大青河站設(shè)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(yè)起步較晚，發(fā)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(guān)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(jié)性積雪消融補給，因此，洪水成因也主要是夏季暴雨和季節(jié)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(wěn)定，不足以形成洪水。暴雨是誘發(fā)洪水災(zāi)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(xué)設(shè)計與估計，是保障該地區(qū)防洪安全和相關(guān)工程安全的重要前提。理論界將自然現(xiàn)象分為確定和不確定兩種，確定現(xiàn)象是可以根據(jù)初始狀態(tài)準確推測出期未來狀態(tài)與發(fā)展趨勢，而不確定現(xiàn)象則是不能推測出其未來狀態(tài)和發(fā)展趨勢的現(xiàn)象。而流域洪水雖然隨時間在不斷發(fā)生著變化，但是根據(jù)一定時空分布的降雨經(jīng)過產(chǎn)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(fā)生規(guī)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(xiàn)象。但是這種確定性現(xiàn)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(guān)數(shù)據(jù)資料，所以它們之間的函數(shù)關(guān)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(xiàn)象。

大青河洪水從成因和發(fā)生時間上可以分為：春季末期或夏季初期的季節(jié)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(fā)生在5月～6月，中、低山區(qū)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(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計占全部洪水發(fā)生頻率的61%；暴雨型洪水一般出現(xiàn)在6月～7月，大青河暴雨迅速形成洪水，在降雨集中的季節(jié)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(fā)生，但機率極小，而且主要發(fā)生在6月。從以上分析可看出融雪型洪水占全部洪水發(fā)生頻率最大，因此可以認為大青河的洪水類型屬于季節(jié)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(fā)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(jié)構(gòu)多為礫石，兩岸植被以草木、楊、柳、樺樹及少數(shù)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(tǒng)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(shù)表

表4 大青河站設(shè)計洪峰流量成果表

2 設(shè)計洪水計算及防洪分析

2.1 洪水特點

大青河洪水的發(fā)生時間集中于夏季5月～8月間，經(jīng)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(yīng)，其洪峰量級（無準確數(shù)據(jù)）相對較??；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(shè)計洪水計算及防洪分析

2.2.1 設(shè)計洪水計算

根據(jù)綜合頻率參數(shù)，依據(jù)對1969年、1999年、2002年三次調(diào)查洪水成果進而推求大青河站各頻率設(shè)計洪峰流量，計算公式如下：

式中，Qm調(diào)——調(diào)查洪水洪峰流量；

K調(diào)——調(diào)查洪水模比系數(shù)；

Qm——洪峰流量均值；

Qmp——設(shè)計洪峰流量；

Kp——頻率為P的洪峰流量模比系數(shù)。

代入上式大青河站各頻率設(shè)計洪峰流量，結(jié)果如表。

2.2.2 設(shè)計洪水流量計算

根據(jù)工程規(guī)模，其洪水為20年一遇設(shè)計，100年一遇校核，故洪水流量為：P=5%時Q設(shè)=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(shè)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(nèi)下切，相對位置較低），而水庫大壩位于大青河下游河床右側(cè)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(nèi)下切，相對位置較低），而水庫大壩位于大青河下游河床右側(cè)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(shè)計不做洪水分析計算。

（4）水庫東部山區(qū)洪水的影響

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和庫區(qū)實測地形圖，水庫東部山區(qū)離庫盤較近。區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)暴雨之時，由于山體不高、區(qū)域不大，在區(qū)域內(nèi)形成的暴雨洪水對水庫不會造成威脅。因此，本次設(shè)計中不考慮山前洪水對水庫的影響。

3 結(jié)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(xiàn)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(fā)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?！?/p>

[1]梁祖武.南流江合浦城區(qū)河段防洪設(shè)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(shè)計洪水計算[J].水利水電科技進展,2014（01）.