六股河设计洪峰流量与施工期设计洪水研究

高永军

（辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003）

1 概况

六股河位于辽宁省兴城，全长162 km，以青山水库为界，水库以上左右岸均为建昌县界域；水库以下左岸多数为兴城界域，少数为绥中县界域；水库以下右岸多数为绥中县界域，少数为兴城界域。六股河主要支流包括黑水河、王宝河、马道子河及八家子河。六股河兴城（小蛇山—药王庙段）防洪治理工程建设范围为青山水库坝下至入海口左岸兴城管理段，河道全长51.3 km。马道子河中游有马道子水库，建于1961年，水库控制面积62 km2，总库容0.133 亿m3；王宝河中游有龙屯水库，建于1976年，水库控制面积214 km2，总库容1.15亿m3。六股河流域特性，详见表1。

表1 六股河流域特性

2 暴雨洪水特性

六股河流域强降雨主要影响天气系统有华北气旋、高空槽、台风等，比如1963年7月19日出现的暴雨，其天气是由于高空槽系统引起的，最大3 d 雨量为552 mm，降水量大于300 mm 笼罩面积为6600 km2；1959年7月20日由华北气旋引起强降雨，最大3 d雨量为480 mm，降水量大于393 mm 笼罩面积为5000 km2。1930、1963年等暴雨中心在大、小凌河流域，使得六股河干流前白水站以上洪水较大。

3 水文基本资料

六股河流域现有水文站有6 处，分别为绥中、前白水、平山、杨树湾、药王庙和山咀站。

绥中站水文资料系列较长，为1934年11月—1945年6月、1950年3月至今。绥中站观测断面位于兴城东辛庄镇林屯村，东经120°22′，北纬40°21′，集水面积3008 km2，1960—1962年曾改名为林家屯水文站，但基本水尺断面位置未变。

前白水站设立于1964年6月，观测系列为1971年6月至今，于2008年1月1日上迁5.5 km，更名为平山站。前白水站观测断面位于辽宁绥中县宽帮镇大栗村，东经120°08′，北纬40°36′，集水面积1496 km2。

平山站设立于2008年1月，于2015年1月撤销，观测断面位于辽宁兴城三道沟乡西门村，东经120°07′，北纬40°37′，集水面积1401 km2。

杨树湾站设立于2015年1月，观测断面位于辽宁建昌县杨树湾子乡杨树湾子村，东经120°03′，北纬40°40′，集水面积844 km2。

此外，药王庙、山咀两站因观测年限短或者集水面积小，未对其进行审查。

流域内现有20 处雨量站，考虑工程起始位置、河长比降、流域汇流等情况，分别对工程起始断面、支流汇入口断面等6 个断面的设计洪峰流量进行计算。

4 设计洪水计算

4.1 历史洪水及其重现期分析

4.1.1 历史洪水调查概况

六股河流域分别于1958、1971、1980年进行过3次历史洪水调查，调查了药王庙、山咀子、马道子、前白水、龙屯、绥中共6个河段。六股河流域历史洪水序列及洪峰调查结果，详见表2。

表2 六股河流域历史洪水采用成果

4.1.2 洪水重现期的确定

1849年洪水，由于年代久远，本流域没有调查到该年洪水，而小凌河的乌金塘河段调查到该年洪水，定为150 a（1849—1998年）的第一位。有关该年洪水大、小凌河流域的文献记载如下：大凌河暴涨为灾（《义县志》），小凌河暴涨为灾，庐舍漂没，人畜多溺（《锦县志》）。六股河流域右侧的滦河该年洪水文献记载如下：乐亭“夏六月大雨连旬，滦河溢”；迁安“夏六月大水入城”；滦县“夏六月大雨连旬，滦河大溢，平地水深五尺至丈余”。与六股河流域临近的流域都发生了特大洪水，可以断定属于同一天气系统的六股河流域也发生了特大洪水。

1886年洪水调查访问情况如下：大凌河建昌（宫山咀水库）的陈义才听老人说1886年洪水最大。1930年洪水调查访问情况如下：六股河药王庙的郭庆才听老人说1930年水仅小于清光绪八年（1886年）洪水。历史文献记载如下：义县“八月十四日至十九日大雨连绵，墙倒屋塌，凌河暴涨，泛下人畜濒多”；锦县“八月霪雨为灾，七日夜不止，坏墙屋无计，凌河水溢”。与六股河流域右侧临近的滦河流域的滦县“滦河溢，平地水深丈余，濒河田庐漂没殆尽，奔涛入城，巷皆舟楫”。六股河流域周围的滦河、大小凌河都有特大洪水记载，六股河上游的药王庙也有大洪水，可推断属于同一天气系统的六股河也发生了特大洪水。

根据以上分析，1849年以来六股河流域的主要洪水已经基本查明。因此，考虑到1930年洪水是160 a来第二大洪水，即可判定其为80 a一遇洪水。

4.2 绥中站、前白水站天然设计洪水

经资料审查、插补延长后，绥中站和前白水站均具有1954—2021年68 a 连续资料，数据系列较长，符合规范要求。其设计洪水成果，详见表3。

表3 绥中站和前白水站天然设计洪峰流量

将2008—2021年洪峰流量点绘到两站洪峰频率曲线图上，如图1—2所示。

图2 前白水站洪峰频率曲线

由图1—2 可以看出，除2012年外，其余年份洪峰流量较小，均低于5 a 一遇重现期，延长的资料对原成果不会有影响；六股河流域2012年8月4日发生较大洪水，绥中站最大洪峰3600 m3/s，介于5～10 a一遇设计洪峰，故初步认为该年洪水超过5 a一遇但不足10 a 一遇；平山站最大洪峰2720 m3/s，略超前白水站10 a 一遇设计洪峰，可近似认为其为10 a一遇洪水，延长资料不会改变频率曲线形状，对原成果不会有影响[1，2]。

因此，本次初设依然采用《辽宁葫芦岛市青山水库工程初步设计报告》中六股河流域绥中站和前白水站天然设计洪水成果。

4.3 青山水库建成后绥中站设计洪水地区组成

青山水库建成后绥中站设计洪水地区组成采用《辽宁葫芦岛市青山水库工程初步设计报告》中成果。

4.3.1 地区洪水组成及典型洪水选择

绥中站设计洪水地区组成采用典型年法，洪水典型的选择考虑了以下2 种情况：①青山水库以上区间为暴雨中心，典型年份为1977、1998年；②青山水库以下区间为暴雨中心，有4 个典型的年份，即1964年7月、1964年8月、1969和1975年。

4.3.2 青山水库洪水调节计算

根据《辽宁葫芦岛市青山水库工程初步设计报告》，青山水库洪水调节计算成果详见表4。

表4 青山水库洪水调节计算成果m3/s

4.3.3 绥中站设计洪水地区组成

采用青山水库洪水调节计算成果，根据水库调度运行条件和青山水库防洪调度运行模式[3，4]，对区域洪水调节计算，其成果详见表5。

表5 绥中站设计洪水地区组成成果m3/s

4.4 各控制断面设计洪峰流量计算

各控制断面设计洪峰流量由相同频率的绥中站组合设计流量和青山水库设计放流与各自集水面积构成直线关系计算，如图3 所示。各控制断面组合设计洪峰流量按集水面积进行直线内插推求[5，6]，成果详见表6。

图3 青山水库—绥中站区间设计流量面积关系

表6 各断面设计洪峰流量计算成果

4.5 施工期设计洪水

根据施工要求和汛期特点，施工期为9—12月。施工期洪水以绥中站作为参证站进行频率计算分析，采用水文比拟法推求各断面的分期设计洪水（各断面集水面积扣除青山水库以上控制面积），同时加上青山水库同时段最大水库放流量。绥中站施工期洪水成果采用青山水库建成前非汛期实测洪峰资料，可以满足施工期洪水计算要求。绥中站施工期洪水计算成果，详见表7。

表7 绥中站施工期洪水计算成果

根据《辽宁葫芦岛市青山水库工程初步设计报告》中年径流调节计算出库流量（包括环境、下游农业供水及非汛期弃水）可知，青山水库汛后（9月中旬—12月底）出库流量最大值为61.5 m3/s。各断面分阶段设计的洪水计算成果，详见表8。

表8 各断面分期洪水计算成果

5 结语

六股河青山水库以下并非完全兴城、绥中县界河，左岸有较长一部分岸线为绥中界域，该区域能够形成单独防洪保护区，不存在上下游衔接问题。通过设计洪水计算，为该河道治理提供了科学依据。治理后该河道防洪标准得以提高，一旦发生设计洪水，可以保障区域内人民生命财产安全，为当地创造良好的生活生产环境发挥了重要作用。