雅魯河齊齊哈爾段洪水特征分析

張國祝

(黑龍江省水利水電集團(tuán)第二工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

雅魯河齊齊哈爾段洪水特征分析

張國祝

(黑龍江省水利水電集團(tuán)第二工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

以雅魯河齊齊哈爾段為研究背景，通過對(duì)建國以來雅魯河流域內(nèi)發(fā)生的大洪水進(jìn)行研究分析，從洪水特性、防洪特征水位和設(shè)計(jì)洪水等三個(gè)方面進(jìn)行了研究，修訂了雅魯河齊齊哈爾段防洪特征水位成果表和設(shè)計(jì)洪水成果表。

雅魯河；洪水特性；防洪特征水位；設(shè)計(jì)洪水

1 研究區(qū)概況

雅魯河[1]為嫩江右岸的支流，發(fā)源于大興安嶺東麓濱洲鐵路博克圖西南溝興安站附近的雅魯伯圖山，流域北部以大興安嶺山脊與呼倫貝爾高原相隔，東部與音河相鄰，西部和南部與綽爾河相連，源頭海拔1002 m，河流全長398 km，流域面積19 798 km2。河床寬60～270 m，河口海拔140 m，總高差862 m，平均比降達(dá)2.2‰。

流域內(nèi)土地資源、森林資源、草地資源比較豐富，總面積175.6萬hm2。雅魯河齊齊哈爾市區(qū)段全部在碾子山區(qū)內(nèi)，流程約35 km。

碾子山(二)水文站位于齊齊哈爾市碾子山區(qū)，系嫩江右岸一級(jí)支流雅魯河中下游控制站，集水面積13 567 km2，河長268 km。該站于1934年2月設(shè)立為水位站，1945—1948年停測(cè)，1949年8月恢復(fù)，1953年改為水文站，1954年6月測(cè)流斷面下遷7 km，1963年1月測(cè)流斷面上遷550 m，1965年1月基本水尺斷面上遷550 m，為基本水尺斷面兼測(cè)流斷面。水位測(cè)驗(yàn)?zāi)攴轂?934—1944年，1949年至今；流量測(cè)驗(yàn)?zāi)攴?953年至今。

測(cè)驗(yàn)河段順直不足200 m，主槽靠左岸。左岸為碾子山區(qū)，距左岸1000 m有雅魯河大堤，堤頂高程219.16 m(大連基面)，距右岸300 m是南山控制。水位在216.00 m時(shí)開始漫灘，最大水面寬度約1600 m?；舅邤嗝嫔? km有支流濟(jì)沁河自右岸匯入，基本水尺斷面下80 m有碾李公路橋一座，橋長344 m，為17孔立柱平板鋼混橋，設(shè)計(jì)過水流量2940 m3/s。本站斷面控制條件較好，水位～流量關(guān)系為單一曲線。

2 洪水特征分析

2.1 洪水特性

洪水集中出現(xiàn)的季節(jié)時(shí)段稱之為汛期。各個(gè)水系每年汛期來臨的時(shí)間有一定規(guī)律，它主要決定于春夏雨帶南北位移和秋季頻繁的臺(tái)風(fēng)暴雨[2]。一般年份4月初—6月初為凌汛期，6—9月底進(jìn)入主汛期。各地汛期發(fā)生的時(shí)間有規(guī)律地自南向北移動(dòng)。北方地區(qū)的洪峰時(shí)間一般集中在7月下旬和8月上旬。

本站洪水為典型的暴雨洪水，年最大洪峰集中出現(xiàn)在汛期6—9月，尤以7、8月份最為集中，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，7、8月份出現(xiàn)年最大洪峰的概率為76%。洪水過程體現(xiàn)出典型的山溪性河流特點(diǎn)，大多為單一式洪峰，復(fù)式洪峰較少。洪水漲洪歷時(shí)2～7 d，洪峰停留時(shí)間一般在2 h左右，洪水總歷時(shí)25～50 d，漲水歷時(shí)比落水歷時(shí)短，峰型尖瘦，較大洪水大多由幾次連續(xù)降雨而形成。洪水主要來源為雅魯河干流和支流濟(jì)沁河來水，以干流來水為主，一般情況下濟(jì)沁河來水量約占斷面流量的20%。

據(jù)文獻(xiàn)記載，1932年7月雅魯縣陰雨不斷，山洪暴發(fā)，江河泛濫，平地水深三尺，房屋、田禾多被淹沒。根據(jù)實(shí)測(cè)資料記載，碾子山站大洪水主要有1957年8月7日洪峰水位216.80 m，流量2570 m3/s；1960年7月10日洪峰水位216.39 m，流量2170 m3/s；1993年7月30日洪峰水位216.37 m，流量2150 m3/s；1998年8月10日洪峰水位217.64 m，流量6840 m3/s。該次洪峰主要來源于干流洪水，其干流峰量占48%，濟(jì)沁河來量占12%，而區(qū)間入流量占40%。

2.2 防汛特征水位的確定

特征水位不僅代表河道一條線，還代表區(qū)域一個(gè)面；不僅要反映工程防洪能力、河道防汛形勢(shì)，還要反映代表區(qū)域的防汛形勢(shì)以及航運(yùn)安全需要、綜合影響等。

雅魯河碾子山(二)水文站原警戒水位為215.40 m，相應(yīng)流量760 m3/s，相當(dāng)于3～4 a一遇的洪水，保證水位215.80 m，相應(yīng)流量1000 m3/s，相當(dāng)于4～5 a一遇的洪水。由于1998年大水以后，各段堤防進(jìn)行了加固，防御洪水能力有所提高，原特征水位偏低，需要進(jìn)行修訂，修訂結(jié)果詳見表1。

本區(qū)段的防洪工程主要為雅魯河左岸華安堤。華安堤起點(diǎn)位于七一防洪閘，終點(diǎn)位于七號(hào)屯，全長12 km，堤頂高程222.92 ～210.45 m，一般堤高2.3 ～2.8 m，堤頂平均寬度5.0 m；堤腳高程：起點(diǎn)迎水側(cè)220.30 m，背水側(cè)220.32 m，終點(diǎn)迎水側(cè)207.79 m，背水側(cè)207.57 m。堤身為Ⅳ級(jí)砂壤土質(zhì)，堤基為砂壤土質(zhì)。防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇。該堤防主要保護(hù)碾子山區(qū)的安全，保護(hù)區(qū)面積9 km2，耕地面積0.255萬hm2，村屯7個(gè)，固定資產(chǎn)10 000萬元，人口5萬人，房屋3.33萬間。

根據(jù)堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及歷史洪水情況，修訂后的警戒水位為216.00 m，相應(yīng)流量為1240 m3/s，相當(dāng)于5 a一遇的洪水，達(dá)到此水位時(shí)，河道灘地部分過水，右岸堤防堤腳開始臨水，左側(cè)灘地部分通流。此時(shí)應(yīng)疏散和撤離漫灘工作人員，漁、牧民等，防汛部門應(yīng)加強(qiáng)巡查和防守，及時(shí)進(jìn)入防汛警戒狀態(tài)。

雅魯河堤防工程雖然經(jīng)過加固消險(xiǎn)，但是在雅魯河堤防華安堤段8～11 km處，有多處水沖溝，威脅大堤安全，而且受地形的影響，碾子山區(qū)為嚴(yán)重的山洪災(zāi)害區(qū)，所以本次修訂的保證水位為10 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，水位216.50 m，相應(yīng)流量為2000 m3/s，雖然此時(shí)水位達(dá)到堤頂還有2～3 m距離，但達(dá)到此水位時(shí)，堤防已長時(shí)期浸水，處于飽和狀態(tài)，隨時(shí)有決口、潰壩危險(xiǎn)。要密切巡查，嚴(yán)防死守，確保堤防安全，注意上下游可能出現(xiàn)的山洪。

表1 雅魯河碾子山(二)水文站特征水位修訂成果表

2.3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

圖1 雅魯河碾子山(二)水文站年最大流量

洪水頻率分析計(jì)算[3]采用碾子山(二)站歷年實(shí)測(cè)最大洪峰流量值(如圖1所示)，組成一個(gè)連續(xù)系列進(jìn)行頻率計(jì)算。采用實(shí)測(cè)系列為1955—2005年，共51 a的資料進(jìn)行頻率計(jì)算。歷史調(diào)查洪水系列1886—1998年。1998年為歷史第一位洪水，作為特大值處理進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，結(jié)合專用頻率計(jì)算軟件來確定采用的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)值，并求出設(shè)計(jì)洪水流量，由水位流量綜合關(guān)系曲線查讀相應(yīng)頻率洪水流量的設(shè)計(jì)洪水位，設(shè)計(jì)結(jié)果詳見表2。

表2 雅魯河碾子山(二)水文站設(shè)計(jì)洪水成果表

表2是經(jīng)過頻率分析計(jì)算得到，重現(xiàn)期分別為5 a、10 a、20 a、50 a和100 a，經(jīng)Cs/Cv計(jì)算后，得到不同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)流量分別為1150 m3/s、2040 m3/s、3060 m3/s、4520 m3/s和5700 m3/s；分別得到大連基面和黃?；娴脑O(shè)計(jì)洪水位。

3 結(jié) 論

雅魯河齊齊哈爾段特殊的地理環(huán)境造成了復(fù)雜多變的暴雨、洪水分布規(guī)律。洪水主要由暴雨形成，年最大洪水主要出現(xiàn)在6—9月，7、8月出現(xiàn)年最大洪水的比例是76%。大洪水的發(fā)生年份主要有1957年、1960年、1993年和1998年，尤其是1998年特大洪水，雅魯河扎蘭屯段洪峰流量3310 m3/s，受災(zāi)人口39.76萬人，倒坍房屋6.49萬間，農(nóng)作物受災(zāi)19.53萬hm2，洪水沖毀公路17段、堤防13 km，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。洪水的來源以干流來水為主。

在雅魯河流域已出現(xiàn)洪水的情況下，更需關(guān)注未來降雨系統(tǒng)的演變趨勢(shì)。由于雅魯河流域?qū)侏M長形河流，流域匯流時(shí)間較長，在洪水向下游傳播過程中，如再遇高強(qiáng)度降雨，并且雨區(qū)的移動(dòng)方向與洪水的傳播方向同步，類似1998年的情況，就會(huì)使洪水在量級(jí)上不斷加大。

[1] 馬寧. 關(guān)于雅魯河綜合治理的思考[J]. 內(nèi)蒙古水利,2015(6):147-148.

[2] 王家祁,駱承政.中國暴雨和洪水特性的研究[J].水文,2006(3):33-36.

[3] 李英晶,李新,田長濤,等. 伊春市城區(qū)防汛特征水位修訂分析[J]. 黑龍江水利科技,2011,39(1):28-29.

張國祝(1983-)，男，黑龍江明水人，工程師，主要從事水利水電工程施工工作。E-mail：627291058@qq.com。

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