黑龍江省拜泉縣新義水庫設計洪水推求

馬海燕，周 圣，吳海燕

(1 齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾161006;2 黑龍江省中部引嫩工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾161000)

1 流域概況

新義水庫位于拜泉縣長春鎮(zhèn)新義村，在烏裕爾河一級支流寶泉河上游，控制流域面積5.30 km2。流域內主要為丘陵漫崗區(qū)，壩址上下游均以耕地為主，流域內水土流失不顯著。

本流域屬大陸性寒溫帶季風性氣候，寒暑變化顯著。春季多風少雨干旱，夏季溫熱短促，酷熱多雨，秋季低溫早霜，冬季嚴寒漫長。根據拜泉縣氣象站氣象資料統(tǒng)計，多年平均氣溫1.28 ℃左右。極端氣溫最高37.8 ℃，最低－39.6 ℃，日照時數2 175 ～2 717 h，無霜期平均為122 d。年降雨量420 ～600 mm，多年平均降雨量為485 mm，多集中在7—9月份，約占全年降雨量的70%～80%。蒸發(fā)量為600 ～800 mm，一般最大蒸發(fā)量出現(xiàn)在最大降雨量的前2 個月，多春旱。多年平均最大風速可達19.0 m/s。

2 水文基本資料

新義水庫屬于小(2)型水庫，集水面積僅為5.30 km2，流域內沒有其它水文觀測資料，附近流域有水文站為友愛站和克山站。

友愛水文站控制面積為253 km2，共有1981—2005 年實測流量資料。克山水文站控制面積為13.1 km2，共有1961—1988 年28 a 水文觀測資料。歷年水文資料均嚴格按“水文規(guī)范”要求進行整編，測站精度較高，基本資料可靠［1］。

3 單站設計洪水

克山站作為本地區(qū)唯一的小面積試驗站，可以作為本次洪水計算比擬站，而友愛站雖不屬于克拜地區(qū)，但位置、地形、氣候均接近克拜地區(qū)，流域下墊面情況基本一致，相比雙河站集水面積更接近項目要求，因此本次洪水計算采用友愛站作為參證站。

友愛站實測大洪水年份為1994 年和1991 年，實測洪峰流量分別為230 m3/s和196 m3/s。1966 年安達閉流區(qū)規(guī)劃時曾對明青坡地坡水進行了洪水調查，調查到的洪水有1917、1932 和1945 年，1917 年洪水不能定量。友愛站無調查資料，利用明青坡地調查成果繪制1932 年、1945 年洪水地區(qū)綜合Qm ～F關系線，以友愛站集水面積插補其洪峰流量，插補后的流量值均＜實測系列的前4 位洪水，對設計洪水影響不大，考慮其重現(xiàn)期難以確定，故不予采用。根據洪水調查資料分析，1994 年洪水位1917 年以來的首位洪水，因此洪水重現(xiàn)期計算至2005 年為89 年。

克山站在所收集的流量資料中，有兩個特大值——1957 年、1945 年。其中，1957 年洪水是克山縣有記載以來所發(fā)生的最大洪水，1945 年洪水為第2 位。在《克山縣志》中記載:“1957 年7 月15 日，狂風暴雨夾帶冰雹襲擊克山縣城，1 小時40 分即集中降水200.7 mm，東、西大溝洪水泛濫，沿岸房屋被沖毀，人畜被卷走，鐵路中斷。縣城內有441 戶居民受災，死亡27 人，失蹤12 人，房屋倒塌292 間，損失資財折合人民幣共計16.3 萬元。農村有21 個鄉(xiāng)70 個合作社受災，受害居民15 761戶，死亡10 人，水淹耕地近1.27 萬hm2。”根據縣志記載情況可見1957 年洪水之大。

另據《克山縣東大溝整治工程設計書》中敘述1945 年洪水也較大，其調查洪峰值為288 m3/s，據調查實測系列資料中除了1987 年的137 m3/s的大洪水外，撤站至今并沒有發(fā)生大洪水，考慮到克山站作為本次水庫流域比擬站，1957 年、1945 年如此稀遇的特大洪水且為調查值，不宜直接移用，所以僅對實測系列中的1987 年大洪水進行特大值處理，根據縣志記載1987 年洪水為1915 年以來的第3 位，重現(xiàn)期按P=3/99 計算。

根據友愛、克山站洪水實測資料，按年最大值獨立選樣原則，統(tǒng)計出該站洪峰流量樣本系列，計算洪水特征值系列的經驗頻率，按規(guī)范要求采用P－Ⅲ型曲線，分析其統(tǒng)計參數，并以大、中洪水的經驗點據與理論曲線擬合較好為原則進行適線，確定各站設計洪水參數，設計洪水成果見表1。

表1 單站最大洪峰、洪量成果表

4 水庫設計洪水

本次水庫設計洪水按3 種方法推求復核:

1)圖集法推求設計洪水。

2)參證站參數修正法推求設計洪水。

3)水文比擬法推求設計洪水。

4.1 查圖集等值線圖法推求設計洪水

根據1996 年版《黑龍江省水文圖集》中的洪水參數等值線圖查得水庫集水面積重心處的洪水參數Cp、B1、B3及相應的Cv 值，用查得的洪水參數推求水庫設計洪水，成果見表2。

表2 新義水庫設計洪水成果表(圖集法)

4.2 參證站洪水參數修正法推求設計洪水

對友愛站洪峰、洪量系列進行頻率分析，利用P－Ⅲ型曲線適線，計算相應的洪水參數。成果見表3:

表3 友愛站設計洪水成果表

根據1996 年版《黑龍江省水文圖集》中洪水參數等值線圖，利用友愛站和新義水庫在等值線圖上的梯度把友愛站設計洪水參數修正到新義水庫壩址，根據修正后的參數，推求工程地點設計洪水，參數修正見表4，設計洪水成果見表5。

表4 洪水修正參數表

表5 新義水庫設計洪水成果表(參證站參數修正法)

4.3 水文比擬法推求設計洪水

克山站為本地區(qū)唯一的1 個小面積徑流試驗站，流域面積接近水庫集水面積，因此收集克山站的實測洪水資料，統(tǒng)計其年最大洪峰流量、最大1 d洪量、最大3 d洪量，利用面積指數比換算到水庫斷面上，采用P—Ⅲ型曲線適線計算其洪水成果，考慮克山歷史調查洪水資料特別是1957 年大洪水屬于全國罕見特大洪水，具有一定偶然性，因此本次水文比擬法僅轉換實測洪水資料，不考慮歷史洪水調查資料。具體成果見表6:

表6 新義水庫設計洪水成果表(水文比擬法)

5 成果對比分析

對上述3 種方法推求設計洪水成果進行對比，成果見表7。

表7 新義水庫設計洪水成果比較表

3 種計算方法形成比較明顯的梯度變化特性:

1)水文比擬法所依據的克山站集水面積為13.1 km2，水文比擬法推求的設計洪水成果明顯偏大。

2)圖集等值線繪圖中依據的水文站僅有5 個水文站集水面積＜100 km2，其中5 個均分布在松花江中游附近，81%的水文站＞1 000 km2。

3)參證站參數修正法所依據的友愛水文站集水面積為253 km2，隨著集水面積的減小，流域調蓄作用下降，計算出的洪峰明顯加大。克山站實測系列洪峰最大值為137 m3/s，發(fā)生在1987 年8 月20 日，相當于30 a一遇設計洪峰，因此利用此次實測洪水過程線，采用同頻率倍比法計算設計洪水過程線。成果見圖1。

圖1 新義水庫設計洪水過程線圖

克山水文站反應的洪水特性更接近本地區(qū)小流域的實際情況，也符合克拜地區(qū)小流域洪水普遍大于圖集計算得洪水的實際情況，即洪峰流量大、洪量小、洪水歷時短的洪水特點，綜上所述流域面積＜20 km2的小(2)型水庫設計洪水成果建議采用本次水文比擬法計算的成果。

［1］伍峰，胡建虎.三教寺水庫設計洪水推求合理性分析［J］.黑龍江水利科技，2012(03):99－101.