密云水库设计洪水复核研究

高海伶

（北京市密云水库管理处，101512，密云）

密云水库设计洪水复核研究

高海伶

（北京市密云水库管理处，101512，密云）

密云水库是一座防洪和供水综合利用的大型水库，其设计洪水的复核和计算几经演变。为找到设计洪水最新动态变化，以给水库调洪计算和大坝工程现状抗洪能力评价提供依据，在过去研究成果的基础上，将洪水资料系列延长至2008年，并在洪水系列的三性审核中，对1991—2008年的资料进行了还原。通过对历史特大洪水考证、设计洪水频率分析计算、设计洪水过程线修匀计算几项内容的系统分析和研究，得出密云水库设计洪水目前的复核成果。

密云水库；设计洪水；水文分析

一、背景及意义

密云水库位于北京市密云县溪翁庄镇，总库容43.75亿m3，是一座综合利用的大型水库，由海河流域潮白河上游潮河、白河两大支流汇流而成。工程控制流域面积15788 km2，占总流域面积的88%。目前水库的主要任务是保护下游京津冀地区的防洪安全和向北京市供水。

密云水库于1958年9月动工兴建，1960年9月正式建成。原设计防洪标准为千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，设计洪水位为158.5m。

1975 年河南省“75·8”大水后，按可能最大洪水分析方法，对密云水库防洪能力进行复核，复核后千年一遇设计洪水位为157.5m。

1991年，为进一步解决密云水库防洪调度与兴利蓄水的矛盾，北京市水利局委托清华大学水利水电工程系对密云水库设计洪水进行复核计算。经国家防总批准复核，千年一遇设计洪水位高程为157.5m。

1994年，由于水库任务的改变、海河流域综合规划的全面制定，经国务院正式批准，北京市政府委托清华大学对密云水库进行了建库以来的第一次全面安全检查，同时对主汛期设计洪水进行了复核，并对秋汛洪水进行了研究。

1996年，水利部电力工业部天津勘测设计研究院 （以下简称天津院）对密云水库的设计洪水进行了复核。之后天津院的成果通过了水利部的审查。

2002年，根据国家防汛抗旱总指挥部办公室文件 （办库 〔2002〕8号）《关于开展水库汛限水位设计与运用研究试点工作的通知》，国家防总及北京市防办委托清华大学水利水电工程系承担密云水库的汛限水位设计与运用方案项目的研究工作，研究中对设计洪水进行了重新计算，并获得水利部批复。

设计洪水复核直接影响到工程的安全、投资及效益。为找出密云水库设计洪水目前的动态变化，为水库调洪计算和大坝工程现状抗洪能力评价提供依据，本文在天津院1996年研究成果的基础上，将洪水资料系列延长18年，至2008年，并在洪水系列的三性审核中，对1991—2008年的资料进行了还原。而后通过系统的分析和研究，得出密云水库设计洪水目前的复核成果。

二、国内外设计洪水研究现状

自Fuller（富勒）1914年首次通过在频率格纸上点绘洪水经验频率曲线推求设计洪水以来，洪水频率分析研究与应用已有近100年的历史。目前设计洪水分析计算主要有两种途径：

1.采用统计方法（频率分析计算）推求设计洪水

近年，国外对洪水抽样方法、频率曲线线型、经验频率公式、参数估计方法、设计洪水过程线放大、区域洪水频率分析、时间序列分析、非参数估计等多方面进行了广泛和深入的研究，并取得了一些进展。我国自20世纪50年代开始开展水文频率分析工作，各方面也有了较为深入的研究。在吸取各国经验和参照国外有关规范的基础上，形成了一套符合中国国情的、能基本上解决实际问题的理论和方法，目前的国家行业标准是 《水利水电工程设计洪水计算规范（SL 44—2006）》。

2.从水文气象的成因途径（PMP/PMF）推求设计洪水

此法首先由美国提出，并用于工程设计，作为重要水坝和泄洪道的普遍设计标准。我国开展此工作始于20世纪50年代末，20世纪80年代以来又取得了一些新的研究成果。中小型水利水电工程由于流量资料短缺，往往采用由设计暴雨利用推理公式和单位线方法推求设计洪水的间接方法；而大中型工程主要依据流量资料直接计算，同时也可采用暴雨径流间接法，多种途径综合比较，合理选定。该法可避免频率分析计算的某些不足。

三、洪水系列资料审查

水文资料是水文分析计算的依据，直接影响设计洪水计算的精度和可靠性，是设计洪水计算的基础。此项工作包括对洪水资料可靠性、代表性和一致性的审查。

1.可靠性分析

由于天津院的复核成果在原始洪水系列资料审核考证中较为详尽合理，本文在选取洪水系列资料时，以其为基础，1990年以后的资料以密云水库整编后的水文资料为准，将系列延长到2008年。因此本文所采用资料是可靠的。

2.一致性分析

在密云水库径流计算中，考虑到自2002年起白河堡水库、遥桥峪水库、半城子水库每年均向密云水库调水 8 000万 m3左右，1991—2008年最大15天洪量期间，未经过还原的水量比经过还原的水量增加3%，且个别年份变化较大。因此，为保证洪水系列的一致性，本文在天津院资料的基础上，将1991—2008年的洪量进行了还原计算。

3.代表性分析

研究采用了1918—2008年长达91年的实测数据资料（见图1），包括多个丰枯变化，并有可靠的历史特大洪水资料，具备了良好的代表性要求。

以上表明，本文所选洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性，根据设计洪水计算要求，可以由流量资料推求设计洪水。

四、历史洪水考证

对于历史洪峰的考证，从历史文献考证来看，1939年洪水居1368—2008年的第5位，重现期为128年；从洪水调查成果来看，1939年洪水居1867—2008年的首位，重现期为142年。最终将1939年洪峰的重现期定为128年。

对于历史时段洪量的考证，认为：1939年的洪峰比洪量更为稀遇，故从洪水调查期及实测期对1939年洪量的重现期作考证。从洪水调查成果来看，1939年洪水居1867年以来的首位，重现期为142年；从1918—2008年的实测洪水来看，1939年洪水居首位，重现期为91年。因此，本文将1939年洪量的重现期定为91年。

五、频率分析

在密云水库1918—1990年洪水中，对1939年洪水作特大值处理，其他年份洪水按不连序系列的分别处理法确定。

根据计算结果点绘经验频率分布图，并通过点群中心目估确定一光滑曲线。频率曲线的线型采用皮尔逊Ⅲ型。

由于该流域自1368年以来，比较突出的大洪水年份 1470、1554、1668、1801年，年代久远，难于进行定量计算，因此无法采用参数估算方法进行定量的初值估算。适线法计算结果见表1。

六、设计洪水过程线

根据“可能和不利”的原则，研究中选用1949年为典型年，并进行同频率典型放大。放大后的设计洪水过程线根据水量平衡进行修匀处理。图2是处理后P为0.01%时的设计洪水过程线。P为0.1%、P为1%和P为2%时的线型类似，放大比例不同。

表1 频率分析成果表 （流量单位：m3/s，洪量单位：亿m3）

表2 密云水库设计洪水成果对比表 （洪峰单位：m3/s，洪量单位：亿m3）

七、密云水库设计洪水成果对比

由表2对比发现，设计洪水成果较天津院普遍减少10%以上，而较2002年清华研究结果略有减少，均在6%以下。因此，天津院的设计洪水成果不再适应密云水库的现状，而清华大学2002年的复核成果依然可以继续使用。

八、结 语

本文将洪水系列延长至2008年，并通过统计计算认为密云水库以上的跨流域引水影响渐为显著。因此，为保证洪水系列的一致性，在天津院资料的基础上，将1991—2008年的洪量进行了还原。

通过洪水系列资料的可靠性、一致性和代表性审查，历史洪水考证，频率计算及洪水过程线的放大，得出设计洪水目前的复核成果。

通过成果对比得出，天津院的设计洪水成果不再适应密云水库的现状，而清华大学2002年的设计洪水成果依然可以继续使用，从而为密云水库调洪计算和大坝工程现状抗洪能力评价提供了重要的基础依据。

[1]北京市密云水库管理处.密云水库水文手册[R].2000.

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Study on design flood reexam ination of theM iyun Reservoir

GaoHailing

TheMiyun Reservoir isa large reservoirwith comprehensiveutilization of flood prevention and thewater supply.Its design flood has been calculated and reexamined for several times.In order to find the design flood's newest dynamic changeand provide thebasisof flood calculationsand the dam project flood-fighting ability appraisal in presentsituation,based on past research results,the flood material series extension to 2008,and in the flood series'three characteristics verification,has carried on to1991-2008 yearmaterial the return tooriginalstate.Through thehistoricalcatastrophic flood research,the design flood frequency analysis computation and the design flood process line smoothing calculation,the presentMiyun Reservoirdesign flood reexamine resultsisachieved.

Miyun Reservoir；design flood；hydrology analysis

TV622+P33

B

1000-1123（2011）03-0055-03

2010-08-02

高海伶（1978—），女，工程师。

责任编辑 张瑜洪