通遼市南部山區常用頻率洪水地區綜合公式的編制

劉艷紅，馬飛華，魏雪瑩，丁曉威

（1.通遼市水利規劃設計研究院，內蒙古通遼028000；

2.通遼市科爾沁左翼后旗水利勘測設計隊，內蒙古通遼028000）

通遼市南部山區常用頻率洪水地區綜合公式的編制

劉艷紅1，馬飛華1，魏雪瑩1，丁曉威2

（1.通遼市水利規劃設計研究院，內蒙古通遼028000；

2.通遼市科爾沁左翼后旗水利勘測設計隊，內蒙古通遼028000）

文章通過利用水文站點資料和已經批復的水利工程水文成果，計算得出的洪水成果，建立本區域站點流域面積～洪峰/洪量關系曲線，編制各個頻率下的洪水地區綜合經驗公式。該成果通過已有洪水觀測資料檢驗，證明復核當地實際觀測成果，精度較高，為該地區今后的水文計算提供了簡便的方法，可在該地區推廣應用。

柳河流域；牤牛河流域；洪峰；洪量；誤差

D OI：10.3969/j.i s s n.1008_1305.2015.06.020

1 研究區暴雨洪水

1.1 南部山區暴雨洪水總體特征

通遼市位于內蒙古自治區東部，總土地面積為59835km2，其中山區面積為18624km2，中部平原面積為19750km2，平原區面積坨沼為21161km2。南部山區跨越牤牛河和柳河兩個流域，屬于黃土丘陵區，是國家水土流失重點治理區，南部山區總面積為4420km2。

柳河流域和牤牛河流域的洪水主要是由暴雨形成的，形成暴雨的主要天氣系統有華北低壓、渤海氣旋、臺風和冷鋒等。受海洋季風影響，暴雨洪水均發生在每年6～9月，區域內大洪水主要集中在7～8月。洪水多為單峰型，個別年份有雙峰出現。該地區受西北冷渦的影響，易形成局部暴雨，其特點是暴雨強度大，歷時短，暴雨主要在1日內，最大1日降雨量約占3日降雨量的70%。洪水過程峰型為尖瘦型，主峰靠前，一次洪水過程一般為3日，且洪水含沙量大。

根據《遼河流域水文年鑒》（1959～1985年，1987～1996年）實測洪水資料統計，洪水從起漲到峰頂在12h左右，洪峰滯時約1h，洪峰退水歷時略長，在60h左右。一次洪水歷時3天，主要洪量集中在24h以內，多年平均1日洪量W1占3日洪量W3的75～89%。通遼市南部山區站點洪量比例關系見表1。

表1 南部山區洪量比例關系（P=1%）表

1.2 歷史洪水調查及重現期的確定

1973年6月吉林省水利勘測設計院《牤牛河流域水利規劃報告》中指出，牤牛河1949年發生了自1923年以來較大的洪水，洪水重現期為50年。經調查1949年六合成站洪峰流量為8140m3/s，迷離營子站洪峰流量為14400m3/s。該論文資料年限順延到2011年，洪水重現期為90年。

1963年柳河流域發生了全流域性的大洪水，三大支流中扣河子石門子水文站，養畜牧河三家子水文站，鐵牛河白廟子水文站最大洪峰及1日洪量見表2。

表2 柳河各站1963年洪水情況表

1993年遼寧省水利水電勘測設計院完成的《柳河流域規劃水文分析報告》中對上述三站均進行了歷史洪水調查，并且確定了上述各站1963年洪水的重現期，其中石門子站為128年，三家子站為43年，白廟子站1963年洪水未做特大值處理。上述三站洪水重現期的計算是以1989年為基準的，根據本次設計收集到的上述三站1957～2007年實測洪水資料，1963年洪水仍為各站首位，因此，將各站洪水重現期順延至今，見表3。

表3 柳河各站1963年洪水重現期

2 單站洪峰，洪量洪水參數計算

用實測洪峰、洪量加入歷史洪水的系列，依據《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL 44_2006）按不連序系列進行頻率計算，其經驗頻率的計算公式為：

特大洪水經驗頻率：

式中：N為歷史洪水調查考證期，年；M為特大洪水序位；a為特大洪水個數；PM為第M項特大洪水經驗頻率。

實測洪水系列的經驗頻率：

式中：N為重現期，（年）；a為特大洪水項數；n為實測洪水系列年數；L為實測洪水系列中提取特大洪水項數；m為實測洪水的序位。

統計參數采用矩法初步估算統計參數，用適線法調整初步估算的統計參數，各站設計洪水計算成果見表4。

表4 通遼市南部山區水庫除險加固成果表（已批復）

石門子站、白廟子站和三家子站采用1957～2013年系列成果，鬧得海水庫采用建庫至2013年實測資料，其余站點的成果為已經批復的水文成果，各站洪水計算成果見表5。

表5 通遼市南部山區各個站點洪水成果表

續表5

3 設計洪水區域綜合公式

通遼市南部山區柳河流域上的三家子站、石門子站、白廟子站、鬧得海水庫、石灰窯、平房水庫、漠河溝水庫、小南京洼水庫以及牤牛河流域的六合成站、迷力營子站和崗崗水庫等站點的常用頻率下的洪峰，最大1日洪量，在雙對數紙上分別點繪洪峰，最大1日洪量與各站流域面積的關系，在雙對數紙上定出該地區的洪峰均值，最大1日與流域面積的地區綜合關系線，求得地區綜合關系式。從而得到通遼市南部山區各種頻率洪峰和洪量地區洪水綜合關系式，即：

式中：Q為洪峰流量，m3/s；W為洪量，104m3；A為設計洪峰折算系數；B為設計洪量折算系數；n為面積指數；F為流域面積，km2。公式中各參數計算結果見表6。

表6 通遼市南部山區地區洪水綜合關系參數表

4 研究成果在實踐中的檢驗

2011年7月20日通遼市普降大雨，收集到南部山區部分水庫庫容變化資料。采用同頻率暴雨產生同頻率洪水的推算相應水庫站點的理論洪水成果，實測洪水成果和理論洪水成果對比，見表7。

表7 2011年7月通遼市南部山區部分水庫實測成果與推算成果對比表

根據表7可知，大部分站點的理論計算洪水量與實際產生的洪水量的誤差在3.59～5.06%之間。對于道老都水庫和石碑水庫的誤差較大，分析其原因有2點：（1）該水庫利用泄水建筑物泄水，在降雨過程中，水庫的泄水建筑物開始調度運行，使得降雨產生的洪水量與實際庫容增量的差值較大。（2）道老杜水庫壩址以上的植被覆蓋率較柳河流域其他地區低，但是壩址以上主要為坨甸相見區域，降雨產生的洪水前期入滲至地面以下，大都已補給地下水。

5 結論

（1）本文建立的通遼市南部山區地區洪水綜合關系式較適合該地區小型水庫的洪水計算。300年一遇洪水計算公式Qm=42.2F0.62，W1=22.3F0.84；200年一遇洪水計算公式Qm=38.5F0.62，W1= 18.2F0.84；100年一遇洪水計算公式Qm= 28.12F0.62，W1=15.07F0.84；50年一遇洪水計算公式Qm=25.78F0.62，W1=12.55F0.84；30年一遇洪水計算公式Qm=25.5F0.62，W1=10.4F0.84；20年一遇洪水計算公式Qm=24.1F0.62，W1=9.9F0.84；10年一遇洪水計算公式Qm=10.75F0.62，W1=5.92F0.84。

（2）通過實測檢驗暴雨產生的理論洪水量與實際洪水量間的誤差小于10%，比較符合當地實際，該成果適用于黃土丘陵山區。根據實測暴雨檢驗成果，建議適當考慮植被的影響，在本公式計算成果的基礎上，中小洪水折減3～5%。

（3）建議在黃土丘陵山區，植被覆蓋率在30～60%的地區推廣應用。該公式能為通遼市南部山區中小流域治理和中小型水庫水文計算提供很大的方便。

［1］水利部東北勘測設計研究院，柳河流域規劃水文分析報告［R］.長春.2000.

［2］劉艷紅.巴爾敦溝水庫初步設計報告［R］.通遼.2008.

［3］劉志強，劉艷紅.嘎海山水庫初步設計水文分析報告［R］.通遼.2014.

［4］李娜偉，葉建新.鬧得海水庫水沙規律分析［J］.水利規劃與設計，2013（08）：18_19.

［5］吉林省水利勘測設計院，牤牛河流域水利規劃報告［R］.長春.1999.

［6］李淑萍.牤牛河水庫初步設計報告［R］.通遼.2007.

［7］劉東升.漠河溝水庫初步設計報告［R］.通遼.2006.

［8］馬立新，紅旗水庫初步設計報告［R］.通遼.2005

［9］劉艷紅，臥牛山水庫初步設計水文分析報告［R］.通遼.2007.

T V 122

B

1008_1305（2015）06_0049_04

劉艷紅（1981年—），女，工程師。