尼尔基 丰满水库拦蓄作用分析

薛 梅，冯　艳，周　炫，孙启伟（水利部松辽水利委员会，吉林 长春130021）



尼尔基 丰满水库拦蓄作用分析

薛 梅，冯艳，周炫，孙启伟
（水利部松辽水利委员会，吉林 长春130021）

［摘 要］尼尔基水库和丰满水库是松花江流域重要控制性水利工程，2013年，尼尔基水库和丰满水库相继发生超50年一遇特大洪水。两座水库对洪水进行了有效调节，充分发挥了拦洪、削峰、错峰作用，将嫩江中下游洪水削减到10～20年一遇，第二松花江下游洪水削减至不到5年一遇，松花江干流洪水削减到10～20年一遇，有效减轻了下游河段的防洪压力。

［关键词］松花江流域；尼尔基水库；丰满水库；拦蓄作用

1　水库概况

尼尔基水利枢纽［1］位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流中上游，坝址位于阿彦浅水文站下游32 km处，坝址以上流域集水面积66 382 km2，占嫩江流域的22.35%，多年平均径流量104.7 亿m3，占嫩江流域的45.7%。尼尔基水库是以防洪、工农业供水、结合发电、兼顾航运及改善水环境，并为北水南调工程提供水源地的大型水利工程。

丰满水电站［2］位于吉林市上游16 km处的第二松花江干流上，兼有防洪、灌溉、工农业及城市供水、航运、养殖和旅游等综合利用的大型水利枢纽。坝址控制流域面积42 500 km2，约占第二松花江流域面积的58%，其上游建有白山水电站（流域面积19 000 km2）和红石水电站（流域面积20 300 km2）。

2　实际洪水情况

1）尼尔基水库。2013年，尼尔基水库发生超50年一遇特大洪水，8月12日8时至14时，最大6 h入库流量达到9 440 m3/s，最大日均入库流量7 740 m3/s（8月12日）。

尼尔基水库洪水由上游干流、支流甘河和科洛河及区间来水组成。经分析计算，尼尔基水库最大入库洪峰组成中，上游干流占44.4%、甘河占15.6%、科洛河占8.3%、区间占31.7%；最大7 d，15 d洪量中，上游干流分别占53.9%、50.2%，甘河分别占25.4%、26.7%，科洛河分别占10.3%、11.4%，区间分别占10.4%、11.7%，详见表1。

表1　2013年尼尔基水库最大入库洪峰流量及7 d、15 d洪量组成统计表

2）丰满水库。2013年，丰满水库发生50年一遇特大洪水，8月16日11时至16日23时，丰满水库最大12 h天然入库流量16 800 m3/s，最大日均入库流量15 500 m3/s（8月16日）。

丰满水库洪水由上游干流、支流辉发河及区间来水组成。经分析计算，丰满水库最大入库洪峰组成中，上游干流占54.9%、辉发河占20.3%、、区间占16.4%；最大7 d、15 d洪量中，上游干流分别占45.0%、46.0%，辉发河分别占26.7%、26.1%，区间分别占20.4%、18.8%。详见表2。

3　水库拦蓄及对下游影响

1）计算原理。为分析尼尔基、丰满水库对下游干流水文情势影响，采用还原计算方法假定水库不拦蓄洪水，将水库天然来水演算至下游主要控制站［3-5］。

表2　2013年丰满水库最大入库洪峰流量及7 d、15 d洪量组成统计表

洪水演进采用马斯京根分段连续演进的方法［6-9］。马斯京根演算法是美国麦卡锡（G.T.McCarthy）于1938年在美国马斯京根河上使用的流量演算方法。该法将河段水流圣维南方程组中的连续方程简化为水量平衡方程，把动力方程简化为马斯京根法的河槽蓄泄方程，对简化的方程组联解，得到演算方程。马斯京根流量演算公式：

其中：

式中：I1，I2——时段始、末的河段入流量；O1，O2——时段初、末的河段出流量；K，x，△t采用松花江流域防洪规划阶段成果［10］。

2）水库拦洪削峰情况。2013年汛期，尼尔基水库总来水量197.1亿m3，最大拦蓄洪量15.1亿m3，最大6 h入库流量9 440 m3/s，最大下泄流量5 500 m3/s，削峰率达42%，将嫩江中下游洪水削减到10～20年一遇，充分发挥了水库拦洪削峰作用，有效减轻了下游河段的防洪压力。2013年汛期，丰满水库总来水量146.0亿m3，最大拦蓄洪量23.7亿m3，最大3 h天然入库流量17 400 m3/s，最大泄流量2 100 m3/s，削峰率达88%，将第二松花江下游洪水削减至不到5年一遇，减轻了松花江干流的防洪压力。

3）对下游河道的影响。尼尔基水库、丰满水库对2013年松花江流域洪水进行了有效调节，不仅削减了下游各控制断面的洪峰流量及时段洪量，改变了洪峰出现的时间，并成功使第二松花江洪水与嫩江洪水错峰，有效减轻下游河段防洪压力。

尼尔基水库调蓄后，嫩江中下游洪水削减到10～20年一遇，其中，嫩江同盟站洪峰流量7 320 m3/s，削减幅度达17.4%；嫩江江桥站洪峰流量8 780 m3/s，削减幅度为9.2%。丰满水库调蓄后，第二松花江下游洪水削减至不到5年一遇，其中，第二松花江扶余站洪峰流量2 550 m3/s，削减幅度达65%。经尼尔基水库、丰满水库联合调度后，松花江干流洪水削减到10～20年一遇，其中，松花江干流下岱吉站、哈尔滨、通河、依兰、佳木斯站削减洪峰幅度达 10～20%，7 d、15 d、30 d、60 d洪量减少15%左右，下岱吉站、哈尔滨站洪峰出现时间分别提前了6 d、1 d，通河、依兰、佳木斯站洪峰出现时间均提前了2 d。2013年尼尔基水库、丰满水库下游控制站实测与还原后过程对比见，表3。

表3　2013年水库下游主要站洪水特性对比表

4　结语

1）尼尔基水库、丰满水库对2013年松花江流域洪水进行了有效调节，不仅削减了下游各控制断面的洪峰流量及时段洪量，改变了洪峰出现的时间，并成功使第二松花江洪水与嫩江洪水错峰。经水库调蓄后，嫩江中下游洪水削减到10～20年一遇，第二松花江下游洪水削减至不到5年一遇，松花江干流洪水削减到10～20年一遇。尼尔基水库、丰满水库的拦蓄，为减少嫩江、第二松花江及松花江干流的洪水灾害发挥了重要作用。

2）随着各水文站距水库距离的增加，水库拦蓄对下游河道的影响程度也有所减小。如嫩江距尼尔基水库最近的同盟站削减洪峰幅度达17.4%，富拉尔基、江桥站削减洪峰幅度分别降至11.3%，9.2%。

3）2013年，尼尔基水库对下游河道的调蓄作用较丰满水库小。主要原因是，一方面，丰满水库拦蓄洪量较大。其中，丰满水库最大拦蓄洪量23.7 亿m3，尼尔基水库最大拦蓄洪量15.1亿m3；另一方面，嫩江干流下游道河槽调蓄作用大。尼尔基水库下游河流进入平原地带，河道蜿蜒曲折，沙滩、沙洲、汊河鳞次栉比，两岸滩地延展很宽，河道比降较缓，洪峰在传递过程中因槽蓄作用不断削平，洪水坦化比较严重。因此，2013年，尼尔基水库对下游河道的调蓄作用较丰满水库小。

［参考文献］

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［7］关志成，吴海龙，崔军，邓力强，赵明华.马斯京根法洪水演进反演计算方法的探讨［J］.水文，2006，26（2）：9-12.

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［9］芮孝芳.水文学原理［M］.北京：水利水电出版社，2004.

［10］松辽水利委员会.松花江流域防洪规划报告［R］.2007.

［中图分类号］TV12

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）02－0031－02

［收稿日期］#2015-12-01