遼河干流遼中段(本遼遼環(huán)線)生態(tài)蓄水工程水文計(jì)算分析

張　垚

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110003)

遼河干流遼中段(本遼遼環(huán)線)生態(tài)蓄水工程水文計(jì)算分析

張垚

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110003)

摘要：通過(guò)實(shí)施遼河流域污染源頭治理、支流口濕地工程、垃圾處理、干流生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)四大治理工程，確保遼河干流水質(zhì)按21項(xiàng)全指標(biāo)考核達(dá)到國(guó)家規(guī)定的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。文章就遼河干流中段生態(tài)蓄水工程水文計(jì)算情況進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，為工程實(shí)施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：遼河干流；本遼遼；水文；洪水分析

1流域概況

遼河上已建成的大型水庫(kù)有西遼河的洪山水庫(kù)、東遼河二龍山水庫(kù)、遼河干流左側(cè)支流上的清河水庫(kù)、南城子水庫(kù)、柴河水庫(kù)、榛子嶺水庫(kù)、遼河右側(cè)支流柳河上的鬧德海水庫(kù)，以及遼河干流的石佛寺水庫(kù)。

本遼遼橡膠壩壩址距遼中水文站較近，遼中水文站設(shè)立于1987年1月，集水面積為136 277 km2，有1987—2007年流量資料，資料系列可以滿足橡膠壩設(shè)計(jì)要求，可以作為設(shè)計(jì)參考站。

2徑流分析

遼河流域徑流補(bǔ)給主要來(lái)自降水，多年平均徑流深等值線圖與年平均降水量的分布是一致的，也是從東南向西北遞減，年徑流量年際變化較大，徑流的年內(nèi)分配極不均勻，從多年平均徑流量年內(nèi)分配看，各站7、8兩月進(jìn)入汛期，所占比重較大，1、2兩月進(jìn)入枯水期終端，所占比重較小，與年降雨量年內(nèi)分配相適應(yīng)[1]。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)遼中水文站實(shí)測(cè)流量資料，多年平均徑流量為27.3億m3，年內(nèi)徑流分配不均，多集中在7—9月，約占全年徑流量的63.4%，多年平均徑流量月分配見(jiàn)表1，多年平均流量及平均最大流量分月成果見(jiàn)表2、表3。

表1　多年實(shí)測(cè)平均徑流量月分配表　 108 m3

表2　多年實(shí)測(cè)平均流量分月成果表 　m3/s

表3　多年實(shí)測(cè)平均最大流量分月成果表 　m3/s

3流量歷時(shí)保證率計(jì)算

根據(jù)遼中站實(shí)測(cè)4—6月、9—11月徑流量系列進(jìn)行保證率計(jì)算，采用經(jīng)驗(yàn)頻率排頻，選取與50%、75%頻率對(duì)應(yīng)的月徑流量相近的年份作為典型年，由典型年的4—6月、9—11月實(shí)測(cè)逐日流量資料繪制流量歷時(shí)保證率圖[2]。

由流量歷時(shí)保證率圖得到各保證率日平均流量成果，見(jiàn)表4。

表4　各保證率日平均流量成果表 　m3/s

因朱家房站與遼中站相近，根據(jù)朱家房站實(shí)測(cè)資料，以1983年與2009年為典型年，選用這兩個(gè)年份接近于75%頻率的實(shí)測(cè)資料與遼中站相對(duì)比。朱家房站1983年(P=74.2%)流量成果及2009年(P=77.4%)流量成果見(jiàn)表5及表6。

表5　朱家房站1983年流量成果表 　m3/s

表6　朱家房站2009年流量成果表 　 m3/s

4設(shè)計(jì)洪水分析

石佛寺水庫(kù)建成后，石佛寺以下的遼河干流設(shè)計(jì)洪水可根據(jù)其放流成果進(jìn)行推求。

(1)遼河干流洪水特征

遼河干流洪水主要來(lái)源于石佛寺以上區(qū)間的清河、柴河、范河等山丘區(qū)河流，石佛寺以上的干流洪峰流量具有沿程遞增的特征。由于石佛寺以上洪水與下游秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等支流洪水基本不遭遇，加之河道對(duì)洪水的調(diào)蓄作用，石佛寺以下遼河干流洪峰流量具有沿程遞減的特征[3]。

(2)石佛寺設(shè)計(jì)洪水

石佛寺站設(shè)計(jì)洪水做過(guò)數(shù)次詳細(xì)分析，由于石佛寺站資料較短，因此采用了下游馬虎山站的實(shí)測(cè)資料，并進(jìn)行了插補(bǔ)延長(zhǎng)。主要的三個(gè)階段為：1992年完成的《石佛寺水庫(kù)可行性研究——水文分析》報(bào)告，資料采用到1986年，該成果于1993年4月經(jīng)水利部水規(guī)總院審查通過(guò)；2000年，遼寧省完成了《遼河流域防洪規(guī)劃》的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，資料延長(zhǎng)到1996年，洪水計(jì)算成果與上階段比較接近；在2010年完成的《遼河流域防洪影響評(píng)價(jià)》報(bào)告中將資料延長(zhǎng)至2002年，分析的洪水成果與前兩次成果比較，設(shè)計(jì)洪水成果比前兩次略小一些。為保持成果的一致性，最終依然采用《石佛寺水庫(kù)可行性研究——水文分析》報(bào)告中成果。2002—2011年，遼河未出現(xiàn)大洪水，因此本次不再延長(zhǎng)洪水系列進(jìn)行計(jì)算，仍采用原成果[4]。

石佛寺設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表7。

表7　石佛寺站設(shè)計(jì)洪水成果表

(3)石佛寺設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成

根據(jù)歷史洪水調(diào)查資料及實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，西遼河洪水與遼河洪水不遭遇，東遼河、招蘇臺(tái)河與清河、柴河、范河三河基本不遭遇，因此石佛寺以上洪水主要來(lái)自清河、柴河、范河，上述三河上分別建有南城子、清河、柴河、榛子嶺四座大型水庫(kù)，則石佛寺洪水是由四大水庫(kù)調(diào)節(jié)后的洪水與水庫(kù)至石佛寺區(qū)間洪水組合而成。

以石佛寺為控制站，將四座水庫(kù)和水庫(kù)-石佛寺區(qū)間作為五個(gè)分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成計(jì)算，采用典型年法進(jìn)行洪水過(guò)程放大、同頻率組成法進(jìn)行洪水地區(qū)組成。經(jīng)分析，以1953年為典型年，以四大水庫(kù)-石佛寺區(qū)間設(shè)計(jì)四大水庫(kù)相應(yīng)的組合情況，設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成成果見(jiàn)表8。

表8　石佛寺設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成成果表

(4)石佛寺的組合設(shè)計(jì)流量

根據(jù)石佛寺設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成成果，按上游南城子、清河、柴河和榛子嶺水庫(kù)各自的調(diào)洪原則，進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算，各水庫(kù)放流量經(jīng)洪水演進(jìn)計(jì)算至石佛寺，然后與區(qū)間洪水疊加即為石佛寺處的組合設(shè)計(jì)流量，見(jiàn)表9。

表9　石佛寺組合設(shè)計(jì)流量成果表 　m3/s

(5)石佛寺設(shè)計(jì)放流

石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程完工后防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 a設(shè)計(jì)、300 a校核，其設(shè)計(jì)調(diào)度原則為：當(dāng)上游來(lái)水小于5500 m3/s時(shí)，水庫(kù)開(kāi)閘敞泄；當(dāng)上游來(lái)水超過(guò)5500 m3/s時(shí)，水庫(kù)關(guān)閘調(diào)節(jié)，控制下泄流量不超過(guò)5500 m3/s；當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)100 a設(shè)計(jì)水位時(shí)，閘門(mén)全部開(kāi)啟不再控制下泄流量。5 a頻率因流量變化比較小設(shè)計(jì)放流流量與組合設(shè)計(jì)流量基本一樣，10 a和20 a頻率因流量變化比較大，設(shè)計(jì)放流流量小于組合設(shè)計(jì)流量，各頻率放流成果見(jiàn)表10。

表10　石佛寺設(shè)計(jì)放流成果 　m3/s

(6)橡膠壩設(shè)計(jì)流量

據(jù)分析石佛寺以下干流洪水與下游各支流包括秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等洪水不遭遇。通過(guò)點(diǎn)繪石佛寺站與下游巨流河、卡力馬、盤(pán)山站洪峰相關(guān)關(guān)系分析，石佛寺下游各站設(shè)計(jì)洪峰流量按折減關(guān)系遞減，各段折減系數(shù)如下：

石佛寺-巨流河1∶1，巨流河-卡力馬1∶0.95，卡力馬 - 盤(pán)山1∶0.95。

本遼遼橡膠壩位于卡力馬-盤(pán)山區(qū)間，本遼遼橡膠壩設(shè)計(jì)流量成果可采用石佛寺水庫(kù)調(diào)洪后的放流成果，詳見(jiàn)表11。

表11　橡膠壩設(shè)計(jì)流量成果 　 m3/s

5施工期洪水

橡膠壩施工期洪水可根據(jù)遼中水文站實(shí)測(cè)流量資料進(jìn)行計(jì)算，按照橡膠壩施工要求確定在2—5月末完成工程施工，通過(guò)對(duì)遼中水文站實(shí)測(cè)流量資料的整理統(tǒng)計(jì)，可知施工期間壩址處多年平均最大流量為209 m3/s，對(duì)遼中站多年施工期洪水系列進(jìn)行頻率計(jì)算，方法為矩法，線型采用P-Ⅲ型曲線，當(dāng)Cv=0.55，Cs=2.5 Cv時(shí)，適線較好[5]，施工期設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表12。

表12　橡膠壩壩址處施工期洪水成果表 　m3/s

6結(jié)論

通過(guò)對(duì)流域徑流、流量歷時(shí)保證率及設(shè)計(jì)洪水分析，將四座水庫(kù)和水庫(kù)-石佛寺區(qū)間作為五個(gè)分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成計(jì)算，采用典型年法進(jìn)行洪水過(guò)程放大、同頻率組成法進(jìn)行洪水地區(qū)組成。根據(jù)石佛寺設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成成果，進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算，計(jì)算出石佛寺處的組合設(shè)計(jì)流量。運(yùn)用石佛寺下游各站設(shè)計(jì)洪峰流量折減系數(shù)，計(jì)算出本遼遼橡膠壩設(shè)計(jì)流量。通過(guò)一系列計(jì)算為本遼遼生態(tài)蓄水工程提供防洪安全保障，沿岸設(shè)施正常運(yùn)用及遼河濕地建立奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹道江,葉守澤.工程水文學(xué)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2000.

[2]黃廷林,馬學(xué)尼.水文學(xué)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.

[3]曾彩華.城市無(wú)資料地區(qū)中小流域設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算方法探討[J].廣東水利水電，2013(S1):31-34.

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[5]徐文,翁振富.水利工程水文計(jì)算方法探討[J].內(nèi)蒙古水利，2013(2):22-23.

Hydrological computation and analysis of ecological water storage project in Liaozhong Section(Benxi-Liaoyang-Liaozhong Section) of Liao River

ZHANG Yao

(LiaoningNewTechnologyofWaterResourcesandHydropowerDesignInstitute,Shenyang110003,China)

Abstract：Liao River suffered from the overdevelopment so that the water contamination and the the ecological water lack was very serious , the water environment problem became prominent and the ecological environment was deteriorative.Liao River was one of the “three major rivers and lakes” during the ninth “Five-Year Plan” in China. The four measurements ensured the water quality of the main stream of Liao River reached the national standard Ⅳgrade in 2012 and removed the high pollution of Liao River completely such as controlling the pollution source of Liao River Basin, the wetland project of the tributary, the garbage disposal and the ecology protection of the main stream. The paper analyzed the hydraulic computation of the ecological water storage project in the middle section of the main stream of Liao River.

Key words：main stream of Liao River;Benxi-Liaoyang-Liaozhong Section; hydrology; flood analysis

作者簡(jiǎn)介：張垚(1984-)，女，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)工作。

中圖分類號(hào)：P333

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)05-0052-04