基于清河水库以下干支流洪水遭遇演进分析

宁晓娜

(辽宁省水文局，沈阳 110000)

1 概 述

清河水库是辽河流域的重要水利枢纽工程之一，位于清河干流上，控制面积2376km2，占清河流域总面积的49%，总库容9.71亿m3，为大Ⅱ型水库，坝址距下游长大铁路桥和开原县城约13km。坝址处1956-2007年多年平均径流量6.74亿m3。清河水库坝址以上河长122km，河道宽度为30-300m，平均比降2.03‰，滩槽由砾石、粗砂组成。清河水库以下至河口段，河道宽约1000m，主河槽宽300-500m，河道比降约为3‰-1.4‰，河床以细砂、粗砂为主。

2 防洪断面设计洪水

清河流域洪水由暴雨产生，1995年7月太平洋副热带高压北抬，其北部边缘在北纬32°左右，给北方地区带来了适宜的暖湿空气[1-3]，此时西风带有冷槽东移，冷平流输送的冷空气不断由西向东转移并与南部副高形成静止切变，并在辽宁东北部和东部稳定滞留，形成特大暴雨。上述天气系统一般可出现1-3日暴雨天气，具有雨量大、强度高、面积广等特点[4]。从1995年7月28-30日暴雨等值线图上看，有两个暴雨中心： ①浑河的支流东洲河；②辽河的清河水库、柴河水库上游。清河水库上游的南支林丰、八棵树雨量站3d雨量均在300mm以上。清河洪水多发生在夏季，其中又多集中于7-8月，该两月占全年的90%。清河属山区性河流，洪水陡涨陡落，一次洪水历时为约7d，主要集中在3d。

清河水库以下分成清河水库至寇河汇入清河段、清河支流寇河汇入口至清河闸段和清河闸至清河口段共三段。

清河水库以下至寇河汇入口段，由于没有较大支流汇入，设计洪水采用清河水库1995年典型枢纽洪水调节计算成果；清河支流寇河汇入口至清河闸段设计洪水成果采用清河水库泄洪后的开原洪水组合成果；清河闸以下至清河口段设计洪水，由于有马仲河汇入，设计洪水是在开原站洪水组合成果基础上，考虑马仲河洪水汇入后的成果；辽干清河汇入口以下断面设计洪水成果，同样由于清河口至铁岭间辽干无较大支流汇入，而此成果只是推求清河河道水面线用之，为安全起见，该断面洪水可以采用铁岭站组合洪水成果(清河水库以下河段有关控制断面组合洪水成果，见表1)。在《辽河干流铁岭城市段防洪工程设计》中，铁岭站洪水组合流量50a一遇为5718m3/s，20a一遇为4305 m3/s。

表1 清河水库以下河段有关控制断面组合洪水成果表 m3/s

根据辽宁省水利水电勘测设计研究院《辽河防洪工程可行性研究报告》分析，清河口断面(L180)处辽河干流50a一遇设计洪峰流量为5463 m3/s，经综合考虑本次设计，采用50a一遇设计洪峰5463 m3/s，20a一遇为4305 m3/s。

2.1 开原、铁岭等站洪水来源分析

开原、铁岭、石佛寺以上除干流通江口来水外，主要来自清河、柴河、汎河等，上述各支流为山区河流，其中清河集水面积最大。从开原、铁岭等站历史洪水发生年份上看是基本一致的。从实测洪水发生时间上，石佛寺与铁岭同时发生洪水占93.9%。铁岭与通江口、开原两站比较，铁岭与开原同时发生洪水占70%以上，而与通江口仅占30%以下。再从铁岭较大洪峰组成看，仍以开原所占比重较大。故石佛寺以上洪水主要来自铁岭，铁岭以上主要来自清河。

2.2 开原站及南清-开区间设计洪水

开原站及南清-开区间设计洪水计算在以往的设计中没有分析过，清河水库除险加固设计因需推求开原站的组合洪水，因此推求了开原站及南清-开区间设计洪水。

开原站经上游水库还原后，洪水天然系列为1935-1944、1949-2006年，开原站历史洪水重现期考虑与清河水库一致，即根据洪水调查资料及实测资料[8]，开原站1951年、1953年、1995年分别为200年的第1位、第2位、第3位，前3位洪峰值分别为12300 m3/s，9500 m3/s，6570 m3/s。在实测系列中提出1951、1953和1995年后，开原站1964年洪峰最大，排在68a连续系列的第4位，其前空3位。开原站3d洪量、7d洪量重现期同于清河水库站，开原站设计洪水成果，见表2。

表2 开原站设计洪水成果表 m3/s、106m3

南清-开区间设计洪水可用3种方法推求： ①用开原站面积比法推求；②用清河水库面积比法推求；③用南清-开区间系列频率计算推求。3种成果列于表3，可以看出用开原站面积比法成果最大，3种方法都是可行的，为安全计，南清-开区间设计洪水采用第1种方法，即开原站面积比法成果。南清-开区间设计洪水成果比较表，见表3。

表3 南清-开区间设计洪水成果比较表 m3/s、106m3

2.3 开原站设计洪水地区组成

清河水库除险加固设计为推求开原的组合流量，进行了开原站设计洪水地区组成分析，开原地区洪水组成方式按同频率法计算，分为区间设计、水库相应和水库设计、区间相应两种方案。清河水库、开原站及南清-开区间设计洪水均为本次计算成果，南城子水库设计洪水采用石佛寺水文分析成果，经调洪组合计算，以区间设计、水库相应方案的组合流量较大，开原设计洪水地区组成成果，开原设计洪水地区组成成果表(区间设计、水库相应)，见表4，开原设计洪水地区组成成果表(水库设计、区间相应)，见表5。

表4 开原设计洪水地区组成成果表(区间设计、水库相应) m3/s 106m3

表5 开原设计洪水地区组成成果表(水库设计、区间相应) m3/s、106m3

2.4 铁岭站设计洪水地区组成

清河水库除险加固设计为推求铁岭的组合流量，进行了铁岭站设计洪水地区组成分析，铁岭地区洪水组成方式按同频率法计算，分为区间设计、水库相应和水库设计、区间相应两种方案。铁岭、南清柴-铁区间、南城子水库设计洪水采用《石佛寺水库水文分析》成果，柴河水库设计洪水采用《柴河水库除险加固》成果，经调洪组合计算，以区间设计、水库相应方案的组合流量较大，铁岭设计洪水地区组成成果，铁岭站设计洪水地区组成成果表(区间设计、水库相应)，见表6；铁岭设计洪水地区组成成果表(水库设计、区间相应)，见表7。水库设计、区间相应方案因1995年典型的洪水分配与频率控制法差异较大，故铁岭处调洪前组合洪峰流量与设计洪峰流量相差较大，成果不合理，故该方案1995典型成果没有列出。

表6 铁岭站设计洪水地区组成成果表(区间设计、水库相应) m3/s、106m3

表7 铁岭设计洪水地区组成成果表(水库设计、区间相应) m3/s、106m3

2.5 开原站、铁岭站设计洪水组成

2.5.1 清河水库洪水调节计算

辽宁省水利水电勘测设计研究院在《清河水库除险加固初步设计》中，根据水库下游开原城市、铁岭城市及农田的防洪要求和石佛寺水库设计、校核标准的入库洪水等全区防洪要求，采用1995年两种典型各种洪水地区组成情况，南城子水库采用石佛寺可研报告中防洪调度运用方式，柴河水库、榛子岭水库采用水库除险加固设计中的防洪调度运用方式，清河水库除险加固工程设计时对清河水库防洪调度运用方式进行了复核，采用1995年典型型洪水，进行水库枢纽洪水调节计算。根据计算成果可知清河水库枢纽规模是由1995年典型年控制的，清河水库枢纽洪水调节计算成果，见表8。

表8 清河水库枢纽洪水调节计算成果

2.5.2 清河水库泄洪后开原、铁岭洪水组合

按照辽宁省水利水电勘测设计研究院在《清河水库除险加固初步设计》中确定的辽河控制断面防洪要求，清河水库采用新的防洪调度运用方式，采用1995年典型年洪水，进行全区洪水调节计算，根据清河水库调节计算成果，在开原站和铁岭站控制情况下，对于区间设计(南、清—开或南、清柴—铁区间)，水库相应和水库设计，全区洪水组合成果。开原站1995年典型全区组合洪水成果，见表9。铁岭站在《清河水库除险加固》阶段的组合洪水成果小于以前石佛寺可研阶段的成果，说明清河水库除险加固改变水库调度运用方式，对铁岭现有的堤防工程规模没有什么影响，铁岭站组合设计流量仍然采用石佛寺可研阶段的成果。铁岭站1995年典型全区组合洪水成果，见表10。

表9 开原站1995年典型全区组合洪水成果

表10 铁岭站1995年典型全区组合洪水成果

2.6 洪水遭遇分析

寇河与干流洪水遭遇流量的确定采用开原站洪水组合成果，典型年采用1995年。支流设计流量为南、清—开设计加南城子水库相应的泄流量，干流相应流量为清河水库相应的最大泄流量。小清河利用暴雨资料，采用最大降雨时段降雨开始时间加汇流历时，确定峰现时间，然后错峰组合，求出干支流的洪水遭遇流量。清河水库以下干支流洪水遭遇洪水成果表，见表11。

表11 清河水库以下干支流洪水遭遇洪水成果表 m3/s

3 结 语

小清河口以上城市段设计防洪标准为50a一遇，超标准洪水按100a一遇考虑；小清河口以下农村段设计防洪标准为20a一遇，超标准洪水按50a一遇考虑。对洪水遭遇进行分析，以清河水库站及水库调度预报为基础，在组织人员就近向高地转移的同时，积极进行抢险，要将责任落实到人，并动员志愿者、武警部队等一切可以动员的社会力量，用草袋子等临时防汛物资加高加固堤防，力争不溃堤，将损失降到最小。