青山水库工程设计洪水分析

宋 旸

(辽宁省水文水资源勘测局辽阳分局，辽宁辽阳111000)

1 工程概况

葫芦岛市青山水库工程由青山水库枢纽工程及输水工程组成，为大(2)型水库，Ⅱ等工程。工程的主要任务是以城市供水、防洪为主，兼顾改善流域下游农业供水条件以及生态环境等综合利用。水库将解决葫芦岛市城市工业与生活用水不足问题，同时提高六股河中下游地区的防洪标准，改善了六股河流域下游枯水期及葫芦岛市生态环境［1］。

2 洪水特性分析

2.1 暴雨及洪水特性

形成六股河流域暴雨的主要天气系统是华北气旋、高空槽和台风。经过调查，降水量＞1 500 mm笼罩的面积达496 km2，降水量＞1 000 mm笼罩的面积为3 210 km2，降水量 ＞500 mm笼罩的面积为18 000 km2。由于暴雨中心位置的不同及笼罩面积变化，使得六股河各地洪水分布也不一致。六股河洪水全部发生在6—9月，其中又多集中于7、8月，以绥中站为例，年最大洪峰流量发生在7、8月的机率为83.3%。

2.2 历史洪水

本流域的洪水主要是由暴雨产生，暴雨持续时间一般为1～2 d，其中大部分在1 d内降落。六股河一次洪水过程一般在3 d以内，属于陡涨陡落河流。一次降水即形成一次洪峰，所以洪水过程线多为单峰。但如连续两次，也可形成双峰，如1962年7月24—26日连续两次降水形成了双峰。六股河洪水洪量比较集中，如绥中站多年平均最大24 h洪量占3 d洪量的68%，3 d洪量占5 d洪量的81%，5 d洪量占7 d洪量的88%，大洪水年较一般洪水年洪量更为集中［2］。

3 设计洪水

3.1 历史洪水及其重现期分析

3.1.1 历史洪水调查

六股河流域先后调查到较大的洪水有1930、1949、1959、1963年等，其中1930年为六股河历史上特大洪水。1993年又对前白水、绥中河段历史洪水进行了重点复核，对前白水站1949年洪水做了重新调查计算，绥中站1930年、1949年洪水在“汇编”中右岸跑水滩地糙率选用过大，也进行了调整。

3.1.2 洪水重现期的确定

根据“辽河、大小凌河水系水灾历史资料辑要”、“辽宁省旱涝史记”、“华北、东北近500 a旱涝史料”及“绥中县志”等文献记载，自1323年以来的675 a间，六股河先后发生成灾洪水30余次。其中自1849年以来特大洪水发生3次，即:1849、1886、1930年等。洪峰重现期考证期定为1849—2008年，在这160 a中发生了1849、1886、1930年3场特大洪水，无法认定3场大水的顺位，综合考虑认为1930年排在160 a年来的第2位，即80 a一遇。

3.2 控制站绥中站与前白水站设计洪水

3.2.1 洪水系列

六股河洪水系列选用1954—2007年，用年最大值法统计洪峰、最大24 h洪量、最大72 h洪量(以下称3 d洪量)。

3.2.2 前白水站洪峰与洪量插补延长

前白水站实测洪水资料为1964—1970年及1995—2007年共计20 a，需插补 1954—1963年及1971—1994年共34 a洪水资料。1954—1962年洪峰，采用前白水与绥中洪峰相关插补，1959年、1963年洪峰采用洪水调查值。1954—1963年，最大24 h、3 d洪量，采用前白水站峰量关系插补。1971—1994年前白水文站，有瞬时水位过程，根据前1964—1970年及1995—2007年实测洪水过程，综合出平均的水位——流量关系曲线见图1，由水位过程插补出年最大洪峰流量及流量过程，再由流量过程求得最大24 h及3 d洪量。前白水水文站断面不是很稳定，涨水落水有绳套，但实测各场洪水的洪峰点据与所定的平均水位——流量关系曲线拟合较好，故认为该水位——流量关系可以应用。

图1 前白水水位—流量关系曲线图

3.2.3 绥中站、前白水站洪水频率计算

3.2.3.1 洪峰频率计算

洪峰频率计算考虑历史洪水，绥中站1930年洪峰为160 a(1849—2008年)的第2位，1959、1949年洪峰分别为160 a的第4位、第5位。前白水站1930年为160 a的第2位，1949、1963年洪峰分别为160 a的第4位、第5位。

3.2.3.2 洪量频率计算

绥中站、前白水站最大24 h洪量、3 d洪量的频率计算，均考虑历史洪水，参数按不连序系列绘线读点补矩法计算。两站均没有调查洪量资料，绥中站1930、1949年洪量按绥中站峰量关系查补。前白水站1930、1949、1963年洪量按前白水站峰量关系查补。绥中、前白水站历史洪水洪量见表1。

表1 绥中、前白水站历史洪水洪量成果表106m3

绥中站、前白水站洪量重现期考虑与洪峰一致，即1930年为160 a的第2位，按不连序系列绘线读点补矩方法计算参数。绥中、前白水站设计洪水成果见表2。

表2 绥中、前白水站设计洪水成果表

3.3 设计洪水成果合理性检查

六股河各站设计洪峰和设计3 d洪量与大、小凌河比较，成果略大，而与其西侧流域石河、狗河比较成果要小，符合这一地区洪水大小变化规律的。从绥中、前白水站各年实际峰、量关系和设计峰、量上看，设计峰、量关系线位于实际峰量点群中间，说明设计成果无较大偏差，比较合理。综上分析，绥中站、前白水站及前——绥区间的设计洪水成果基本合理。

3.4 设计洪水及其洪水过程线

3.4.1 坝址设计洪水

青山水库位于前白水水文站下游，前白水站控制集水面积1 496 km2，坝址以上控制集水面积1 650 km2，面积相差10%，故坝址设计洪水按前白水文站面积比方法推求，其中洪峰按2/3次方，洪量按1次方推求。坝址设计洪水成果见表3。

3.4.2 设计洪水过程线

水库设计洪水过程线采用分时段同频率控制放大法，以设计洪峰流量、24 h设计洪量、3 d设计洪量分段控制放大前白水1998、1977年典型洪水过程线。

经洪水调节计算，1977年典型设计洪水调洪水位高于1998年典型设计洪水调洪水位，原因是1977年典型峰前量占24 h及3 d洪量的比重比1998年大，因此枢纽设计洪水过程线最终选定1977年典型成果。

表3 坝址设计洪水成果表洪峰m3/s;洪量106m3

4 分期设计洪水

根据施工要求和洪水的季节特性，青山水库施工期分为3个阶段:汛前(4—6月)，汛期(7—9月10日)和汛后(9月11日—12月)。水库汛期(7—9月10日)设计洪峰采用青山水库坝址设计洪峰计算成果。非汛期洪水采用前白水站非汛期洪水面积比2/3次方推求。前白水站非汛期有1964.6—1971.5及1995—2007年计20 a实测流量资料，可满足施工期洪水计算要求。按照审查意见本阶段前白水站加入了1965年6月15日洪峰流量738 m3/s，计算汛前4—6月设计洪水。分期设计洪水成果见表4。

表4 分期设计洪水成果表 m3/s

5 结语

青山水库工程的修建将对葫芦岛城区的经济发展、六股河流域发展，对水资源的需求、水环境的改善及流域防洪体系的建设起到基础性保障。应早日修建，发挥应有的效益。

［1］敖立飞.基于某实例水库工程设计洪水的分析［J］.黑龙江水利科技，2013，41(10):170-172.

［2］陈民，薛茜.密云水库后汛期设计洪水分析［J］.水利水电工程设计，2000，19(02):41-42.