紅旗水庫除險(xiǎn)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法分析

金冬梅

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

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紅旗水庫除險(xiǎn)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法分析

金冬梅

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

在水利工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)洪水是水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。而大多數(shù)小型水庫設(shè)計(jì)流域并無實(shí)測(cè)洪水資料，水庫洪水計(jì)算方法不都是適合于所有地區(qū)的水庫，如水庫的地形地貌、流域的自然地理、氣候條件及下墊面等因素影響較大。在此情況下，采用暴雨途徑推求水庫壩址斷面設(shè)計(jì)洪水是設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算的重要方法。針對(duì)實(shí)際工作中出現(xiàn)的此類問題，提出了一種針對(duì)平原型小水庫的洪水計(jì)算方法，以提高設(shè)計(jì)成果質(zhì)量的目的。文章以集賢縣紅旗小(1)型水庫為例，采用暴雨途徑推求水庫壩址斷面設(shè)計(jì)洪水，為小型水庫和類似工程的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算提供了參考依據(jù)。

紅旗水庫；設(shè)計(jì)洪水計(jì)算；暴雨洪水計(jì)算；方法；分析

1 流域概況

集賢縣地處黑龍江省東北部，完達(dá)山北麓，松花江下游南岸的三江平原腹地。地理坐標(biāo)為E130°39′～132°14′，N46°29′～47°04′。東靠友誼縣、東南與寶清縣相連，南與雙鴨山市毗鄰，西南與樺南縣接壤，西和北與樺川縣相接，東北與富錦市接界。東西長75 km，南北寬42 km，全縣區(qū)劃面積2283.4 km2。

安邦河上游的水利工程主要為干流上游的寒蔥溝水庫、定國山水庫、安邦灌區(qū)，寒蔥溝水庫和定國山水庫的任務(wù)以工、農(nóng)業(yè)供水為主。安邦灌區(qū)現(xiàn)灌溉2萬畝地，灌溉用水來自安邦河。安邦河下游還有一座紅旗水庫，由安邦河渠首進(jìn)水，紅旗水庫是一座利用福利屯攔河閘(安邦灌區(qū)渠首)從安邦河引水為主，是一座以灌溉為主的引水小型水庫[1]。

紅旗水庫位于集賢縣永安鄉(xiāng)境內(nèi)，距縣城約20km，松花江一級(jí)支流安邦河的中下游，紅旗水庫庫區(qū)面積為5.31 km2，地理坐標(biāo)為E131°11′，N46°54′。

紅旗水庫位于安邦河與永發(fā)排干匯合處的灘地上。周圍地勢(shì)平坦，高程在74～77m，地勢(shì)由西南向東北傾斜，過去為草甸子，因河水泛濫造成洪澇，形成沼澤；現(xiàn)河水歸槽，庫區(qū)周圍開墾為耕地，局部地帶人工筑堤挖掘形成環(huán)泡，喜水草生植物茂盛。該區(qū)地貌類型為松花江高漫灘。

本次洪水分析采用干流安邦河福利屯站降雨資料做為參證站。

2 氣 象

本區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),氣候特征是春季干燥風(fēng)大,秋季降溫迅速伴有早霜,冬季嚴(yán)寒漫長,夏季濕熱暫短。多年平均氣溫3.1℃；最高氣溫38.5℃，出現(xiàn)在6月份，極端最低氣溫-37.1℃，出現(xiàn)在1月份。多年平均降水量為527.6mm，屬于半干旱地帶。降水年內(nèi)分配不均，降水大部分集中在6—9月份，占全年降水量的73.3%，尤其是7、8月份降雨更為集中。多年平均蒸發(fā)量(E601蒸發(fā)器)687.5mm。平均無霜期為135d，最大凍深可達(dá)1.7m。多年平均風(fēng)速8.52m/s，最大風(fēng)速20m/s，風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，冬季多西風(fēng)和西北風(fēng)，春夏兩季多東南風(fēng)。

3 設(shè)計(jì)洪水

3.1 暴雨特性

紅旗水庫處于北半球中高緯度，高空在西風(fēng)帶的控制下為臺(tái)風(fēng)暴雨區(qū)的邊緣，大暴雨多為來自朝鮮的天氣系統(tǒng)，經(jīng)日本海水汽補(bǔ)充后形成。暴雨主要集中在夏季6—8月份，流域上游山區(qū)是三江平原最大24h及3d暴雨高值區(qū)，中心值分別為65～80mm以上。據(jù)福利屯站1956—1992年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，最大1h暴雨76.9mm雨，最大6h雨量128.2mm，實(shí)測(cè)最大1d暴雨109.2mm，3d暴雨均值77.6mm，實(shí)測(cè)最大3d暴雨158.1mm。

3.2 洪水特性

安邦河流域洪水分春、夏兩個(gè)汛期，春汛洪水由融雪融冰形成，發(fā)生時(shí)間為4月中旬—5月中旬，洪水過程陡漲陡落，單峰型，歷時(shí)較短，一般≤3d，夏汛洪水由暴雨形成，汛期為7—9月，主汛期為7、8月兩個(gè)月。上游山區(qū)洪水陡漲陡落，峰高量大，一次洪水過程一般不超過5d，過程線多為單峰型。受暴雨影響，上游山區(qū)亦為洪水高值區(qū)，20a一遇洪峰模數(shù)Cp值等值線高值中心在7m3/s/km2以上，居三江平原各流域之首[2]。

3.2.1 單站設(shè)計(jì)洪水

對(duì)福利屯站1955—2005年實(shí)測(cè)降水，按年最大獨(dú)立選樣原則統(tǒng)計(jì)出最大1h暴雨、最大24h、最大3d暴雨，進(jìn)行各歷時(shí)暴雨經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算，選用Cs=3.5Cv的P—Ⅲ型曲線，盡量照顧點(diǎn)群趨勢(shì)，以大、中洪水的經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)與配合最好為原則進(jìn)行適線。福利屯站最大1h暴雨、最大24h、最大3d暴雨頻率曲線，最大24h洪量與最大1d洪量轉(zhuǎn)換系數(shù)取1.14，福利屯站設(shè)計(jì)暴雨成果見表1。

表1 福利屯設(shè)計(jì)暴雨成果表 mm

3.2.2 壩址設(shè)計(jì)洪水

由于在洪水期紅旗水庫進(jìn)水閘關(guān)閉防洪，其洪水主要為水庫自身的天然降水，紅旗水庫庫區(qū)面積為5.31 km2。由福利屯站距紅旗水庫較近，水庫最大1h暴雨、最大24h暴雨、最大3d暴雨直接采用福利屯站成果，扣除蒸發(fā)滲漏等損失后，再乘以水庫庫區(qū)面積，轉(zhuǎn)換成水庫設(shè)計(jì)洪峰、設(shè)計(jì)最大24h洪量、設(shè)計(jì)最大3d洪量，最大24h洪量與最大1d洪量轉(zhuǎn)換系數(shù)取1.14。紅旗水庫設(shè)計(jì)洪水成果表見表2。

表2 水庫設(shè)計(jì)洪水成果表 104m4

4 結(jié) 語

中國絕大多數(shù)地方的洪水都是由暴雨形成的，雨量資料一般比流量資料觀測(cè)年份時(shí)間長，觀測(cè)點(diǎn)也較多，因此可以利用暴雨資料進(jìn)行分析計(jì)算求得設(shè)計(jì)暴雨，再以徑流形成原理為基礎(chǔ)，推求設(shè)計(jì)洪水。根據(jù)實(shí)測(cè)暴雨資料，用頻率分析法推求不同歷時(shí)指定頻率的設(shè)計(jì)雨量，在用典型放大法推球設(shè)計(jì)暴雨過程。

在紅旗水庫洪水分析計(jì)算中，洪水期水庫進(jìn)水閘關(guān)閉防洪，其洪水主要為水庫自身的天然降水，水庫采用暴雨計(jì)算方法更能準(zhǔn)確的分析水庫自身的設(shè)計(jì)洪水，雨量代表站盡量選擇流域中心點(diǎn)雨量站或常見暴雨中心的雨量站，使計(jì)算的成果質(zhì)量有所提高、也符合本地區(qū)的流域自然地理、氣候條件及下墊面等因素。

[1]朱萍萍.青山水庫除險(xiǎn)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法分析[J].工程科技，2015(29)：245.

[2]趙淑麗.承德金山子水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法分析[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2012(01)：17-18.

TV122

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1007-7596(2016)08-0016-02

2016-07-22

劉磊(1985-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，助理工程師。