查干木伦河“7·25”特大暴雨洪水影响分析

张福然 刘志峰

(1.辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006；2.德日苏宝冷水库管理局，内蒙古 赤峰 025150)

定期对水库进行安全鉴定工作是加强水库大坝安全管理的重要制度规定，在安全鉴定工作中，设计洪水复核分析又是重中之重。及时掌握流域历史罕见特大暴雨洪水信息，运用国内成熟的计算方法进行分析，准确把握洪水成果变化程度，科学合理地确定设计洪水成果，对大坝防洪能力复核及水库安全运行管理均起到重要的保障作用[1]。本文针对查干木伦河流域历史特大暴雨洪水对德日苏宝冷水库设计洪水的影响展开分析，旨在复核水库防洪能力及为合理调度运用方式提供科学依据。

1 概 况

查干木伦河是西拉木伦河左岸较大的支流，发源于巴林右旗北部罕山，流经索博力嘎、朝阳、大板，于胡日哈庙汇入西拉木伦河，全长212km，流域面积11502km2。河源至龙头山为上游，河床平均宽30～50m，比降在0.01～0.005之间；龙头山至大板为中游，河道穿行黄土丘陵区，河道比降在0.005～0.003之间；大板到河口为下游，河流流经平坦的冲积平原地带，河谷开阔，河道比降在0.003～0.002之间。

德日苏宝冷水库位于查干木伦河下游，水库坝址在巴林右旗(大板镇)下游11km处，水库控制流域面积8427km2。德日苏宝冷水库是具有生态保护、工业和灌区供水等综合利用功能的中型水利枢纽工程。

查干木伦河流域设有龙头山、大板水文站，1956年设站测验水位、流量及降水资料，水文站观测至今，另有雨量站点10余处。水文站和水量站示意图见图1。

图1 西拉木伦河流域示意图

2 查干木伦河“7·25”特大暴雨洪水特性

2.1 气象成因分析

2011年7月24—27日，查干木伦河流域内持续出现降水，同时伴随大风、冰雹、雷电等强对流天气。暴雨成因是受高空槽并配合地面冷锋影响，使云层自西向东移动并且停留长达24h以上，是典型的地面冷锋降水系统。由于冷锋的存在，冷暖空气势力相当，水汽充沛，形成强烈的辐合上升运动造成强烈的对流天气，因而引发了本流域的这次强降水过程。

2.2 暴雨时空分布特性

7月24日15—18时，位于查干木伦河流域西北方向的统布和林西镇开始出现强度较大的降水，持续到7月27日18—21时降水在大板镇和幸福之路开始减弱。

7月24—27日这场降水，暴雨强度大，历时长，流域内单站最大1h降水量为大板站54.4mm；最大3h降水量为白音和硕站59.5mm；最大12h降水量为索博日嘎站195.9mm；最大24h降水量为八家雨量站149.0mm；最大3日降水量，第一位为八家雨量站(位于索博日嘎镇西南约10km)206.0mm，第二位为新林镇202.2mm[2]。各站暴雨特征值统计见表1。

该次暴雨中心发生在查干木伦河中游，主要位于林西县新林镇和巴林右旗索博日嘎镇(八家)一带，暴雨中心走向基本上是由西北向西南，经分析，中心最大24h面暴雨量达130mm，最大3日面暴雨量达178mm，均达到了百年一遇暴雨量级。

表1 查干木伦河代表站“7·25”暴雨量统计

2.3 洪水特性分析

受强降水影响，查干木伦河干支流出现了不同程度的洪水，7月25日21时查干木伦河干流上游龙头山水文站发生659m3/s的洪峰(相当于30年一遇)，龙头山洪水与来自林西嘎斯汰河洪水(洪峰783m3/s)、沙巴尔汰河洪水(洪峰425m3/s)在巴林右旗三间房处汇流后沿途向下游传递，造成大板水文站洪峰流量超过了历史记录，洪峰流量高达1550m3/s，大板水文站流量大于1000m3/s的时间长达17.6h。与此同时查干木伦河最大的支流古力古台河也产生了洪水，该洪水与西拉木伦河洪水(巴林桥水文站洪峰流量为561m3/s)以及德日苏宝冷水库调节泄洪洪水(最大泄洪流量为1000m3/s)汇流后，于26日19时30分到达海日苏枢纽，过闸洪峰流量为1224m3/s，过闸洪峰超过900m3/s的时间长达17.5h。

根据大板站实测资料统计，2011年洪峰流量为1550m3/s，大于实测系列第一位的1998年洪峰值(956m3/s)，但小于历史洪水1939年洪峰分析值(1740m3/s)；最大24h洪量为9988万m3，大于历史洪水1939年最大24h洪量分析值(6800万m3)；最大3日洪量为16370万m3，大于历史洪水1939年的最大3日洪量分析值(12520万m3)。

3 设计洪水复核

a.洪水调查资料。根据《华北、东北近五百年旱涝史料》等文献中记载，1939年，巴林右旗遭遇重大水灾，连雨40天，损失房屋占半数以上。1939年该地发生过大洪水后，直至有水文资料(1957年)时均无水灾记录，可以认定1939年洪水为该地区至今最大洪水。

根据《内蒙古自治区水旱灾害史》的记载，1912年乌力吉木伦河河水出槽，沿河两岸被淹，蒙古包被冲走。1939年、1990年、1993年、1998年也发生了大洪水，其中以1993年和1998年大洪水造成的灾害最为严重。

b.1939年历史洪水特征值。西拉西庙水文站记录了1939年的洪峰流量为2118m3/s。而后，根据龙头山附近田埂石砬子上的洪痕，推算出龙头山站1939年洪峰流量为1360m3/s。大板站1939年洪峰流量为1740m3/s。通过点绘大板、龙头山站洪峰、洪量相关图，利用相关关系推求出1939年历史洪水的24h洪量和3日洪量。

c.历史洪水重现期。2003年，对乌力吉木伦河历史洪水重现期及排位进行了分析；2014年，对乌力吉木伦河历史洪水重现期及排位进行复核后沿用了原成果。据分析，乌力吉木伦河干流1998年大洪水排在第一位，调查考证年份追溯至1912年[3]。

由于查干木伦河与乌力吉木伦河相邻，在上述年份查干木伦河也发生了较大洪水，但1939年被认为是排在第一位的。2011年“7·25”查干木伦河特大洪水发生后，24h洪量、3日洪量值均超过了1939年调查值，而洪峰值仍然是1939年最大。之后赤峰市水文局对大板站洪水重现期进行初步分析，认为洪峰重现期为98年一遇，3日洪量重现期为115年一遇[2]。

本次查干木伦河大板站历史洪水重现期参考了上述分析成果，初步认为按调查考证年份1912年起算是比较合适的，洪峰、洪量重现期按一致性处理，重现期为100年。1939年洪峰按100年中第一位计，2011年洪峰为100年中第二位(重现期为50年)；3日洪量则为2011年排在100年中第一位，1939年排在第二位(重现期为50年)。详细洪水特征值及排位情况见表2。

表2 大板站历史洪水排位

采用大板站1957—2015年共计59年洪水资料，按年最大值法分别统计年最大洪峰及最大3日洪量系列，实测系列中提出2011年特大洪水并加入1939年调查值，组成不连序系列。再根据以上确定的重现期，对洪峰、3日洪量进行频率计算，采用绘线读点补矩法，线型采用P-Ⅲ型频率曲线。经适线，洪峰、洪量Cs参数取2.5Cv较为合适，参数Cv根据适线情况及峰量参数关系合理确定。本次复核的大板站设计洪水成果与德日苏宝冷水库初步设计阶段对比见表3，大板站洪水频率曲线见图2、图3[4]。

图2 大板站洪峰流量频率曲线

图3 大板站3日洪量频率曲线

表3 大板站设计洪水成果对比

德日苏宝冷水库坝址位于大板水文站下游11km处，控制面积为8427km2，根据该地区洪水分布特点，坝址处设计洪水采用水文比拟法由大板站推求，成果见表4。

表4 德日苏宝冷水库设计洪水成果对比

4 结 语

2011年查干木伦河流域发生了“7·25”特大暴雨洪水，对流域内的德日苏宝冷水库设计洪水产生了较大影响。经分析，洪峰变幅不大，基本与水库初设成果一致，但3日洪量较初设阶段有较大变动：2000年一遇3日洪量增大32.5%，100年一遇3日洪量增大25.8%。本次复核成果待最终确定后可为进一步检验水库大坝抗洪能力提供重要依据，对确保水库安全运行具有十分重要意义。