泥河水庫汛期劃分初步研究

單玉芬

(黑龍江省農(nóng)墾管理干部學(xué)院，哈爾濱 150090)

1 引 言

水庫設(shè)置汛期限制水位是為了協(xié)調(diào)水庫運(yùn)行中興利與防洪之間的矛盾，一般是在每年汛期來臨時(shí)的固定時(shí)段,把水庫水位控制在汛期限制水位,當(dāng)洪水來臨時(shí)，確保有足夠的庫容調(diào)蓄洪水,對保障水庫下游人民的生命財(cái)產(chǎn)安全起到了很大的作用。

汛期限制水位設(shè)定是考慮防洪與興利的結(jié)合問題，水位設(shè)置低且時(shí)間長，肯定會造成汛前和汛期水庫大量棄水,而汛后又無水可蓄，水位設(shè)置高且時(shí)間短，又會在一定程度上加大洪水發(fā)生時(shí)造成危害的風(fēng)險(xiǎn)，因此汛期劃定有重要的意義；泥河水庫為呼蘭河支流泥河上的引水式大(2)型水庫，非汛期通過紅旗干渠從呼蘭河干流引水至水庫。水庫初步設(shè)計(jì)階段主汛期為7-8月，多年運(yùn)行以來，6月末棄水量較大，造成了水資源浪費(fèi)，因此本次提出將7月-8月份按旬劃分的分期方法，根據(jù)分期統(tǒng)計(jì)洪水確定汛期的起止時(shí)段[1]。

2 泥河水庫基本情況

2.1 水文基本資料

泥河水庫無實(shí)測水文資料，泥河干流上建有泥河水文站，該站為1957年4月由黑龍江水利廳設(shè)立，經(jīng)過幾次變遷，具有1957年-2016年60年實(shí)測流量資料，其中1968年-1970年冬季資料缺測，其余資料情況完好。泥河水文站為國家基本水文站，其流量資料的測驗(yàn)、整編和刊印均按國家規(guī)范規(guī)定進(jìn)行，資料精度及可靠性均較高，一直是泥河水庫設(shè)計(jì)及消險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)代表站，本次也以泥河水文站資料作為分析研究的依據(jù)。

2.2 水庫概況

泥河水庫是一座以防洪除澇為主，兼顧供水、灌溉和養(yǎng)魚等綜合利用的平原水庫；水庫按50a一遇洪水設(shè)計(jì)，500a一遇洪水校核；水庫工程規(guī)模為大(2)型，主要建筑物為Ⅱ等，工程等級為2級；下游農(nóng)田除澇標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇；水庫與下游堤防聯(lián)合運(yùn)用，使水庫下游防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50a一遇；城市供水保證率為95%，農(nóng)田灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%。泥河水庫正常蓄水位133.50m，汛期限制水位為132.17m。

2.3 洪水調(diào)度方式

泥河水庫洪水調(diào)度方式為控制泄流，洪水調(diào)節(jié)按二級控制操作，入庫洪水流量<200m3/s按來水流量下泄，維持起調(diào)水位；入流量超過200m3/s時(shí)，水庫控制下泄量200m3/s；庫水位超過10a一遇洪水位，水庫控制下泄350m3/s；庫水位超過50a一遇防洪高水位則閘門全部開啟泄洪，控制最大泄量不超過當(dāng)前時(shí)段最大入流。

3 流域洪水特征

泥河流域一年中有兩個(gè)汛期，即春汛和夏汛，春汛一般為4月上旬-5月下旬，以融雪為主，春汛峰量均不大，只有個(gè)別年份春汛洪峰大于夏汛。夏汛洪水多由暴雨形成，主要發(fā)生在7月-8月，形成暴雨的主要天氣系統(tǒng)有高空西風(fēng)槽、低壓和冷鋒。一次洪水過程7d-10d，雙峰型洪水歷時(shí)15d左右，一次洪水集中歷時(shí)3d-5d。

4 分期洪水劃分

4.1 洪水時(shí)間統(tǒng)計(jì)規(guī)律

統(tǒng)計(jì)泥河水文站1957-2016年連續(xù)實(shí)測洪水系列，統(tǒng)計(jì)歷年最大1d和3d洪量及洪水出現(xiàn)時(shí)間，見表1。

表1 泥河水文站洪水出現(xiàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

由表1可以看出，最大一日洪量中有85.0%的洪水出現(xiàn)在7-8月份，最早為7月2日，最晚為8月31日；出現(xiàn)在9月份的次數(shù)為4次，占總年數(shù)的6.67%；最大1d洪量未出現(xiàn)在6月份。最大3d洪量中有86.7%的洪水出現(xiàn)在7-8月份，最早時(shí)間為7月2日，最晚為8月31日；出現(xiàn)在9月份的次數(shù)為3次，占總年數(shù)的5%；最大3d洪量未出現(xiàn)在6月份。

由上述可以看出，泥河水文站的洪水主要發(fā)生在7-8月份，以7月中旬-8月中旬為主。

4.2 洪水位次統(tǒng)計(jì)規(guī)律

1)將1957-2016年泥河水文站實(shí)測最大1d洪量和最大3d洪量進(jìn)行排序，前20位洪水統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 泥河水文站洪水出現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

由表2，60a系列中最大1d洪量前十位中，發(fā)生在7月—8月的共計(jì)9年，均發(fā)生7月中旬—8月，發(fā)生日期最早的洪水為7月14日；發(fā)生在9月份的有1a，為第9位洪水。最大1d洪量前20位中，發(fā)生在7月中旬—8月份的有17年，發(fā)生在9月份的有1年為第9位洪水，發(fā)生在10月份的1年，為第12位洪水；發(fā)生在7月上旬1年，發(fā)生日期為7月9日，為第17位，洪水量級較小。

60年系列中最大3d洪量前十位中，發(fā)生在7月中旬至8月份的有9年，發(fā)生在9月份的有1年(第10位洪水)；最大3d洪量前20位中，發(fā)生在7月中旬—8月份的有18年，發(fā)生在9月份的有1年(第10位洪水)，發(fā)生在10月份的1年(第11位洪水)。7月上旬發(fā)生洪水未列入前20位洪水。

由上述可以看出，泥河水文站7月上旬和8月下旬發(fā)生洪水量級小，大洪水主要發(fā)生在7月下旬-8月中旬。

2)點(diǎn)匯泥河水文站年最大一日洪量散點(diǎn)和長系列逐日最大流量散點(diǎn)，見圖1和圖2。

圖1 泥河水文站年最大一日洪量散點(diǎn)圖

圖2 泥河水文站逐日最大洪量散點(diǎn)圖

由圖1可以看出，60年系列中年最大洪水發(fā)生在7月上旬和8月下旬的洪水?dāng)?shù)量少，且量級小，日均流量<80m3/s，與7月中旬-8月中旬發(fā)生的最大洪水在量級上有一定的差距。

由圖2可以看出，60年中每日發(fā)生的最大洪水在7月上旬和8月下旬的洪水量級很小，日均流量亦<80m3/s，與7月中旬-8月中旬逐日最大洪水在量級上有一定的差距。

4.3 泥河水庫汛期劃分

從實(shí)測資料中洪水發(fā)生的時(shí)間和位次統(tǒng)計(jì)成果，可以看出泥河水文站7月上旬和8月下旬發(fā)生大洪水的概率較小，即使發(fā)生，洪水量級也不大，由于泥河水庫位于泥河水文站下游，泥河水文站發(fā)生洪水后泥河水庫才承接來水，為了安全考慮，泥河水庫可將主汛期設(shè)置在7月11日—8月31日。

黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院和呼蘭縣水利科1974年對泥河水文站河段進(jìn)行了歷史洪水調(diào)查，調(diào)查到的洪水年份有1911年8月、1932年8月、1965年8月和1973年8月份，調(diào)查到的大洪水未發(fā)生在7月上旬。

因此從已有資料來看將主汛期調(diào)整為7月11日至8月31日是合適的，泥河水庫可以以6月1日-7月10日為前汛期，以7月11日-8月31日為主汛期，以9月1日-9月20日為后汛期[2]。

5 結(jié) 論

按照上述分期統(tǒng)計(jì)分期設(shè)計(jì)洪水，前汛期和后汛期設(shè)計(jì)洪水均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大汛期設(shè)計(jì)洪水；泥河水庫洪水調(diào)節(jié)按2級控制操作，入庫洪水流量<200m3/s時(shí)按來水流量下泄，維持起調(diào)水位；對各期洪水進(jìn)行調(diào)洪演算后，水庫設(shè)計(jì)水位和校核水位均由大汛期設(shè)計(jì)洪水確定，本次汛期劃分未對水庫原設(shè)計(jì)規(guī)模產(chǎn)生影響。在不增加防洪風(fēng)險(xiǎn)的情況下調(diào)整水庫汛期劃分是協(xié)調(diào)水庫運(yùn)行中興利與防洪矛盾的一個(gè)可行辦法。