河口村水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

楊長(zhǎng)青，劉國(guó)平，張清明，李家豪

（1.焦作市引沁灌區(qū)管理局，河南 焦作 454002；2.陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710000；3.水利部堤防安全與病害防治工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450003；4.河南省河口村水庫(kù)運(yùn)行中心，河南 焦作 454600）

1 流域概況

沁河流域發(fā)源于山西省沁源縣霍山南麓二郎神溝。全長(zhǎng)485 km，平均坡降2.16‰，流域面積13 532 km2。河口村水庫(kù)壩址以上控制流域面積9 223 km2，占總面積68.20%，壩址處多年平均降水量627 mm，多集中于6-9 月，占年總降水量69.00%。沁河流域水系見(jiàn)圖1。

圖1 沁河流域水系圖

沁河流域暴雨主要集中7-8 月，暴雨分布一般是由北向南遞增，由流域周?chē)降叵蚝庸冗f減。洪水主要由暴雨形成，具有陡漲陡落，洪峰呈單峰型或雙峰型、洪量集中等特點(diǎn)，從洪水組成情況來(lái)看，沁河流域洪水主要來(lái)源于潤(rùn)城至五龍口區(qū)間，從洪水遭遇情況來(lái)看，較大洪水主要來(lái)源于沁河五龍口以上與山路平以上洪水遭遇。

2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

河口村水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2 000年一遇。設(shè)計(jì)洪水洪峰流量8 820 m3/s，3 d洪量6.96億m3，5 d 洪量8.48 億m3，校核洪水洪峰流量11 410 m3/s，3 d 洪量8.77億m3，5 d洪量10.59億m3，水庫(kù)總庫(kù)容3.17億m3，河口村水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。

3 水文資料

沁河流域現(xiàn)有7個(gè)水文測(cè)站，其中5個(gè)位于沁河干流，從上游至下游依次為孔家坡、飛嶺、潤(rùn)城、五龍口、武陟。初設(shè)選取五龍口水文站作為河口村水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水計(jì)算依據(jù)站。五龍口水文站始測(cè)于1953年，觀測(cè)至今，集水面積9 245 km2，歷史大洪水主要發(fā)生在1895年，調(diào)查洪峰流量5 940 m3/s，重現(xiàn)期127 a。

4 初步設(shè)計(jì)洪水

河口村水庫(kù)位于張峰水庫(kù)下游，受張峰水庫(kù)影響后的河口村水庫(kù)初步設(shè)計(jì)洪水，主要考慮張峰水庫(kù)、張峰水庫(kù)至五龍口水文站區(qū)間的設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，初步設(shè)計(jì)洪水采用五龍口、張五區(qū)間同頻，張峰相應(yīng)的洪水組成。河口村各頻率的壩址設(shè)計(jì)洪水峰、量值見(jiàn)表1。

表1 河口村水庫(kù)初步設(shè)計(jì)洪水成果表

5 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

5.1 2021年洪水分析

2021 年沁河流域流發(fā)生了有觀測(cè)數(shù)據(jù)以來(lái)最大洪水，暴雨主要集中于山西省潤(rùn)城至河口村的區(qū)間內(nèi)，其中“7·11”暴雨入庫(kù)洪峰4 510 m3/s，創(chuàng)1895 年以來(lái)最高洪峰記錄，來(lái)水總量1.30×108m3，“7·20”暴雨入庫(kù)洪峰1 540 m3/s，來(lái)水總量2.02×108m3，“8·30”暴雨入庫(kù)洪峰1 540 m3/s，來(lái)水總量2.02×108m3，“9·18”暴雨入庫(kù)洪峰615 m3/s，“9·24”暴雨入庫(kù)洪峰2 385 m3/s，10 月2-6 日秋汛，上游張峰水庫(kù)最大泄洪流量1 139 m3/s。2021 年9 月26 日至2022 年2 月11 日，河口村水庫(kù)基本上持續(xù)高水位運(yùn)行。綜合分析，2021 年最大洪峰流量4 510 m3/s，據(jù)“7·20”暴雨計(jì)算最大3、5、12 d洪量分別為1.69億m3、2.51億m3和3.56億m3。

5.2 五龍口站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

此次將五龍口站洪水資料系列延長(zhǎng)至2021 年，并將歷史洪水加入到實(shí)測(cè)洪水系列進(jìn)行頻率計(jì)算。五龍口站洪水資料為1895、1943、1953-2021 年共71 a，其中1895 年洪峰流量達(dá)5 940 m3/s，作特大值處理，重現(xiàn)期為N=127 a，其3、5、12 d 洪量分別為4.86、5.92、9.80 億m3；1943 年由于其洪峰流量?jī)H有4 100 m3/s，小于1982年實(shí)測(cè)值4 240 m3/s和2021年反推值4 510 m3/s，故將1943年歷史洪水按連續(xù)系列處理；除2021年外，延長(zhǎng)序列2007-2020年沁河流域普遍降雨偏少，實(shí)測(cè)洪水量級(jí)不大。將延長(zhǎng)后的五龍口站洪水資料系列按P-Ⅲ型曲線采用目估適線法進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，五龍口站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果見(jiàn)表2。

表2 五龍口站設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果表

從復(fù)核結(jié)果可以看出，將資料系列截止年份從2006 年延長(zhǎng)至2021 年，五龍口站洪峰和時(shí)段洪量系列的均值相比于延長(zhǎng)前系列都有所減小，而CV值相比于延長(zhǎng)前系列有所增加，主要是由于此次延長(zhǎng)的2007-2021 年五龍口站所在流域除2021年外均未發(fā)生大水。2021年洪峰流量4 510 m3/s，與1943年洪峰流量4 100 m3/s和1982年洪峰流量4 240 m3/s值相當(dāng)，未超出1895 年洪水洪峰流量5 940 m3/s；而2021 年最大3、5 d 等時(shí)段洪量在歷史洪水中僅排名第9，對(duì)適線參數(shù)影響較小。

5.3 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果

設(shè)計(jì)洪水復(fù)核采用五龍口、張五區(qū)間同頻，張峰相應(yīng)的洪水組成，五龍口站設(shè)計(jì)洪水采用計(jì)算成果，復(fù)核河口村各頻率的壩址設(shè)計(jì)洪水峰、量值見(jiàn)表3。

表3 河口村水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水復(fù)核成果表

從復(fù)核結(jié)果可以看出，延長(zhǎng)洪水資料系列至2021年，復(fù)核河口村壩址處設(shè)計(jì)洪水成果較原審查成果略有減小，但變化不大，表明2021年暴雨洪水未對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算產(chǎn)生明顯影響，河口村水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪水仍推薦采用初設(shè)審定成果。

6 結(jié)語(yǔ)

河口村水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水采用五龍口、張五區(qū)間同頻，張峰相應(yīng)的洪水組成，延長(zhǎng)五龍口站洪水資料至2021年，按P-Ⅲ型曲線采用目估適線法參數(shù)調(diào)整，洪峰和時(shí)段洪量系列均值相比于延長(zhǎng)前系列都有所減小，而CV值卻有所增加，主要是此次延長(zhǎng)的2007-2021 年五龍口站所在流域除2021年外均未發(fā)生大水。復(fù)核河口村壩址處設(shè)計(jì)洪水成果較原審查成果略有減小，表明2021年洪水未對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算產(chǎn)生明顯影響，河口村水庫(kù)壩址處設(shè)計(jì)洪水仍推薦初設(shè)審定成果。