澮河水庫洪水地區(qū)組成分析

梁尚英

（臨汾市水利勘測設(shè)計(jì)院，山西臨汾，041000）

澮河水庫洪水地區(qū)組成分析

梁尚英

（臨汾市水利勘測設(shè)計(jì)院，山西臨汾，041000）

澮河水庫的洪水由上游小河口水庫下泄水量及小河口水庫至澮河水庫區(qū)間形成的洪水組合而成。分析以小河口水庫為主、區(qū)間相應(yīng)的洪水組成和以區(qū)間為主、小河口水庫相應(yīng)的洪水組成，認(rèn)為以區(qū)間為主、小河口水庫相應(yīng)的洪水組合對(duì)澮河水庫防洪較為不利，故以此作為澮河水庫設(shè)計(jì)洪水。

澮河水庫；區(qū)間；小河口水庫；洪水地區(qū)組成

1 水庫概況

澮河為汾河的一級(jí)支流，澮河水庫位于曲沃縣城東10 km處東周村附近的澮河干流上。澮河水庫上游有小河口水庫，下游有澮河二庫，三個(gè)水庫以串聯(lián)形式控制著澮河的大部分流域。澮河水庫1959年建成投入運(yùn)行，總庫容7 517萬m3，小河口水庫1960年建成運(yùn)行，總庫容3 290萬m3。由于澮河水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)低，缺少大泄量的泄洪設(shè)施，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固，重新計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。從澮河水庫的地理位置看，澮河水庫的洪水由兩部分組成：小河口水庫下泄水量、小河口水庫至澮河水庫區(qū)間形成的洪水。這兩部分洪水通過一定形式組合，形成澮河水庫洪水，因此，澮河水庫的洪水推求存在一個(gè)洪水地區(qū)組成問題。

2 基本資料

澮河水庫洪水地區(qū)組成計(jì)算需要有三個(gè)洪水系列及洪水系列的頻率分析成果。洪水系列有以下三個(gè)：（1）澮河水庫洪水系列（流域面積1 260 km2）；（2）小河口水庫洪水系列（流域面積338 km2）；（3）小河口水庫至澮河水庫之間（簡稱區(qū)間）洪水系列（流域面積922 km2），見表1。三個(gè)洪水系列的頻率分析成果見表2。

3 洪水地區(qū)組成分析

分析1960～1992年實(shí)測洪水資料，統(tǒng)計(jì)出澮河水庫、小河口水庫及區(qū)間三個(gè)斷面上，洪峰流量超過100 m3/s等幾個(gè)量級(jí)的洪水的發(fā)生次數(shù)，見表3。

從表3可以看出，從洪水發(fā)生總次數(shù)看，小河口發(fā)生的次數(shù)多，區(qū)間的次數(shù)少。在洪峰流量大于300 m3/s的大洪水中，有以小河口水庫為主，有以區(qū)間為主，也有兩個(gè)流域同時(shí)發(fā)生的情況，其中小河口水庫和區(qū)間同時(shí)發(fā)生而形成的洪水占多數(shù)。

為進(jìn)一步分析大洪水的地區(qū)組成，選擇了澮河水庫控制流域1960～1992年13次大洪水進(jìn)行分析。澮河水庫控制流域排位前13位大水年的24 h洪量組成情況見表4。

從表4可以看出，24 h洪量W24＞400萬m3的13次大洪水中，水庫控制流域的24 h洪量的組成有以下幾種情況：

表1 小河口水庫、區(qū)間及澮河水庫流域最大洪峰、洪量系列表Table 1 Maximum flood peak and flood volume of Xiaohekou reservoir,section and Huihe reservoir basin

表2 洪水系列頻率分析成果表Table 2 Frequency analysis results of flood series

表3 各斷面洪水發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics of flood occurrence times in each section

表4 澮河水庫前13位大水年24 h洪量組成情況表Table 4 24 h flood volume of Huihe reservoir in the 13 largest flood years

（1）小河口為主的有3年，占23.1%，分別是1970年7月1日、1971年8月21日和1979年6月30日。

（2）區(qū)間為主的有3年，占23.1%，分別是1964年7月27日、1966年7月22日和1985年9月16日。

（3）來水較均勻地接近面積比的（小河口26.8%，區(qū)間73.2%），即小河口水庫與區(qū)間同時(shí)發(fā)生大洪水的有7年，占53.8%。

通過以上分析，澮河水庫控制流域的洪水組成有三種情況：以小河口水庫來水為主、以區(qū)間為主、小河口水庫和區(qū)間同時(shí)發(fā)生洪水，其中，以小河口水庫和區(qū)間同時(shí)發(fā)生大洪水的組合占多數(shù)。

4 典型洪水過程線的選擇

根據(jù)澮河水庫洪水組成情況，在選擇典型年時(shí)，分別選取了三個(gè)類別的四次大洪水為典型：（1）以小河口為主的1970年7月1日洪水，這次洪水全流域、小河口及區(qū)間24 h洪量分別是581萬m3、573萬m3和184萬m3，全流域洪峰509 m3/s；（2）以區(qū)間為主的1966年7月22日洪水，全流域、小河口及區(qū)間24 h洪量分別是853萬m3、161萬m3和734萬m3，全流域洪峰245 m3/s；（3）小河口水庫與區(qū)間同時(shí)發(fā)生洪水的1971年6月28日洪水，全流域、小河口及區(qū)間24 h洪量分別是1 164萬m3、436萬m3和728萬m3，全流域洪峰632 m3/s；（4）小河口水庫與區(qū)間同時(shí)發(fā)生洪水的1982年8月2日洪水，全流域、小河口及區(qū)間24 h洪量分別是2 019萬m3、510萬m3和1 597萬m3，全流域洪峰470 m3/s。按同頻率法進(jìn)行洪水地區(qū)組成計(jì)算時(shí)，分別對(duì)上述典型洪水過程同頻率放大，計(jì)算出澮河設(shè)計(jì)洪水過程線，并對(duì)澮河水庫調(diào)洪計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，最后選取洪水位最高的1971年6月28日的洪水過程為典型洪水過程線。洪水地區(qū)組成計(jì)算以1971年6月28日的洪水過程為典型洪水過程線進(jìn)行分析計(jì)算。

5 洪水地區(qū)組成計(jì)算

5.1 澮河水庫洪水計(jì)算中對(duì)小河口水庫的考慮

澮河水庫的洪水計(jì)算中，要考慮小河口與區(qū)間的組合問題，小河口水庫按不垮壩最高達(dá)到重現(xiàn)期300年，而澮河水庫的校核標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期1 000年，這樣在計(jì)算洪水中，小河口改建與不改建結(jié)果大不一樣。

小河口水庫是一座設(shè)施較完善的中型水庫，控制灌溉面積達(dá)0.5萬ha，現(xiàn)有的灌溉面積0.375萬ha，灌區(qū)對(duì)翼城縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活起著舉足輕重的作用，另一方面，水庫有充分的加壩條件，故在進(jìn)行澮河水庫洪水計(jì)算時(shí)，按小河口水庫改建考慮。由于多方面原因，不可能同時(shí)對(duì)小河口水庫也進(jìn)行改建設(shè)計(jì)，而在洪水地區(qū)組成計(jì)算時(shí)，需要將小河口洪水按加壩后的下泄過程與區(qū)間進(jìn)行疊加，本次設(shè)計(jì)采用如下方法確定小河口水庫加壩后庫容曲線及泄量曲線：洪水頻率小于或等于重現(xiàn)期300年時(shí)，用實(shí)測庫容曲線及現(xiàn)狀泄量曲線；當(dāng)洪水頻率大于重現(xiàn)期300年時(shí)，用上述兩種曲線的延長線，起調(diào)水位仍用現(xiàn)狀的起調(diào)水位。

5.2 同頻率法進(jìn)行洪水地區(qū)組成計(jì)算

5.2.1 小河口至澮河水庫之間洪水傳播時(shí)間的分析

若小河口水庫和澮河水庫河運(yùn)站兩斷面都有實(shí)測的水位和流量資料，可用上、下游站的水位相關(guān)分析，尋找兩斷面間的洪水傳播時(shí)間，或用上、下游斷面同一洪峰出現(xiàn)的時(shí)間來確定。對(duì)小河口水庫歷年最大泄量和河運(yùn)站對(duì)應(yīng)的洪峰進(jìn)行檢查分析，兩站缺乏實(shí)測大洪水資料，一般情況下，小河口水庫下泄到河道的流量僅8～10 m3/s，受河槽調(diào)蓄，洪峰坦化。僅有一次下泄較大流量：1971年8月21日14時(shí)30分最大下泄量達(dá)260 m3/s，17時(shí)48分，在河運(yùn)站出現(xiàn)單峰為351 m3/s，洪水傳播時(shí)間為3 h 18 min。

另外，河運(yùn)站1971年8月21日實(shí)測斷面平均流速為2.3 m/s，又知小河口水庫至澮河水庫兩斷面間距離為32.67 km，這樣利用平均流速v和洪水傳播速度V的關(guān)系（矩形斷面V=3/2v，拋物線斷面V=4/3v），分別算得傳播時(shí)間為2 h 38 min和2 h 57 min，最后采用洪水傳播時(shí)間為3 h。

上述傳播時(shí)間為3 h的洪水，相當(dāng)頻率5%的設(shè)計(jì)洪水，通過計(jì)算知，垮壩洪水演進(jìn)到河運(yùn)斷面為1 h 26 min，故認(rèn)為P=0.1%的洪水推后時(shí)間為1 h 48 min，其他頻率的洪水傳播時(shí)間按12 min的時(shí)間間隔變化，具體見表5和表6。

5.2.2 同頻率法進(jìn)行洪水地區(qū)組成計(jì)算

用同頻率法分析澮河水庫的設(shè)計(jì)洪水。根據(jù)同頻率法對(duì)典型年的要求，小河口和區(qū)間都選1971年6月28日洪水過程為典型。

在1971年6月28日發(fā)生的洪水過程中，小河口洪峰332 m3/s，小河口24 h洪量436萬m3，區(qū)間洪峰流量407 m3/s，區(qū)間24 h洪量728萬m3，全流域洪峰632 m3/s，全流域24 h洪量1 164萬m3。

表5 小河口水庫調(diào)洪后的下泄洪水過程線推后時(shí)間（小河口為主）Table5Advancetimeofdischargefloodhydrographafterthefloodregulationby Xiaohekoureservoir,dominatedbyXiaohekoureservoir

表6 小河口水庫調(diào)洪后的下泄洪水過程線推后時(shí)間（區(qū)間為主）Table 6 Advance time of discharge flood hydrograph after the flood regulation by Xiaohekou reservoir,dominated by sectional flood

按下列兩種情況進(jìn)行分析：

（1）區(qū)間與澮河水庫控制流域發(fā)生同頻率洪水，小河口相應(yīng)。

澮河水庫控制流域斷面（F=1 260 km2）發(fā)生某頻率的洪水W澮河p時(shí)，區(qū)間（F=922 km2）也發(fā)生同頻率的洪水W區(qū)間p，則小河口（F=338 km2）相應(yīng)的洪水為：

W小河口相應(yīng)=W澮河p-W區(qū)間p

將區(qū)間和小河口的典型洪水過程分別按W區(qū)間p、W小河口相應(yīng)控制，分析計(jì)算出設(shè)計(jì)洪水過程線，并將小河口相應(yīng)入庫設(shè)計(jì)洪水過程調(diào)洪求得的下泄過程線，按照前面分析的傳播時(shí)間與區(qū)間同頻率設(shè)計(jì)洪水過程疊加，即得考慮小河口水庫加高后的澮河水庫設(shè)計(jì)洪水過程線。

區(qū)間來水為主時(shí)澮河水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算結(jié)果見表7。

（2）小河口與澮河水庫控制流域發(fā)生同頻率洪水，區(qū)間相應(yīng)。

澮河水庫控制流域斷面發(fā)生某頻率的洪水W澮河p時(shí)，小河口也發(fā)生同頻率的洪水W小河口p，則區(qū)間相應(yīng)的洪水為：

W區(qū)間相應(yīng)=W澮河P-W小河口P

將小河口與區(qū)間典型過程分別按W小河口P、W區(qū)間相應(yīng)控制，分析計(jì)算出設(shè)計(jì)洪水過程線，然后將小河口設(shè)計(jì)洪水過程線調(diào)洪求得的下泄過程線，按照傳播與區(qū)間相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水過程線疊加，即得考慮小河口水庫加高后，小河口來水為主時(shí)的澮河水庫設(shè)計(jì)洪水過程線，計(jì)算結(jié)果見表8。

5.2.3 成果選定

通過分析上面兩種情況的洪水地區(qū)組成計(jì)算結(jié)果可知，以區(qū)間來水為主的組合情況對(duì)澮河水庫防洪比較不利，故采用這個(gè)組合計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水作為澮河水庫設(shè)計(jì)洪水成果，計(jì)算成果見表9。

表7 區(qū)間來水為主時(shí)澮河水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果Table 7 Design flood calculation results of Huihe reservoir,dominated by sectional flood

表8 小河口來水為主時(shí)澮河水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果Table 8 Design flood calculation results of Huihe reservoir,dominated by Xiaohekou reservoir

表9 澮河水庫設(shè)計(jì)洪水過程線Table 9 Design flood hydrograph of Huihe reservoir

6 結(jié)語

洪水地區(qū)組成是水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中最重要也是最復(fù)雜的一環(huán)，結(jié)合澮河水庫設(shè)計(jì)中的體會(huì)，對(duì)澮河水庫洪水地區(qū)組成做一詳細(xì)闡述，以期對(duì)其他存在洪水地區(qū)組成問題的水庫設(shè)計(jì)洪水的推求提供參考。■

[1]華東水利學(xué)院,西北農(nóng)學(xué)院,武漢水利電力學(xué)院.水文及水利水電規(guī)劃?上冊(cè)：工程水文[M].水利電力出版社, 1984.

[2]成都科技大學(xué),華東水利學(xué)院,武漢水利電力學(xué)院.工程水文及水利計(jì)算[M].水利電力出版社,1983.

[3]袁作新.水利計(jì)算[M].水利電力出版社,1987.

作者郵箱：sxlflsy998@163.com

The flood of Huihe reservoir is composed of the water discharge from upstream Xiaohekou reservoir and the sectional flood between Xiaohekou reservoir and Huihe reservoir.This paper analyzes the flood dominated by Xiaohekou reservoir and the flood dominated by sectional flood respectively.The analysis result shows the latter combination is more disadvantageous to the flood control of Huihe reservoir,thus it is used as the design flood of Huihe reservoir.

Huihe reservoir;section;Xiaohekou reservoir;flood area composition

TV122

B

1671-1092（2017）02-0045-06

2016-08-22；

2016-10-11

梁尚英（1964-），女，山西臨汾人，高級(jí)工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。

Title:Analysis of flood area composition for Huihe reservoir//by LIANG Shang-ying//Water Conservancy Survey and Design Institute of Linfen