通辽市南部山区常用频率洪水地区综合公式的编制

刘艳红，马飞华，魏雪莹，丁晓威

（1.通辽市水利规划设计研究院，内蒙古通辽028000；

2.通辽市科尔沁左翼后旗水利勘测设计队，内蒙古通辽028000）

通辽市南部山区常用频率洪水地区综合公式的编制

刘艳红1，马飞华1，魏雪莹1，丁晓威2

（1.通辽市水利规划设计研究院，内蒙古通辽028000；

2.通辽市科尔沁左翼后旗水利勘测设计队，内蒙古通辽028000）

文章通过利用水文站点资料和已经批复的水利工程水文成果，计算得出的洪水成果，建立本区域站点流域面积～洪峰/洪量关系曲线，编制各个频率下的洪水地区综合经验公式。该成果通过已有洪水观测资料检验，证明复核当地实际观测成果，精度较高，为该地区今后的水文计算提供了简便的方法，可在该地区推广应用。

柳河流域；牤牛河流域；洪峰；洪量；误差

D OI：10.3969/j.i s s n.1008_1305.2015.06.020

1 研究区暴雨洪水

1.1 南部山区暴雨洪水总体特征

通辽市位于内蒙古自治区东部，总土地面积为59835km2，其中山区面积为18624km2，中部平原面积为19750km2，平原区面积坨沼为21161km2。南部山区跨越牤牛河和柳河两个流域，属于黄土丘陵区，是国家水土流失重点治理区，南部山区总面积为4420km2。

柳河流域和牤牛河流域的洪水主要是由暴雨形成的，形成暴雨的主要天气系统有华北低压、渤海气旋、台风和冷锋等。受海洋季风影响，暴雨洪水均发生在每年6～9月，区域内大洪水主要集中在7～8月。洪水多为单峰型，个别年份有双峰出现。该地区受西北冷涡的影响，易形成局部暴雨，其特点是暴雨强度大，历时短，暴雨主要在1日内，最大1日降雨量约占3日降雨量的70%。洪水过程峰型为尖瘦型，主峰靠前，一次洪水过程一般为3日，且洪水含沙量大。

根据《辽河流域水文年鉴》（1959～1985年，1987～1996年）实测洪水资料统计，洪水从起涨到峰顶在12h左右，洪峰滞时约1h，洪峰退水历时略长，在60h左右。一次洪水历时3天，主要洪量集中在24h以内，多年平均1日洪量W1占3日洪量W3的75～89%。通辽市南部山区站点洪量比例关系见表1。

表1 南部山区洪量比例关系（P=1%）表

1.2 历史洪水调查及重现期的确定

1973年6月吉林省水利勘测设计院《牤牛河流域水利规划报告》中指出，牤牛河1949年发生了自1923年以来较大的洪水，洪水重现期为50年。经调查1949年六合成站洪峰流量为8140m3/s，迷离营子站洪峰流量为14400m3/s。该论文资料年限顺延到2011年，洪水重现期为90年。

1963年柳河流域发生了全流域性的大洪水，三大支流中扣河子石门子水文站，养畜牧河三家子水文站，铁牛河白庙子水文站最大洪峰及1日洪量见表2。

表2 柳河各站1963年洪水情况表

1993年辽宁省水利水电勘测设计院完成的《柳河流域规划水文分析报告》中对上述三站均进行了历史洪水调查，并且确定了上述各站1963年洪水的重现期，其中石门子站为128年，三家子站为43年，白庙子站1963年洪水未做特大值处理。上述三站洪水重现期的计算是以1989年为基准的，根据本次设计收集到的上述三站1957～2007年实测洪水资料，1963年洪水仍为各站首位，因此，将各站洪水重现期顺延至今，见表3。

表3 柳河各站1963年洪水重现期

2 单站洪峰，洪量洪水参数计算

用实测洪峰、洪量加入历史洪水的系列，依据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL 44_2006）按不连序系列进行频率计算，其经验频率的计算公式为：

特大洪水经验频率：

式中：N为历史洪水调查考证期，年；M为特大洪水序位；a为特大洪水个数；PM为第M项特大洪水经验频率。

实测洪水系列的经验频率：

式中：N为重现期，（年）；a为特大洪水项数；n为实测洪水系列年数；L为实测洪水系列中提取特大洪水项数；m为实测洪水的序位。

统计参数采用矩法初步估算统计参数，用适线法调整初步估算的统计参数，各站设计洪水计算成果见表4。

表4 通辽市南部山区水库除险加固成果表（已批复）

石门子站、白庙子站和三家子站采用1957～2013年系列成果，闹得海水库采用建库至2013年实测资料，其余站点的成果为已经批复的水文成果，各站洪水计算成果见表5。

表5 通辽市南部山区各个站点洪水成果表

续表5

3 设计洪水区域综合公式

通辽市南部山区柳河流域上的三家子站、石门子站、白庙子站、闹得海水库、石灰窑、平房水库、漠河沟水库、小南京洼水库以及牤牛河流域的六合成站、迷力营子站和岗岗水库等站点的常用频率下的洪峰，最大1日洪量，在双对数纸上分别点绘洪峰，最大1日洪量与各站流域面积的关系，在双对数纸上定出该地区的洪峰均值，最大1日与流域面积的地区综合关系线，求得地区综合关系式。从而得到通辽市南部山区各种频率洪峰和洪量地区洪水综合关系式，即：

式中：Q为洪峰流量，m3/s；W为洪量，104m3；A为设计洪峰折算系数；B为设计洪量折算系数；n为面积指数；F为流域面积，km2。公式中各参数计算结果见表6。

表6 通辽市南部山区地区洪水综合关系参数表

4 研究成果在实践中的检验

2011年7月20日通辽市普降大雨，收集到南部山区部分水库库容变化资料。采用同频率暴雨产生同频率洪水的推算相应水库站点的理论洪水成果，实测洪水成果和理论洪水成果对比，见表7。

表7 2011年7月通辽市南部山区部分水库实测成果与推算成果对比表

根据表7可知，大部分站点的理论计算洪水量与实际产生的洪水量的误差在3.59～5.06%之间。对于道老都水库和石碑水库的误差较大，分析其原因有2点：（1）该水库利用泄水建筑物泄水，在降雨过程中，水库的泄水建筑物开始调度运行，使得降雨产生的洪水量与实际库容增量的差值较大。（2）道老杜水库坝址以上的植被覆盖率较柳河流域其他地区低，但是坝址以上主要为坨甸相见区域，降雨产生的洪水前期入渗至地面以下，大都已补给地下水。

5 结论

（1）本文建立的通辽市南部山区地区洪水综合关系式较适合该地区小型水库的洪水计算。300年一遇洪水计算公式Qm=42.2F0.62，W1=22.3F0.84；200年一遇洪水计算公式Qm=38.5F0.62，W1= 18.2F0.84；100年一遇洪水计算公式Qm= 28.12F0.62，W1=15.07F0.84；50年一遇洪水计算公式Qm=25.78F0.62，W1=12.55F0.84；30年一遇洪水计算公式Qm=25.5F0.62，W1=10.4F0.84；20年一遇洪水计算公式Qm=24.1F0.62，W1=9.9F0.84；10年一遇洪水计算公式Qm=10.75F0.62，W1=5.92F0.84。

（2）通过实测检验暴雨产生的理论洪水量与实际洪水量间的误差小于10%，比较符合当地实际，该成果适用于黄土丘陵山区。根据实测暴雨检验成果，建议适当考虑植被的影响，在本公式计算成果的基础上，中小洪水折减3～5%。

（3）建议在黄土丘陵山区，植被覆盖率在30～60%的地区推广应用。该公式能为通辽市南部山区中小流域治理和中小型水库水文计算提供很大的方便。

［1］水利部东北勘测设计研究院，柳河流域规划水文分析报告［R］.长春.2000.

［2］刘艳红.巴尔敦沟水库初步设计报告［R］.通辽.2008.

［3］刘志强，刘艳红.嘎海山水库初步设计水文分析报告［R］.通辽.2014.

［4］李娜伟，叶建新.闹得海水库水沙规律分析［J］.水利规划与设计，2013（08）：18_19.

［5］吉林省水利勘测设计院，牤牛河流域水利规划报告［R］.长春.1999.

［6］李淑萍.牤牛河水库初步设计报告［R］.通辽.2007.

［7］刘东升.漠河沟水库初步设计报告［R］.通辽.2006.

［8］马立新，红旗水库初步设计报告［R］.通辽.2005

［9］刘艳红，卧牛山水库初步设计水文分析报告［R］.通辽.2007.

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刘艳红（1981年—），女，工程师。