英那河流域暴雨洪水关系研究

王丕国，乔贵毅，许 炜，王金伟

(大连市供水有限公司，辽宁 大连 116021)

英那河流域暴雨洪水关系研究

王丕国，乔贵毅，许 炜，王金伟

(大连市供水有限公司，辽宁 大连 116021)

暴雨是导致洪水灾害发生的重要原因之一，文章通过对英那河流域暴雨洪水特性及英那河水库不同频率设计洪水的分析，得出暴雨洪水关系研究的重要性，进而建立英那河水库不同土壤含水量下的暴雨洪水相关图并建立英那河水库暴雨与设计洪水频率分布曲线。在此基础上，选取场次洪水对理论进行实例分析，利用文章得到的研究成果进行调度，取得较好调度结果。

英那河流域；暴雨；洪水；降雨径流相关图

0 引 言

中国洪水灾害频发，而暴雨是导致洪水灾害频发的重要原因之一[1]。英那河水库是以供水为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的水利枢纽。英那河水库改扩建之初任务是给大连市区供水，但由于当地社会经济的发展，要求英那河水库在完成供水任务的基础上，适当承担下游的防洪任务。同时，上游库区分布着大量的居民，在防洪调度中也需要兼顾上游库区的防洪任务。

由于英那河水库控制流域面积692km2(英那河水库流域图见图1)，流域汇流时间短，洪水陡涨陡落，形成的洪水峰高、量大，预留的共用库容很小(水库的特征参数如表1所示)，如果利用水库的原调度规则进行兼顾上下游的防洪任务调度决策，很难满足实际要求。因此，需要延长洪水的预见期，进行洪水量级的提前预判，快速地作出调度决策预案，保障水库安全度汛。

为了实现对洪水的提前预判，文章利用研制的洪水预报方案，根据不同的前期土壤含水量、降雨量级信息和设计洪水水文特征，研究建立暴雨洪水关系。在实时调度中，应用所建立的暴雨洪水关系图，可快速便捷获知相应的洪水量级，指导水库提前预泄，达到兼顾上下游防洪任务的目的[2]。

图1 英那河流域图

表1 英那河水库特征参数

1 英那河流域暴雨洪水特性

英那河水库多年平均年径流量3.55×108m3，流域内暴雨比较集中，大多数年的暴雨发生在7、8月份，且降雨时间又较集中，一般在7月下旬—8月上旬。由于暴雨急，洪水汇流时间短，往往形成峰高、量大的洪水，单峰型洪水历时一般为3d左右，双峰型、多峰型洪水也有出现[3]。暴雨年最大1h均值为43 mm，年最大6h均值为85 mm，年最大24h均值为125 mm，年最大3d均值为166 mm，暴雨变差系数Cv值为0.45，洪水的年际变化也较大。英那河水库历史最大入库流量为4074 m3/s，出现在1994年8月16日。

英那河17场暴雨洪水资料分析见表2。英那河在降雨主雨结束后1-6h内将出现洪峰，其中13场洪水在主雨结束后3h内即产生洪峰。分析结果表明，英那河汇流时间短，英那河水库利用库前水位进行常规调度没有充足的时间，无法达到满意的效果。

表2 英那河水库暴雨洪水资料

2 英那河流域暴雨洪水关系研究

2.1 英那河水库设计洪水

英那河水库设计洪水选取实测的1994年洪水为典型年，采用峰、量同频率控制放大，设计洪水过程线如图2所示。不同频率设计洪水及峰量关系见表3。

由此可见，英那河水库设计洪水陡涨陡落，且各个频率洪水的1d洪量占洪水总量的60%-75%，且仅对于10a一遇标准洪水，1d洪量为9150万m3，超过其调洪库容7865万m3，调洪库容小造成调度十分困难。因此，应利用降雨信息，尽早获取洪水量级，以便于提前进行水库调度。

图2 英那河水库设计洪水过程线

表3 英那河水库不同频率设计洪水总量表

2.2 英那河水库不同土壤含水量下的暴雨洪水相关图

一个流域的最大蓄水量是反映该流域蓄水能力的基本特征，中国大部分地区的经验表明，WM一般为80-120mm[4]。运用模型推算，英那河流域的最大蓄水量取115mm。在实际降雨过程中，降雨前期初始土壤含水量分为3种状况：干旱、适中和湿润。本项目依据初始土壤含水量的3种状况，把英那河水库初始土壤含水量分为6个等级：60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、115mm。依据这6个等级，对英那河水库不同初始土壤含水量下的暴雨洪水关系进行探究。

根据不同级别前期土壤含水量，利用新安江蓄满产流模型，计算出英那河水库相应暴雨洪水相关表，如表4所示。根据表4，可得不同前期土壤含水量下，英那河流域暴雨产生的洪水量级；由此可以做出英那河流域暴雨洪水相关图，如图3所示。根据图3可以查询不同降雨量对应的洪水标准以及相应的洪量。可以提前预判洪水量级，为调度提供参考意见。

表4 英那河水库不同前期土壤含水量下暴雨洪水相关表

图3 英那河水库暴雨与设计洪水频率分布曲线

2.3 实例应用

分别采用常规调度方式及基于文章建立的暴雨与设计洪水关系图的预报调度方式对英那河水库“20120803”场次洪水进行调洪计算，两种调度方式的调洪结果如图4所示，结论如下：

1)利用暴雨判断洪水量级的预报调度方式在洪峰到达之前提前泄流11747万m3，比常规调度方式多预泄5061万m3。

2)预报调度方式的调洪最高水位低于常规调度方式0.71m。

3)预报调度方式和常规调度方式的最大下泄流量分别为1070m3/s、1330m3/s，下游防洪效益明显提高。

由此可见，利用暴雨提前判断洪水量级对提高水库及其上下游防洪安全有重要意义。

图4 英那河水库“20120803”洪水不同调度方式对比图

3 结 论

英那河流域洪水具有陡涨陡落的特点，因此需要利用降雨信息提前判断洪水量级，进而采取必要措施进行调度，以维护水库及其上下游安全。通过制作英那河水库不同前期土壤含水量下的暴雨洪水相关图和降雨径流相关图，可以根据累计雨量推求水库入库洪量，提前判断洪水量级。最后，利用相关图对典型洪水进行预报调度，取得了较好的效果，充分证明了方法可行、有效，可以在今后的实践中为防洪调度决策提供支持。

[1]曹建生，张万军，唐常源.太行山小流域特大暴雨洪水关系及过程研究[J].水土保持学报，2003(06):102-105.

[2]王国庆，翟然，万思成，等.清流河流域场次暴雨洪水特征及其对降水的响应关系[J].水资源与水工程学报，2015(04):7-11.

[3]蒋燕.三个水文模型在半湿润地区英那河洪水预报中的应用与研究[D].郑州：河海大学，2008.

[4]董占飞.英那河水库防洪调度方案研究与应用[D].大连：大连理工大学,2016.

StudyonRelationshipbetweenRainstormandFloodinYingnaRiverBasin

WANG Pi-guo；QIAO Gui-yi；XU Wei and WANG Jin-wei

(Dalian Urban Water Supply Limited Company，Dalian 116021,China)

Rainstorm is one important reason for causing the flood disaster. This paper arrived at the importance of rainstorm and flood relationship research based on the analysis for rainstorm and flood characters of the Yingna river basin and design flood in various frequencies，and then to set up a rainstorm and flood correlation diagram in different soil moisture contents of the Yingna River reservoir，finally，to establish a rainstorm and design flood frequency distribution curve of the Yingna river reservoir.Based on this，each flood was selected to analyze the theory according to cases，using the studied results to management the reservoir and obtain better scheduling results.

Yingna River basin；rainstorm；flood；rainfall-runoff correlation diagram

1007-7596(2017)10-0009-03

TV122.1

B

2017-09-18

王丕国(1974-)，男，辽宁抚顺人，高级工程师，研究方向为水文预报；乔贵毅(1976-)，男，辽宁普兰店人，助理工程师，研究方向为水文模拟；许炜(1975-)，男，辽宁大连人，助理工程师，研究方向为水文模拟；王金伟(1982-)，男，辽宁瓦房店人，工程师，研究方向为调度系统开发。