尼爾基 豐滿(mǎn)水庫(kù)攔蓄作用分析

薛 梅，馮　艷，周　炫，孫啟偉（水利部松遼水利委員會(huì)，吉林 長(zhǎng)春130021）

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尼爾基 豐滿(mǎn)水庫(kù)攔蓄作用分析

薛 梅，馮艷，周炫，孫啟偉
（水利部松遼水利委員會(huì)，吉林 長(zhǎng)春130021）

［摘 要］尼爾基水庫(kù)和豐滿(mǎn)水庫(kù)是松花江流域重要控制性水利工程，2013年，尼爾基水庫(kù)和豐滿(mǎn)水庫(kù)相繼發(fā)生超50年一遇特大洪水。兩座水庫(kù)對(duì)洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié)，充分發(fā)揮了攔洪、削峰、錯(cuò)峰作用，將嫩江中下游洪水削減到10～20年一遇，第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇，松花江干流洪水削減到10～20年一遇，有效減輕了下游河段的防洪壓力。

［關(guān)鍵詞］松花江流域；尼爾基水庫(kù)；豐滿(mǎn)水庫(kù)；攔蓄作用

1　水庫(kù)概況

尼爾基水利樞紐［1］位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流中上游，壩址位于阿彥淺水文站下游32 km處，壩址以上流域集水面積66 382 km2，占嫩江流域的22.35%，多年平均徑流量104.7 億m3，占嫩江流域的45.7%。尼爾基水庫(kù)是以防洪、工農(nóng)業(yè)供水、結(jié)合發(fā)電、兼顧航運(yùn)及改善水環(huán)境，并為北水南調(diào)工程提供水源地的大型水利工程。

豐滿(mǎn)水電站［2］位于吉林市上游16 km處的第二松花江干流上，兼有防洪、灌溉、工農(nóng)業(yè)及城市供水、航運(yùn)、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用的大型水利樞紐。壩址控制流域面積42 500 km2，約占第二松花江流域面積的58%，其上游建有白山水電站（流域面積19 000 km2）和紅石水電站（流域面積20 300 km2）。

2　實(shí)際洪水情況

1）尼爾基水庫(kù)。2013年，尼爾基水庫(kù)發(fā)生超50年一遇特大洪水，8月12日8時(shí)至14時(shí)，最大6 h入庫(kù)流量達(dá)到9 440 m3/s，最大日均入庫(kù)流量7 740 m3/s（8月12日）。

尼爾基水庫(kù)洪水由上游干流、支流甘河和科洛河及區(qū)間來(lái)水組成。經(jīng)分析計(jì)算，尼爾基水庫(kù)最大入庫(kù)洪峰組成中，上游干流占44.4%、甘河占15.6%、科洛河占8.3%、區(qū)間占31.7%；最大7 d，15 d洪量中，上游干流分別占53.9%、50.2%，甘河分別占25.4%、26.7%，科洛河分別占10.3%、11.4%，區(qū)間分別占10.4%、11.7%，詳見(jiàn)表1。

表1　2013年尼爾基水庫(kù)最大入庫(kù)洪峰流量及7 d、15 d洪量組成統(tǒng)計(jì)表

2）豐滿(mǎn)水庫(kù)。2013年，豐滿(mǎn)水庫(kù)發(fā)生50年一遇特大洪水，8月16日11時(shí)至16日23時(shí)，豐滿(mǎn)水庫(kù)最大12 h天然入庫(kù)流量16 800 m3/s，最大日均入庫(kù)流量15 500 m3/s（8月16日）。

豐滿(mǎn)水庫(kù)洪水由上游干流、支流輝發(fā)河及區(qū)間來(lái)水組成。經(jīng)分析計(jì)算，豐滿(mǎn)水庫(kù)最大入庫(kù)洪峰組成中，上游干流占54.9%、輝發(fā)河占20.3%、、區(qū)間占16.4%；最大7 d、15 d洪量中，上游干流分別占45.0%、46.0%，輝發(fā)河分別占26.7%、26.1%，區(qū)間分別占20.4%、18.8%。詳見(jiàn)表2。

3　水庫(kù)攔蓄及對(duì)下游影響

1）計(jì)算原理。為分析尼爾基、豐滿(mǎn)水庫(kù)對(duì)下游干流水文情勢(shì)影響，采用還原計(jì)算方法假定水庫(kù)不攔蓄洪水，將水庫(kù)天然來(lái)水演算至下游主要控制站［3-5］。

表2　2013年豐滿(mǎn)水庫(kù)最大入庫(kù)洪峰流量及7 d、15 d洪量組成統(tǒng)計(jì)表

洪水演進(jìn)采用馬斯京根分段連續(xù)演進(jìn)的方法［6-9］。馬斯京根演算法是美國(guó)麥卡錫（G.T.McCarthy）于1938年在美國(guó)馬斯京根河上使用的流量演算方法。該法將河段水流圣維南方程組中的連續(xù)方程簡(jiǎn)化為水量平衡方程，把動(dòng)力方程簡(jiǎn)化為馬斯京根法的河槽蓄泄方程，對(duì)簡(jiǎn)化的方程組聯(lián)解，得到演算方程。馬斯京根流量演算公式：

其中：

式中：I1，I2——時(shí)段始、末的河段入流量；O1，O2——時(shí)段初、末的河段出流量；K，x，△t采用松花江流域防洪規(guī)劃階段成果［10］。

2）水庫(kù)攔洪削峰情況。2013年汛期，尼爾基水庫(kù)總來(lái)水量197.1億m3，最大攔蓄洪量15.1億m3，最大6 h入庫(kù)流量9 440 m3/s，最大下泄流量5 500 m3/s，削峰率達(dá)42%，將嫩江中下游洪水削減到10～20年一遇，充分發(fā)揮了水庫(kù)攔洪削峰作用，有效減輕了下游河段的防洪壓力。2013年汛期，豐滿(mǎn)水庫(kù)總來(lái)水量146.0億m3，最大攔蓄洪量23.7億m3，最大3 h天然入庫(kù)流量17 400 m3/s，最大泄流量2 100 m3/s，削峰率達(dá)88%，將第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇，減輕了松花江干流的防洪壓力。

3）對(duì)下游河道的影響。尼爾基水庫(kù)、豐滿(mǎn)水庫(kù)對(duì)2013年松花江流域洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié)，不僅削減了下游各控制斷面的洪峰流量及時(shí)段洪量，改變了洪峰出現(xiàn)的時(shí)間，并成功使第二松花江洪水與嫩江洪水錯(cuò)峰，有效減輕下游河段防洪壓力。

尼爾基水庫(kù)調(diào)蓄后，嫩江中下游洪水削減到10～20年一遇，其中，嫩江同盟站洪峰流量7 320 m3/s，削減幅度達(dá)17.4%；嫩江江橋站洪峰流量8 780 m3/s，削減幅度為9.2%。豐滿(mǎn)水庫(kù)調(diào)蓄后，第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇，其中，第二松花江扶余站洪峰流量2 550 m3/s，削減幅度達(dá)65%。經(jīng)尼爾基水庫(kù)、豐滿(mǎn)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度后，松花江干流洪水削減到10～20年一遇，其中，松花江干流下岱吉站、哈爾濱、通河、依蘭、佳木斯站削減洪峰幅度達(dá) 10～20%，7 d、15 d、30 d、60 d洪量減少15%左右，下岱吉站、哈爾濱站洪峰出現(xiàn)時(shí)間分別提前了6 d、1 d，通河、依蘭、佳木斯站洪峰出現(xiàn)時(shí)間均提前了2 d。2013年尼爾基水庫(kù)、豐滿(mǎn)水庫(kù)下游控制站實(shí)測(cè)與還原后過(guò)程對(duì)比見(jiàn)，表3。

表3　2013年水庫(kù)下游主要站洪水特性對(duì)比表

4　結(jié)語(yǔ)

1）尼爾基水庫(kù)、豐滿(mǎn)水庫(kù)對(duì)2013年松花江流域洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié)，不僅削減了下游各控制斷面的洪峰流量及時(shí)段洪量，改變了洪峰出現(xiàn)的時(shí)間，并成功使第二松花江洪水與嫩江洪水錯(cuò)峰。經(jīng)水庫(kù)調(diào)蓄后，嫩江中下游洪水削減到10～20年一遇，第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇，松花江干流洪水削減到10～20年一遇。尼爾基水庫(kù)、豐滿(mǎn)水庫(kù)的攔蓄，為減少嫩江、第二松花江及松花江干流的洪水災(zāi)害發(fā)揮了重要作用。

2）隨著各水文站距水庫(kù)距離的增加，水庫(kù)攔蓄對(duì)下游河道的影響程度也有所減小。如嫩江距尼爾基水庫(kù)最近的同盟站削減洪峰幅度達(dá)17.4%，富拉爾基、江橋站削減洪峰幅度分別降至11.3%，9.2%。

3）2013年，尼爾基水庫(kù)對(duì)下游河道的調(diào)蓄作用較豐滿(mǎn)水庫(kù)小。主要原因是，一方面，豐滿(mǎn)水庫(kù)攔蓄洪量較大。其中，豐滿(mǎn)水庫(kù)最大攔蓄洪量23.7 億m3，尼爾基水庫(kù)最大攔蓄洪量15.1億m3；另一方面，嫩江干流下游道河槽調(diào)蓄作用大。尼爾基水庫(kù)下游河流進(jìn)入平原地帶，河道蜿蜒曲折，沙灘、沙洲、汊河鱗次櫛比，兩岸灘地延展很寬，河道比降較緩，洪峰在傳遞過(guò)程中因槽蓄作用不斷削平，洪水坦化比較嚴(yán)重。因此，2013年，尼爾基水庫(kù)對(duì)下游河道的調(diào)蓄作用較豐滿(mǎn)水庫(kù)小。

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［10］松遼水利委員會(huì).松花江流域防洪規(guī)劃報(bào)告［R］.2007.

［中圖分類(lèi)號(hào)］TV12

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）02－0031－02

［收稿日期］#2015-12-01