大青河站設計洪水計算及防洪分析

托合塔爾汗·東糧拜

（阿勒泰水文水資源勘測局 新疆 阿勒泰 836500）

我國的水文事業起步較晚，發展亦較為緩慢，大部分水電站均為建國后才成立，水文資料相對短缺，不能滿足相關水文計算的需要，在具體計算過程中可以考慮歷史洪水進行水文頻率計算，這樣可以大大提高樣本的代表性及計算的準確性。

1 概述

大青河徑流的主要來源是降雨和季節性積雪消融補給，因此，洪水成因也主要是夏季暴雨和季節性積雪消融形成；地下水雖占徑流組成的比重不小，但其對徑流補給相對穩定，不足以形成洪水。暴雨是誘發洪水災害的常見原因之一，暴雨洪水是引起水利工程破壞失事的主要自然力量，所以對大青河洪水進行科學設計與估計，是保障該地區防洪安全和相關工程安全的重要前提。理論界將自然現象分為確定和不確定兩種，確定現象是可以根據初始狀態準確推測出期未來狀態與發展趨勢，而不確定現象則是不能推測出其未來狀態和發展趨勢的現象。而流域洪水雖然隨時間在不斷發生著變化，但是根據一定時空分布的降雨經過產匯流形成流域出口斷面流量或者水位線會隨著時間的推移而發生規律性的變化，即形成洪水過程線或者是洪水時間序列，所以洪水變化是一種確定性現象。但是這種確定性現象只是我們在理論上的分析，實際上由于缺乏其影響因子的相關數據資料，所以它們之間的函數關系至今無法得到準確表示，故而只能將其視為一種不確定現象。

大青河洪水從成因和發生時間上可以分為：春季末期或夏季初期的季節性融雪型洪水，夏季暴雨型洪水，降雨、融雪混合型洪水。融雪型洪水多發生在5月～6月，中、低山區積雪隨著氣溫的逐漸升高，加速消融，形成融雪型洪水，這種洪水根據現有資料統計占全部洪水發生頻率的61%；暴雨型洪水一般出現在6月～7月，大青河暴雨迅速形成洪水，在降雨集中的季節形成暴雨型洪水；降雨、融雪混合型洪水在大青河上也偶爾發生，但機率極小，而且主要發生在6月。從以上分析可看出融雪型洪水占全部洪水發生頻率最大，因此可以認為大青河的洪水類型屬于季節性融雪型洪水。

大青河又稱大青格里河，位于新疆清河縣北部。發源于阿爾泰山北麓的布爾根大坂、查干郭勒一帶，由高山冰雪融化雨水及泉水匯集而成。河流南北走向，全長92km，流域面積10702km2，年凈流量為5.05億m3。大青河在喬什尕吐別克與小青河匯合。平水期水面寬47m，水深1.1m，流速1.8m/s，淺灘處大部分河段人蓄可徒步。5月上旬至6月下旬為洪水期，11月中旬至來年4月上旬為封凍期，2月份冰厚度為0.9m～1.5m。河床結構多為礫石，兩岸植被以草木、楊、柳、樺樹及少數的松樹為主。系常年性河流，河流兩岸多山谷。

表1 大青河站多年平均氣象資料統計表

表2 大青河站最大24h降水頻率計算成果表

表3 大青河站洪峰流量綜合頻率參數表

表4 大青河站設計洪峰流量成果表

2 設計洪水計算及防洪分析

2.1 洪水特點

大青河洪水的發生時間集中于夏季5月～8月間，經分析，有三種洪水類型：融雪型洪水、暴雨洪水和暴雨融雪混合型洪水。前者與積雪氣溫相對應，其洪峰量級（無準確數據）相對較小；后者系融雪洪水與暴雨型洪水疊加而成，具有峰高量小歷時短的特點。

2.2 設計洪水計算及防洪分析

2.2.1 設計洪水計算

根據綜合頻率參數，依據對1969年、1999年、2002年三次調查洪水成果進而推求大青河站各頻率設計洪峰流量，計算公式如下：

式中，Qm調——調查洪水洪峰流量；

K調——調查洪水模比系數；

Qm——洪峰流量均值；

Qmp——設計洪峰流量；

Kp——頻率為P的洪峰流量模比系數。

代入上式大青河站各頻率設計洪峰流量，結果如表。

2.2.2 設計洪水流量計算

根據工程規模，其洪水為20年一遇設計，100年一遇校核，故洪水流量為：P=5%時Q設=149m3/s；P=1%時Q校=295m3/s。

2.3 防洪分析

（1）沙泥多克洛洪溝洪水的影響

由于該處無水文站又沒有多年實測水文資料，無法推求準確的洪峰流量。因此，在勘測設計過程中，采用實測洪溝斷面及洪痕高程推求出洪溝流量Q=40m3/s。在汛期，洪溝全部水量（洪水和泉水）通過溢流泄洪堰下泄大青河下游河床（在保爾水庫上游約3.0km范圍內下切，相對位置較低），而水庫大壩位于大青河下游河床右側Ⅲ級階地上，屬引水注入式水庫，相對位置較高，因此沙泥多克洛洪溝洪水對水庫無影響。

（2）蓄木朗渠洪水對保爾水庫的影響

因蓄木朗渠斷面面積小，洪水期只有少量的積水進入蓄木朗渠，對水庫影響較小。

（3）大青河洪水的影響

由于在該河上已建成了鐵熱克塔引水樞紐渠首，大青河洪水在汛期通過鐵熱克塔引水樞紐中部30m寬的溢流泄洪堰下泄大青河下游河床（在水庫上游約5.0km范圍內下切，相對位置較低），而水庫大壩位于大青河下游河床右側Ⅲ級階地上，屬引水注入式水庫，相對位置較高，因此大青河洪水對水庫無影響，故本次設計不做洪水分析計算。

（4）水庫東部山區洪水的影響

根據現場調查和庫區實測地形圖，水庫東部山區離庫盤較近。區域內出現暴雨之時，由于山體不高、區域不大，在區域內形成的暴雨洪水對水庫不會造成威脅。因此，本次設計中不考慮山前洪水對水庫的影響。

3 結語

目前大青河水庫有最大放水量為5.3m3/s的放水涵閘一座，因水庫引水量少（共1.8m3/s），放水閘放水能力較大，萬一出現險情，這座放水閘開啟泄水，立即降低水庫水位，能有效地避免險情的發生。從水庫放水閘放水能力方面考慮，水庫大壩防洪也是安全的。※

[1]梁祖武.南流江合浦城區河段防洪設計洪水分析[J].紅水河,2010（05）.

[2]劉廣成，張新，狄方洪.拉林河蔡家溝防洪斷面（水文站）防汛特征水位分析計算[J].黑龍江水利科技，2012（01）.

[3]芮孝芳，張超.論設計洪水計算[J].水利水電科技進展,2014（01）.