海林市紅甸子河洪水設(shè)計值的選取

丁少純

(牡丹江市水務(wù)科學研究院，黑龍江 牡丹江157000)

1 流域概況

紅甸子河為海浪河的一級支流，發(fā)源于橫道河子鎮(zhèn)東7 公里處，自西北流向東南，屬于山區(qū)性河流。流域總面積341.67 km2，河流全長30.5 km，河道平均寬度30 m左右。河道陡峻，屬于山區(qū)性河流，多急彎，西北高東南低，平均海拔高程為430 m。干流天然落差為520 m，河道比降1/870，水資源豐富，上游為深山區(qū)，下游為淺山丘陵區(qū)，河口附近為沖積平原，常出現(xiàn)上游河道沖刷，下游淤積現(xiàn)象。上游為草地森林覆蓋，水土流失較小，下游耕地及超坡開荒多，水土流失較大。紅甸子河流域內(nèi)沒有水文測站，附近有長汀子水文站，長汀子水文站位于海浪河中游海林市長汀鎮(zhèn)，水文站以上控制面積2 424 km2，距海浪河河口74 km。1952年6月1日建站開始觀測水位，1956年6月15日改為水文站，具有1956年6月—2010年共55 a流量觀測資料。觀測項目有水位、流量、降水、蒸發(fā)、水溫和冰情［1］。

2 氣候特征

根據(jù)海林市氣象站資料統(tǒng)計，本區(qū)多年平均氣溫在3 ℃左右，以7、8月份為最熱。1、2月份最冷，平均氣溫在－ 15℃ ～ －19 ℃，極端最低氣溫為－38.8 ℃。最大凍土深度2 m。年平均絕對濕度7.7 mb，相對濕度69%。多年平均日照時數(shù)2 540 h，多年平均蒸發(fā)量為1 250 mm(20 cm蒸發(fā)皿觀測值)，多年平均水面蒸發(fā)量為603 mm。多年平均風速2.1 m/s，歷年最大風速18 m/s。

流域上游位于黑龍江省的降水高值區(qū)，流域多年平均降水量約為800 mm，其上游大西溝為全省降水量最高點，多年平均降水量為1 110 mm，最高值為1 457 mm。下游為530 mm。降水的年季變化較小，Cv 值約為0.2 左右，最大年降水量為最小年降水量的1.75 ～2.5 倍。降水的年內(nèi)分配不均勻，一般多集中在汛期6—9月份，其降水量占年降水量的76%，而7、8 兩個月的降水量又占全年降水量的51%，因此暴雨亦常在此期間發(fā)生。

本流域洪水和暴雨一致，主要發(fā)生在7、8月份，洪水過程一般為單峰型，陡漲、陡落，一次洪水過程約7 d，洪水集中歷時約為3 d。

3 長汀子站洪水分析

長汀子站歷史洪水，依據(jù)《黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計》階段的分析成果，對長汀子站1932年、1956年和1960年歷史洪水進行復(fù)核。

參照火龍溝1932年歷史洪水和1956年火龍溝、長汀子站歷史洪水地區(qū)綜合指數(shù)對長汀子站1932年進行復(fù)核，認為長汀子站1932年洪水比較符合地區(qū)規(guī)律，成果相對合理;利用長汀子站1956年實測的最高洪水位，參照火龍溝處洪水調(diào)查河段水面比降、糙率等參數(shù)，按曼寧公式計算長汀子站1956年洪峰流量與《黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計》階段成果十分接近，故本次仍采用《黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計》階段成果;長汀子站1960年洪水位水文站實測成果，測驗資料的整編滿足國家要求，精度可靠，故本次長汀子站1960年洪水成果仍采用原成果。

《黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計》以后，本流域內(nèi)沒有對其他年份洪水進行過洪水調(diào)查，延長系列中也沒有發(fā)生較大洪水，因此本次設(shè)計仍采用《黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計》中的長汀子站的特大洪水分析成果，特大洪水洪峰流量成果見表1。

表1 長汀子站特大洪水洪峰流量

洪水重現(xiàn)期按本次延長系列至2010年，首位洪水重現(xiàn)期為97年。

根據(jù)長汀子水文站實測資料采用年最大值獨立選樣法統(tǒng)計歷年最大洪峰流量，組成1956年—2010年共55 a洪峰流量和洪量連續(xù)系列，加入1914年、1932年歷史洪水組成的不連續(xù)系列進行計算。重現(xiàn)期97 a，采用Cs =2.25Cv 的P—Ⅲ型曲線，盡量照顧點群趨勢，以大、中洪水的經(jīng)驗點據(jù)與理論曲線配合較好為原則進行適線確定統(tǒng)計參數(shù)。長汀子站本次設(shè)計洪水與《黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計》中設(shè)計洪水成果比較見表2。

表2 長汀子站設(shè)計洪水成果比較表

由表2 可以看出，本次計算成果與林海水庫初設(shè)成果比較接近，差值均在5%以內(nèi)，本次計算成果小于林海水庫初設(shè)成果，從工程安全和保持成果一致性考慮，本次長汀子站設(shè)計洪水仍采用林海水庫初設(shè)成果。長汀子站采用設(shè)計洪水成果見表3。

4 紅甸子河河口設(shè)計洪水

4.1 水文圖集法推求設(shè)計洪峰

紅甸子河河口斷面洪水由《黑龍江省水文圖集》(1996年出版)成果圖查得控制斷面洪峰流量參數(shù)，按下式計算洪峰流量值，成果見表4。洪峰流量計算公式為:

式中:F 為集雨面積，km2;F =341.67 km2;K5%為20 a一遇模比系數(shù);Kp為設(shè)計頻率模比系數(shù)。

表3 長汀子站(采用)設(shè)計洪水成果表

表4 水文圖集法設(shè)計洪峰流量

4.2 水文圖集參數(shù)修正法推求設(shè)計洪峰

本次設(shè)計以長汀子站為參證站，來修正水文圖集所查紅甸子河控制斷面設(shè)計洪水參數(shù)，參數(shù)修正值見表4。

表5 長汀子站洪水參數(shù)修正值表

按表5 的修正系數(shù)，分別對最大流量系數(shù)Cp 和變差系數(shù)Cv 進行修正。其成果見表6。

表6 修正后設(shè)計洪水成果表

4.3 采用成果

由于修正后設(shè)計洪水小于水文圖集計算的洪水成果，本次設(shè)計仍采用水文圖集法推求的設(shè)計洪水值，即表7 的成果。

表7 設(shè)計洪水成果表(采用值)

［1］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院. 黑龍江省牡丹江市林海水庫供水工程初步設(shè)計報告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2011.