凡河流域上游区间设计洪水计算及合理性探析

贾皓翔

(辽宁省农业发展服务中心，沈阳 110003)

1 流域概况

凡河为辽河流域左侧的一级支流，东西横贯辽宁铁岭县，在药王庙村流入辽河。大甸子镇为山区，两侧群山起伏，林木葱郁，植被良好，从大店子镇到铁岭市的养殖场都是低山丘陵，凡河镇范围内为平原区，凡河流域面积1180.5km ，山区占全流域的占40%，凡河河道生态治理工程主要施工项目有：堤防工程、护坡及护岸工程、清障工程、穿堤建筑物工程、道路工程。凡河主河道属山区窄深型河槽，主河槽宽约30-100m，由于上游支流、有许多沟渠和支流，源头短，水流急，洪水起起落落，中上游防洪工程少，防洪标准低，很多地方没有堤防，暴雨产生的洪水就会造成较大灾害，流域大致走向为东西向，河长102km，距河源40.7km，是一个总库容为2.1亿m3的大型水库，为榛子岭水库，库区控制面积369km2，约占整个流域面积的37%[1]。

2 设计洪水

2.1 水文基本资料

凡河流域内有张家楼子和榛子岭水库2座水文测站。张家楼子水文站位于凡河中下游的凡河干流上，集水面积为816km2， 设立于1935年，1988年撤消，有49年实测流量资料。

榛子岭水库站设立于1976年，控制面积369km2。对凡河流域的水文资料进行了插补延长，榛子岭水库站现有1976-1995年19年实测流量资料，1935-1944年、1949-1975年37年插补流量资料，共计56年流量资料。

2.2 暴雨洪水特性

凡河是辽河的一级支流，暴雨特性与辽河中下游地区一致。大雨发生在六月至九月，大雨多出现在七月至八月。尤以八月份最多，如1951年暴雨为低压冷锋，1953年为华北气旋。这种类型的天气系统通常会有 1 到 3 天的暴雨。暴雨量主要集中在2日内，2日暴雨量大多占3日暴雨量的90%以上。辽河流域的暴雨中心或暴雨高值区多发生在其左侧支流的清河、柴河和凡河上。

流域的大部分暴雨发生在 7 月至 8月，凡河流域的洪水泛滥的主要来源之一是辽河中下游石佛寺以上洪水，如1951、1953、1964、1995等年份的大洪水，主要是以左侧的清河、柴河及凡河来水为主。

2.3 历史洪水

对辽河流域干支流洪水进行过多次野外调查、文献考证和整编，尤其在《修订辽河流域规划》阶段对各河段的大洪水都进行了排位及重现期分析。凡河的历史洪水序位为1886年洪水、1935年洪水、1953年洪水。凡河1886年洪水未调查到确定的数值。1935年凡河张家楼子设立水文站，1935年和1953年的洪水洪峰洪量相差不多，故均按连续系列处理。

2.4 设计洪水

1986以后，只有1995年辽河发生较大洪水，但1995年凡河洪水并不突出，对其原来的洪水重现期及其排位并无影响，此次设计采用的水文系列为1935年-1944年、1950年-1986年共计47年实测流量资料，洪峰、洪量均按连续系列处理。张家楼子水文站、榛子岭水库及榛子岭水库至张家楼子水文站区间的设计洪水计算成果见表1，凡河102公路桥处天然设计洪水成果见表2，102公路桥至榛子岭水库区间天然设计洪水成果见表3。

表1 榛子岭、张家楼子-张区间设计洪水计算成果表

表2 凡河102公路桥处天然设计洪水成果表

表3 102公路桥至榛子岭水库区间天然设计洪水成果表

2.5 凡河102桥处设计洪水地区组成

凡河102公路桥处设计洪水，由榛子岭水库以上洪水与榛子岭水库至102公路桥区间的洪水组成。采用典型年份法分析了设计洪区的组成，因为同频率法分析时区间设计频率洪峰流量较典型年法小，上游榛子岭水库错峰作用明显，两种情况的下泄流量相差很小，因此，采用典型年法分析设计洪区的构成不利于下游的防洪，是偏于安全的。1953年洪水是凡河流域实测的第一位洪水，峰高量大，对河道的防洪不利，因此，将1953年洪水作为典型的设计洪水[2-4]。102公路桥处1953年典型洪水过程，由张家楼子实测洪水过程按面积比法推求，设计洪水成果见表4。

表4 典型年法(1953年)设计洪水地区组成成果表

2.6 凡河支流设计洪水

上游支流属于山区河道，采用面积比方法计算成果不安全，采用“辽宁省暴雨洪水图”法计算了主要支流的设计洪峰流量。

3 设计洪水地区组成

3.1 高丽河汇入口上断面设计洪水组成

榛子岭二级电站-高丽河汇入口间长度为5.6km，流域面积为10.47km2，流域内河流平均水力坡度为2.55‰，洪水汇流历时为2.45h。

按照图表法求出榛子岭二级电站-高丽河汇入口区间设计洪水过程线，与榛子岭水库同频率洪水泄流过程线错峰组合，求得高丽河汇入口上断面最大组合洪峰流量。

3.2 龙汀河汇入口上断面设计洪水组成

龙汀河汇入口上断面河段有支流高丽河流入。高丽河河长3.6km，流域面积为6.85km2，流域内河流平均水力坡度为6.11‰，洪水汇流历时为1.26h。

榛子岭二级电站-龙汀河汇入口区间长度为9km，流域面积为21.9km2，流域内河流平均水力坡度为2.47‰，洪水汇流历时为3.47h。

按照图表法求出区间及支流设计洪水过程线，与榛子岭水库同频率洪水泄流过程线错峰组合，求得龙汀河汇入口上断面最大组合洪峰流量[5]。

3.3 向阳河汇入口上断面设计洪水组成

榛子岭水库下游8km处老边台村有两条支流(干沟河、龙汀河)汇入凡河干流，两条支流下垫面条件基本一致，并且支流汇入口相距不足1km，在设计洪水计算时采用简化方法处理，即将两条支流汇入口看成一处，因此控制断面选择在龙汀河汇入口处[6-7]。

支流干沟河河长为7.3km，流域面积为17.2km2，流域内河流平均水力坡度为2.65‰，洪水汇流历时为2.86h；支流龙汀河河长为9.7km，流域面积为46.08km2，流域内河流平均水力坡度为2.54‰，洪水汇流历时为3.58h。

榛子岭二级电站-向阳河汇入口区间长度为18km，流域面积为113.5km2，流域内河流平均水力坡度为2.48‰，，洪水汇流历时为5.75h。

按照图表法求出区间及支流设计洪水过程线，与榛子岭水库同频率洪水泄流过程线错峰组合，求得向阳河汇入口上断面最大组合洪峰流量。

3.4 小屯河汇入口上断面设计洪水组成

小屯河汇入口断面以上河段有支流高丽河、干沟河、龙汀河及向阳河流入。向阳河河长为14.6km，流域面积为61.7km2，流域内河流平均水力坡度为2.33‰，，洪水汇流历时为4.96h。

榛子岭二级电站-小屯河汇入口区间长度为22km，流域面积为202.1km2，流域内河流平均水力坡度为2.44‰，，洪水汇流历时为6.66h。

按照图表法求出区间及支流设计洪水过程线，与榛子岭水库同频率洪水泄流过程线错峰组合，求得小屯河汇入口上断面最大组合洪峰流量。凡河上游不同区间设计洪水计算成果见表5，凡河流域主要支流设计洪水计算成果见表6，各控制断面最大组合洪峰流量成果见表7。

表5 凡河上游不同区间设计洪水计算成果表

表6 凡河流域主要支流设计洪水计算成果表

表7 各控制断面最大组合洪峰流量成果表

4 成果合理性分析

凡河榛子岭水库设计时，设计洪水成果由张家楼子水文站成果采用面积比法推求，采用的水文资料系列为1935-1973年，本次设计将榛子岭水库站现有资料插补延长，共计47a流量资料。由于1973年枯水年份相对较多，榛子岭站计算结果较比水库设计时略低，计算成果是合理的。

张家楼子站和榛-张区间设计洪水成果与按榛子岭成果用面积比推求相差不多，设计成果是合理的。102公路桥处控制面积与张家楼子水文站相差不多，采用张家楼子计算成果按面积比法计算是合理的。

榛子岭水库二级电站至各控制断面区间的设计洪水成果与榛子岭二级电站至张家楼子水文站区间成果按面积比进行比较，相差不多，设计成果是合理的。

根据辽宁省水利水电勘察设计研究院榛子岭水库除险加固报告可知，坝址处洪水汇流历时7.76h，洪水预见期为2-3h，水库的调蓄作用明显。在分析设计洪区组成时，将各区段设计的洪水过程线与同频错峰的榛岭水库泄洪过程线相结合，计算各控制区段的最大组合洪峰流量，计算结果合理[8-10]。

5 结 语

由于凡河的防洪基础设施薄弱、河道断面萎缩，对沿河乡镇的防洪安全构成了严重的威胁。该地区长期以来受凡河洪水的影响，防洪问题突出，洪涝灾害遏制了区域经济的持续发展，随着凡河下游新区段防洪体系的初具规模，凡河中上游和辽河回水段防洪工程的兴建，对该区域洪水组成进行分析，它可以确保整个防洪系统的形成和提高该流域的防汛抗灾害能力。因此，无论从地区经济发展需要还是从各行业对防洪的要求来看工程建设都势在必行。