汪清水庫消險增容擴建徑流分析

張偉堯

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

汪清水庫消險增容擴建徑流分析

張偉堯

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

七臺河市是黑龍江省東部煤電化基地建設(shè)的重要城市之一，根據(jù)規(guī)劃， 2020年水平年總需水量達到15140×104m3， 2030年為15810×104m3。預(yù)測桃山水庫按計劃建成以后，七臺河市2020年水平年仍缺水2428×104m3，2030年為2916×104m3，用水需求難以滿足。為了確保七臺河市用水需求，尤其是居民生活用水的安全，對汪清水庫進行增容擴建，作為城市供水的第二水源，滿足城市居民生活保質(zhì)保量的用水安全。汪清水庫位于倭肯河的一級支流挖金別河中游，原設(shè)計是一座中型水庫，設(shè)計總庫容1142×104m3，主要任務(wù)是農(nóng)業(yè)灌溉，增容擴建后，是一座具有城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉和改善環(huán)境等綜合利用功能的中型水庫。該水庫增容后，總庫容達到5133×104m3，計劃為供水量為900×104m3/a，灌溉供水量為323×104m3/a。生態(tài)環(huán)境供水量為229×104m3/a。為了規(guī)模論證，文章對汪清水庫的徑流量進行了詳細分析。

水庫擴建；消險增容；徑流分析；江清水庫

1 工程概況

汪清水庫位于挖金別河中游，集水面積為185km2，挖金別河流域位于七臺河市的北部，地理位置為E45°47′-46°2′，N130°52′-131°08′，河流自東北流向西南，于七臺河市匯入倭肯河，流域總面積為285km2河流總長約30km，河道寬度3-20m，河道比降1/500-1/2000，全流域多年平均徑流量約2990×104m3。

汪清水庫是一座已建水庫，建于1958年，現(xiàn)狀壩頂長630m，壩頂寬5m，壩頂高程約190.4m，最大壩高約10.8m。原設(shè)計正常蓄水位187.54m，相應(yīng)庫容921×104m3，設(shè)計洪水位188.33m，校核洪水位189.02m，相應(yīng)庫容1142×104m3。汪清水庫原設(shè)計以農(nóng)業(yè)灌溉為主，增容擴建后，是一座具有城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉和改善環(huán)境等綜合利用功能的中型水庫。該水庫增容后，正常蓄水位196.00m，相應(yīng)庫容4524×104m3；死水位187.00m，死庫容310×104m3，占總庫容的6.0%；調(diào)節(jié)庫容4214×104m3，占總庫容的82.1%；汛期限制水位平正常蓄水位；設(shè)計洪水位196.00m，校核洪水位196.75m，相應(yīng)庫容5133×104m3，調(diào)洪庫容609×104m3，占總庫容的11.9%。

水庫設(shè)計城市供水量為900×104m3/a，水庫設(shè)計灌溉供水量為323×104m3/a。水庫設(shè)計生態(tài)環(huán)境供水量為229×104m3/a[1]。

2 水文基本資料

倭肯河干流上現(xiàn)有兩個水文站，為桃山站和倭肯站；支流站主要有勃利站、孟家崗南站、孟家崗北站、四方臺站和向陽山水庫站。其中碾子河流域勃利站為本次設(shè)計主要代表站。

勃利水文站于1958年由合江專署設(shè)立，基本水尺斷面位于碾子河大橋南270m處，測流斷面設(shè)在基本水尺斷面下游119m處，1964年測流斷面上遷到基本水尺斷面。該站控制面積142km2，具有1959年-2007年49a水文觀測資料。

勃利水文站位于碾子河中上游，觀測項目有水位、流量、降水。該測驗河段順直，河槽基本上是U字形單式河槽，平槽河寬約20m，洪水河寬約30m，測站控制條件良好。流速測驗采用25—1型流速儀，個別年份(如1981年)高水部分采用浮標(biāo)測流速。水位觀測采用定時段人工觀測，汛期按規(guī)范要求增加觀測次數(shù)，水尺為直立式木質(zhì)水尺。

勃利水文站是國家基本水文站，歷年水文資料嚴(yán)格按規(guī)范要求進行整編，可以做為本次設(shè)計的代表站。

倭肯河流域水系及水文測站分布見圖1。

圖1 倭肯河流域水系及水文測站分布

3 徑 流

3.1 徑流特性

該區(qū)域內(nèi)徑流以地表徑流為主，補給水源主要是大氣降水，可分為降雨徑流和融雪徑流，其中融雪徑流一般發(fā)生在4月中、下旬，所占比重較小，降雨徑流為主要來源。降水量主要集中在7、8兩月，約占全年降水量的50%以上。

該區(qū)域內(nèi)多年平均徑流深在90-130mm之間。徑流地區(qū)分布規(guī)律為流域上游山區(qū)徑流深較大，隨著流域地勢逐漸向下游過渡到丘陵區(qū)及平原地帶，徑流深相應(yīng)減小，變差系數(shù)Cv值變化趨勢與年徑流深相反，上游小、下游大[2]。

流域內(nèi)徑流的年內(nèi)豐枯變化較大，主要是受降雨量大小所支配，夏季水量較豐，冬季徑流較小。徑流的年內(nèi)分配極不均勻，大部分徑流量集中在夏秋汛期，其中6月—9月份徑流量約占全年的70%。

3.2 設(shè)計年徑流

1) 系列代表性分析：

借用鄰近地區(qū)氣候條件與本區(qū)較為一致的牡丹江站1908年-2007年年降水資料，采用差積曲線法進行系列代表性分析。

通過比較勃利站年徑流系列與牡丹江站同期年降水差積曲線的一致性，分析牡丹江站短系列年降水對長系列年降水的代表性。牡丹江站年降水長、短系列比較成果見表1，差積曲線見圖2。

表1 牡丹江站長、短系列k值比較表

圖2 年徑流差積曲線圖

從差積曲線圖中可以看出，勃利站年徑流和牡丹江站年降水差積曲線變化趨勢較一致。因此可以通過牡丹江站年降水分析勃利站年徑流變化，從牡丹江站年降水長、短系列均值比、Cv比可以看出，1956年-2007年系列統(tǒng)計參數(shù)接近長系列，為較完整的豐枯水周期。

2) 單站設(shè)計年徑流：

根據(jù)各單站1956年-2007年共52年實測徑流系列進行頻率分析計算，采用P-III型理論曲線，按矩法初估統(tǒng)計參數(shù)，適線確定各水文站年徑流統(tǒng)計參數(shù)，Cs按我省分析成果取Cs=2.0Cv。單站設(shè)計年徑流成果見表2。

表2 單站設(shè)計年徑流成果表

3.3 壩址設(shè)計年徑流

壩址處設(shè)計年徑流采用地區(qū)綜合法和統(tǒng)計參數(shù)修正法兩種方法推算。

1)地區(qū)綜合法：

根據(jù)上述單站設(shè)計年徑流成果，點繪該地區(qū)各水文站年徑流設(shè)計值與面積關(guān)系線，查得壩址處多年平均年徑流深為127mm。設(shè)計年徑流與面積關(guān)系線見圖3。

圖3 各代表站設(shè)計年徑流與集水面積關(guān)系線

2)參證站統(tǒng)計參數(shù)修正法：

統(tǒng)計參數(shù)修正法系按工程地點與參證站所處的徑流分布趨勢，按兩者多年平均徑流深等值線比例關(guān)系，修正參證站年徑流深系列到工程地點。本次選用碾子河上勃利站作為年徑流深等值線修正法的參證站，采用《三江平原水利綜合規(guī)劃》多年平均徑流深等值線進行修正[3-4]。由上述方法修正后得壩址處年徑流深成果見表3。

表3 汪清水庫壩址年徑流深成果表 mm

3.4 成果比選

由以上兩種方法推求的年徑流深成果中可以看出，地區(qū)綜合法和等值線修正法推求的壩址多年平均年徑流深成果較接近，故為安全考慮，本次推薦采用等值線修正法推求的壩址年徑流成果，詳見表4。

表4 汪清水庫壩址年徑流量成果表

[1]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，汪清水庫消險增容擴建工程可行性研究報告[M].黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱.

[2]柴曉玲,郭生練,周芬,等.無資料地區(qū)徑流分析計算方法研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2005(05)：89-80.

[3]吳傳明.福建省地表徑流分析[J].亞熱帶水土保持，2005(02)：63-64.

[4]李立平,張燕.英那河水庫徑流分析[J].水利水電技術(shù)，2004(03)：12-14.

1007-7596(2017)06-0023-03

2017-05-16

張偉堯(1982-)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師。

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