shè)計(jì)洪水。

2)參證站參數(shù)修正法推求設(shè)計(jì)洪水。

3)水文比擬法推求設(shè)計(jì)洪水。

4.1 查圖集等值線圖法推求設(shè)計(jì)洪水

根據(jù)1996 年版《黑龍江省水文圖集》中的洪水參數(shù)等值線圖查得水庫集水面積重心處的洪水參數(shù)Cp、B1、B3及相應(yīng)的Cv 值，用查得的洪水參數(shù)推求水庫設(shè)計(jì)洪水，成果見表2。

表2 新義水庫設(shè)計(jì)洪水成果表(圖集法)

4.2 參證站洪水參數(shù)修正法推求設(shè)計(jì)洪水

對(duì)友愛站洪峰、洪量系列進(jìn)行頻率分析，利用P－Ⅲ型曲線適線，計(jì)算相應(yīng)的洪水參數(shù)。成果見表3:

表3 友愛站設(shè)計(jì)洪水成果表

根據(jù)1996 年版《黑龍江省水文圖集》中洪水參數(shù)等值線圖，利用友愛站和新義水庫在等值線圖上的梯度把友愛站設(shè)計(jì)洪水參數(shù)修正到新義水庫壩址，根據(jù)修正后的參數(shù)，推求工程地點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水，參數(shù)修正見表4，設(shè)計(jì)洪水成果見表5。

表4 洪水修正參數(shù)表

表5 新義水庫設(shè)計(jì)洪水成果表(參證站參數(shù)修正法)

4.3 水文比擬法推求設(shè)計(jì)洪水

克山站為本地區(qū)唯一的1 個(gè)小面積徑流試驗(yàn)站，流域面積接近水庫集水面積，因此收集克山站的實(shí)測(cè)洪水資料，統(tǒng)計(jì)其年最大洪峰流量、最大1 d洪量、最大3 d洪量，利用面積指數(shù)比換算到水庫斷面上，采用P—Ⅲ型曲線適線計(jì)算其洪水成果，考慮克山歷史調(diào)查洪水資料特別是1957 年大洪水屬于全國(guó)罕見特大洪水，具有一定偶然性，因此本次水文比擬法僅轉(zhuǎn)換實(shí)測(cè)洪水資料，不考慮歷史洪水調(diào)查資料。具體成果見表6:

表6 新義水庫設(shè)計(jì)洪水成果表(水文比擬法)

5 成果對(duì)比分析

對(duì)上述3 種方法推求設(shè)計(jì)洪水成果進(jìn)行對(duì)比，成果見表7。

表7 新義水庫設(shè)計(jì)洪水成果比較表

3 種計(jì)算方法形成比較明顯的梯度變化特性:

1)水文比擬法所依據(jù)的克山站集水面積為13.1 km2，水文比擬法推求的設(shè)計(jì)洪水成果明顯偏大。

2)圖集等值線繪圖中依據(jù)的水文站僅有5 個(gè)水文站集水面積＜100 km2，其中5 個(gè)均分布在松花江中游附近，81%的水文站＞1 000 km2。

3)參證站參數(shù)修正法所依據(jù)的友愛水文站集水面積為253 km2，隨著集水面積的減小，流域調(diào)蓄作用下降，計(jì)算出的洪峰明顯加大。克山站實(shí)測(cè)系列洪峰最大值為137 m3/s，發(fā)生在1987 年8 月20 日，相當(dāng)于30 a一遇設(shè)計(jì)洪峰，因此利用此次實(shí)測(cè)洪水過程線，采用同頻率倍比法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過程線。成果見圖1。

圖1 新義水庫設(shè)計(jì)洪水過程線圖

克山水文站反應(yīng)的洪水特性更接近本地區(qū)小流域的實(shí)際情況，也符合克拜地區(qū)小流域洪水普遍大于圖集計(jì)算得洪水的實(shí)際情況，即洪峰流量大、洪量小、洪水歷時(shí)短的洪水特點(diǎn)，綜上所述流域面積＜20 km2的小(2)型水庫設(shè)計(jì)洪水成果建議采用本次水文比擬法計(jì)算的成果。

［1］伍峰，胡建虎.三教寺水庫設(shè)計(jì)洪水推求合理性分析［J］.黑龍江水利科技，2012(03):99－101.