皖河干流特征值水位復(fù)核確定分析

包 晶

(安慶水文水資源局，安徽 安慶 246003)

皖河干流作為縣區(qū)防洪重要河道，在防汛抗旱中有舉足輕重的作用。為了有效地讓河道特征水位標(biāo)識(shí)汛情、防汛決策、調(diào)度與指揮,根據(jù)皖河干流防洪工程能力、河道水力特性等變化及時(shí)對(duì)防汛特征水位進(jìn)行復(fù)核。

1 歷史洪水情況

皖河流域歷史上洪澇災(zāi)害頻繁，僅建國(guó)以來(lái)就發(fā)生洪澇災(zāi)害70余次，尤以1954年、 1955年、1969年、 1983年、1996年、 2005年和2016年等年份發(fā)生的特大洪水給當(dāng)?shù)貛?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。皖河干流主要洪水年份最高水位、最大流量統(tǒng)計(jì)如表1所列。

表1 皖河干流石牌站實(shí)測(cè)最高水位、最大流量統(tǒng)計(jì)表

2 防汛特征值確定原則及方法

2.1 特征值水位確定原則

根據(jù)皖河干流流域特定的自然地理和防汛水情特點(diǎn)，特征水位的確定遵循堤防和灘區(qū)設(shè)施的安全，根據(jù)實(shí)測(cè)大斷面的主河槽水位及河床平灘水位綜合分析確定。結(jié)合現(xiàn)狀水文站網(wǎng)條件，皖河干流重點(diǎn)堤防所處位置，確定特征水位分析代表站點(diǎn)為石牌水文站。

2.2 特征水位確定方法

水文頻率法是確定防汛特征水位的常用方法。結(jié)合該流域、區(qū)域工程能力提高的現(xiàn)狀，警戒水位重現(xiàn)期一般定在2～5年，保證水位重現(xiàn)期一般定在10～20年。重現(xiàn)期分析，主要采用年最高水位頻率分析法；重現(xiàn)期選取，應(yīng)考慮流域及區(qū)域水情規(guī)律的變化影響。對(duì)受工程調(diào)控影響較大的站點(diǎn)，采用水文水動(dòng)力模型利用設(shè)計(jì)降雨計(jì)算水位。

3 防汛特征水位流量關(guān)系分析

3.1 石牌水文站測(cè)驗(yàn)斷面及水位流量關(guān)系分析

由于皖河干流石牌站斷面近幾年人工采砂較為頻繁，導(dǎo)致石牌站大斷面變化較大，斷面2013年以后主槽下降5m左右,石牌站斷面變化如圖1所示。長(zhǎng)江水位達(dá)到12.50m 以上時(shí)石牌站會(huì)受到頂托影響,故無(wú)法擬定一條穩(wěn)定的水位流量關(guān)系綜合線(xiàn),所以每年汛期會(huì)根據(jù)上1年斷面變化和當(dāng)年的斷面擬定1條臨時(shí)的綜合線(xiàn)。石牌站典型大水年水位流量關(guān)系變化如圖2所示。

圖1 石牌站歷年斷面變化圖

圖2 石牌站典型大水年水位流量關(guān)系

3.2 設(shè)計(jì)洪水

(1)采用歷年實(shí)測(cè)流量設(shè)計(jì)。選取皖河干流石牌水文站1956～2016年，共61年的實(shí)測(cè)資料。采用PIII頻率曲線(xiàn)對(duì)其歷年最大洪峰流量進(jìn)行分析,經(jīng)頻率分析得到，5年1遇流量為2810 m3/s; 10 年1遇流量為3500 m3/s; 20 年1遇流量為4140 m3/s。石牌水文站設(shè)計(jì)洪水成果如表2所列。

表2 石牌站設(shè)計(jì)流量成果表

(2)新安江模型還原后設(shè)計(jì)流量。根據(jù)歷史洪水資料統(tǒng)計(jì)，1969年為石牌站典型大水年，利用新安江模型對(duì)1969年皖河干流過(guò)洪流量進(jìn)行還原計(jì)算，得到1969年還原流量6410 m3/s。采用PIII頻率曲線(xiàn)對(duì)還原后的流量進(jìn)行頻率計(jì)算，石牌站還原后設(shè)計(jì)流量成果如表3所列。

表3 石牌站還原后設(shè)計(jì)流量成果表

由于還原最大流量是在假定所有堤防均不潰破時(shí),僅考慮流域來(lái)水形成的洪峰流量，而且皖河干流河床歷年下降，下游淤積，上下游防洪標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生改變，水利工程興建造成的影響等均表明還原后的頻率計(jì)算與實(shí)際情況不相符,故仍采用實(shí)測(cè)值的頻率分析。

3.3 設(shè)計(jì)水位

(1)水位相關(guān)性及防洪能力分析。安慶水位站位于皖河口下游，實(shí)測(cè)水位系列較長(zhǎng)，1954 年安慶站實(shí)測(cè)的水位為18.74m，考慮流域及區(qū)域水情規(guī)律的變化影響，采用水文水動(dòng)力模型利用設(shè)計(jì)降雨還原計(jì)算水位為19.23m，對(duì)其歷年最高水位系列進(jìn)行頻率分析，得出安慶站最高水位設(shè)計(jì)值19.30m。根據(jù)水面比降，推算出皖河口水位。對(duì)安慶水位站、皖河閘水位站歷年最高水位頻率分析，安慶、皖河口設(shè)計(jì)年最高水位成果如表4所列。

表4 安慶、皖河口設(shè)計(jì)年最高水位成果表 m

2016年7月7日安慶水位站最高水位17.71m,皖河口水位17.80m，由表4可見(jiàn)2016年安慶站水位、皖河口水位相當(dāng)于10年1遇。安慶站達(dá)到最高水位時(shí)石牌站已過(guò)洪峰，此時(shí)退水段實(shí)測(cè)流量2750m3/s，相當(dāng)于5年1遇; 2016 年石牌站10年1遇對(duì)應(yīng)的水位20.40m 時(shí)，安慶站、皖河口水位分別為16.67m、16.77m，相當(dāng)于5年1遇。根據(jù)皖河干流防洪能力分析，成果如表5所列。

表5 皖河干流防洪能力分析表 m

因?yàn)槭普窘鼛啄耆斯げ缮拜^為頻繁,導(dǎo)致現(xiàn)有的斷面與原來(lái)的斷面變化較大。故皖河干流現(xiàn)狀防洪能力有變，皖河干流現(xiàn)狀防洪能力分析表如表6所列。

表6 皖河干流現(xiàn)狀防洪能力分析表 m

(2)設(shè)計(jì)水位成果分析。由流量設(shè)計(jì)成果可知,石牌站5年1遇流量為2810 m3/s;10年1遇流量為3500 m3/s;20年1遇流量為 4140 m3/s。根據(jù)石牌站2015、2016年水位流量關(guān)系線(xiàn)計(jì)算出，石牌站5年1遇、10年1遇、20年1遇水位分別為19.70m、20.40m、20.52m。石牌站設(shè)計(jì)洪水位成果如表7所列。

表7 石牌站設(shè)計(jì)水位成果表

3.4 防汛特征水位擬訂及合理性分析

因?yàn)橥詈痈闪髁饔蛑挥惺普臼撬目刂普荆虼诉x擇石牌站斷面水位擬定特征水位。由于皖河干流石牌水文站為同馬大堤防汛服務(wù),同馬大堤現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)已超過(guò)50年1遇，故擬定防汛特征水位維持不變。警戒水位為20.10m，保證水位為22.72m。皖河干流左岸為懷寧縣的眾多小圩口，防洪能力不一，一般不足10年1遇， 故皖河干流左岸及其支流的防汛特征水位可由相關(guān)縣區(qū)自行確定。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)分析計(jì)算和征求意見(jiàn)，結(jié)合皖河干流的堤防情況和防洪標(biāo)準(zhǔn)，以石牌站確定皖河干流的警戒水位、保證水位維持原值不變，即警戒水位20.10m,保證水位為22.72m。相關(guān)縣區(qū)可根據(jù)自身情況自行制定相關(guān)特征水位。