查干木倫河“7·25”特大暴雨洪水影響分析

張福然 劉志峰

(1.遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006；2.德日蘇寶冷水庫管理局，內蒙古 赤峰 025150)

定期對水庫進行安全鑒定工作是加強水庫大壩安全管理的重要制度規定，在安全鑒定工作中，設計洪水復核分析又是重中之重。及時掌握流域歷史罕見特大暴雨洪水信息，運用國內成熟的計算方法進行分析，準確把握洪水成果變化程度，科學合理地確定設計洪水成果，對大壩防洪能力復核及水庫安全運行管理均起到重要的保障作用[1]。本文針對查干木倫河流域歷史特大暴雨洪水對德日蘇寶冷水庫設計洪水的影響展開分析，旨在復核水庫防洪能力及為合理調度運用方式提供科學依據。

1 概 況

查干木倫河是西拉木倫河左岸較大的支流，發源于巴林右旗北部罕山，流經索博力嘎、朝陽、大板，于胡日哈廟匯入西拉木倫河，全長212km，流域面積11502km2。河源至龍頭山為上游，河床平均寬30～50m，比降在0.01～0.005之間；龍頭山至大板為中游，河道穿行黃土丘陵區，河道比降在0.005～0.003之間；大板到河口為下游，河流流經平坦的沖積平原地帶，河谷開闊，河道比降在0.003～0.002之間。

德日蘇寶冷水庫位于查干木倫河下游，水庫壩址在巴林右旗(大板鎮)下游11km處，水庫控制流域面積8427km2。德日蘇寶冷水庫是具有生態保護、工業和灌區供水等綜合利用功能的中型水利樞紐工程。

查干木倫河流域設有龍頭山、大板水文站，1956年設站測驗水位、流量及降水資料，水文站觀測至今，另有雨量站點10余處。水文站和水量站示意圖見圖1。

圖1 西拉木倫河流域示意圖

2 查干木倫河“7·25”特大暴雨洪水特性

2.1 氣象成因分析

2011年7月24—27日，查干木倫河流域內持續出現降水，同時伴隨大風、冰雹、雷電等強對流天氣。暴雨成因是受高空槽并配合地面冷鋒影響，使云層自西向東移動并且停留長達24h以上，是典型的地面冷鋒降水系統。由于冷鋒的存在，冷暖空氣勢力相當，水汽充沛，形成強烈的輻合上升運動造成強烈的對流天氣，因而引發了本流域的這次強降水過程。

2.2 暴雨時空分布特性

7月24日15—18時，位于查干木倫河流域西北方向的統布和林西鎮開始出現強度較大的降水，持續到7月27日18—21時降水在大板鎮和幸福之路開始減弱。

7月24—27日這場降水，暴雨強度大，歷時長，流域內單站最大1h降水量為大板站54.4mm；最大3h降水量為白音和碩站59.5mm；最大12h降水量為索博日嘎站195.9mm；最大24h降水量為八家雨量站149.0mm；最大3日降水量，第一位為八家雨量站(位于索博日嘎鎮西南約10km)206.0mm，第二位為新林鎮202.2mm[2]。各站暴雨特征值統計見表1。

該次暴雨中心發生在查干木倫河中游，主要位于林西縣新林鎮和巴林右旗索博日嘎鎮(八家)一帶，暴雨中心走向基本上是由西北向西南，經分析，中心最大24h面暴雨量達130mm，最大3日面暴雨量達178mm，均達到了百年一遇暴雨量級。

表1 查干木倫河代表站“7·25”暴雨量統計

2.3 洪水特性分析

受強降水影響，查干木倫河干支流出現了不同程度的洪水，7月25日21時查干木倫河干流上游龍頭山水文站發生659m3/s的洪峰(相當于30年一遇)，龍頭山洪水與來自林西嘎斯汰河洪水(洪峰783m3/s)、沙巴爾汰河洪水(洪峰425m3/s)在巴林右旗三間房處匯流后沿途向下游傳遞，造成大板水文站洪峰流量超過了歷史記錄，洪峰流量高達1550m3/s，大板水文站流量大于1000m3/s的時間長達17.6h。與此同時查干木倫河最大的支流古力古臺河也產生了洪水，該洪水與西拉木倫河洪水(巴林橋水文站洪峰流量為561m3/s)以及德日蘇寶冷水庫調節泄洪洪水(最大泄洪流量為1000m3/s)匯流后，于26日19時30分到達海日蘇樞紐，過閘洪峰流量為1224m3/s，過閘洪峰超過900m3/s的時間長達17.5h。

根據大板站實測資料統計，2011年洪峰流量為1550m3/s，大于實測系列第一位的1998年洪峰值(956m3/s)，但小于歷史洪水1939年洪峰分析值(1740m3/s)；最大24h洪量為9988萬m3，大于歷史洪水1939年最大24h洪量分析值(6800萬m3)；最大3日洪量為16370萬m3，大于歷史洪水1939年的最大3日洪量分析值(12520萬m3)。

3 設計洪水復核

a.洪水調查資料。根據《華北、東北近五百年旱澇史料》等文獻中記載，1939年，巴林右旗遭遇重大水災，連雨40天，損失房屋占半數以上。1939年該地發生過大洪水后，直至有水文資料(1957年)時均無水災記錄，可以認定1939年洪水為該地區至今最大洪水。

根據《內蒙古自治區水旱災害史》的記載，1912年烏力吉木倫河河水出槽，沿河兩岸被淹，蒙古包被沖走。1939年、1990年、1993年、1998年也發生了大洪水，其中以1993年和1998年大洪水造成的災害最為嚴重。

b.1939年歷史洪水特征值。西拉西廟水文站記錄了1939年的洪峰流量為2118m3/s。而后，根據龍頭山附近田埂石砬子上的洪痕，推算出龍頭山站1939年洪峰流量為1360m3/s。大板站1939年洪峰流量為1740m3/s。通過點繪大板、龍頭山站洪峰、洪量相關圖，利用相關關系推求出1939年歷史洪水的24h洪量和3日洪量。

c.歷史洪水重現期。2003年，對烏力吉木倫河歷史洪水重現期及排位進行了分析；2014年，對烏力吉木倫河歷史洪水重現期及排位進行復核后沿用了原成果。據分析，烏力吉木倫河干流1998年大洪水排在第一位，調查考證年份追溯至1912年[3]。

由于查干木倫河與烏力吉木倫河相鄰，在上述年份查干木倫河也發生了較大洪水，但1939年被認為是排在第一位的。2011年“7·25”查干木倫河特大洪水發生后，24h洪量、3日洪量值均超過了1939年調查值，而洪峰值仍然是1939年最大。之后赤峰市水文局對大板站洪水重現期進行初步分析，認為洪峰重現期為98年一遇，3日洪量重現期為115年一遇[2]。

本次查干木倫河大板站歷史洪水重現期參考了上述分析成果，初步認為按調查考證年份1912年起算是比較合適的，洪峰、洪量重現期按一致性處理，重現期為100年。1939年洪峰按100年中第一位計，2011年洪峰為100年中第二位(重現期為50年)；3日洪量則為2011年排在100年中第一位，1939年排在第二位(重現期為50年)。詳細洪水特征值及排位情況見表2。

表2 大板站歷史洪水排位

采用大板站1957—2015年共計59年洪水資料，按年最大值法分別統計年最大洪峰及最大3日洪量系列，實測系列中提出2011年特大洪水并加入1939年調查值，組成不連序系列。再根據以上確定的重現期，對洪峰、3日洪量進行頻率計算，采用繪線讀點補矩法，線型采用P-Ⅲ型頻率曲線。經適線，洪峰、洪量Cs參數取2.5Cv較為合適，參數Cv根據適線情況及峰量參數關系合理確定。本次復核的大板站設計洪水成果與德日蘇寶冷水庫初步設計階段對比見表3，大板站洪水頻率曲線見圖2、圖3[4]。

圖2 大板站洪峰流量頻率曲線

圖3 大板站3日洪量頻率曲線

表3 大板站設計洪水成果對比

德日蘇寶冷水庫壩址位于大板水文站下游11km處，控制面積為8427km2，根據該地區洪水分布特點，壩址處設計洪水采用水文比擬法由大板站推求，成果見表4。

表4 德日蘇寶冷水庫設計洪水成果對比

4 結 語

2011年查干木倫河流域發生了“7·25”特大暴雨洪水，對流域內的德日蘇寶冷水庫設計洪水產生了較大影響。經分析，洪峰變幅不大，基本與水庫初設成果一致，但3日洪量較初設階段有較大變動：2000年一遇3日洪量增大32.5%，100年一遇3日洪量增大25.8%。本次復核成果待最終確定后可為進一步檢驗水庫大壩抗洪能力提供重要依據，對確保水庫安全運行具有十分重要意義。