雙臺(tái)子河閘設(shè)計(jì)洪水及潮汐分析

王 姝，鞠 飛，王 鵬

（1.遼寧省盤(pán)錦水文局，遼寧 盤(pán)錦 124010；2.盤(pán)錦市水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，遼寧 盤(pán)錦 124010）

雙臺(tái)子河閘設(shè)計(jì)洪水及潮汐分析

王 姝1，鞠 飛1，王 鵬2

（1.遼寧省盤(pán)錦水文局，遼寧 盤(pán)錦 124010；2.盤(pán)錦市水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，遼寧 盤(pán)錦 124010）

對(duì)遼河干流暴雨洪水特性進(jìn)行詳細(xì)剖析，對(duì)上游樞紐工程石佛寺水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行梳理，對(duì)石佛寺放流與雙臺(tái)子河閘組合設(shè)計(jì)流量進(jìn)行演算、推求，并對(duì)遼河口和河閘閘下兩個(gè)區(qū)域潮汐水位進(jìn)行分析。為今后防汛決策及工程調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)參考。

雙臺(tái)子河閘；設(shè)計(jì)洪水；分析

1 工程概況

雙臺(tái)子河閘樞紐工程位于遼河干流下游盤(pán)錦市雙臺(tái)子區(qū)東郊，距遼河入海口57.3km，是遼河干流上一座大型水利樞紐工程。該閘于1966年6月動(dòng)工興建，1968年11月竣工，1969年投入運(yùn)行。

雙臺(tái)子河閘樞紐工程的主要作用是抬高閘上水位，防止海潮倒灌，改善水質(zhì)，調(diào)蓄水量，保證盤(pán)錦地區(qū)遼河兩岸水田和盤(pán)錦市西部蘆葦灌溉用水及盤(pán)錦市的部分工業(yè)用水和城市居民用水，工程投入運(yùn)行以來(lái)，年均供水量8億m3，為盤(pán)錦市的開(kāi)發(fā)建設(shè)發(fā)揮了重要作用。

2 設(shè)計(jì)洪水分析

2.1 暴雨洪水特性

流域洪水主要由暴雨產(chǎn)生，洪水多發(fā)生在7、8兩月。尤以7月下旬～8月中旬為最多。一次暴雨常集中在3d。造成大暴雨的天氣系統(tǒng)為臺(tái)風(fēng)、高空槽、華北氣旋、低壓冷峰、靜止峰、冷渦、江淮氣旋等，一般情況下，幾個(gè)天氣系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn)。遼河干流區(qū)域發(fā)生的特大暴雨年份有：1951，1953，1995年。

遼河干流一次洪水歷時(shí)7d，主要集中在3d。雙峰歷時(shí)13d，兩峰間隔3～4d。遼河中下游石佛寺以上洪水，主要來(lái)源于左側(cè)的清河、柴河、凡河等河流，該洪水與東、西遼河洪水基本不遭遇，遼河石佛寺以下至雙臺(tái)子河閘河段右側(cè)有3條較大支流（秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河）相繼匯入，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，秀水河和養(yǎng)息牧河洪水較小，一般先于干流洪水下泄。柳河鬧德海水庫(kù)以上雖然也發(fā)生過(guò)特大洪水，但與清河、柴河、范河地區(qū)洪水均未同時(shí)發(fā)生，經(jīng)鬧德海水庫(kù)調(diào)蓄后與干流不遭遇。根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，石佛寺以下遼河干流同次洪水具有洪峰沿程遞減關(guān)系。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析各段折減系數(shù)分別為石佛寺—巨流河1∶1、巨流河—卡力馬1∶0.95、卡力馬—雙臺(tái)子河閘1∶0.95。

2.2 石佛寺設(shè)計(jì)洪水

1992年在 《石佛寺水庫(kù)可行性研究——水文分析》階段，洪峰系列采用至1986年，并從較長(zhǎng)的歷史文獻(xiàn)期對(duì)石佛寺站1951，1953年洪水重現(xiàn)期進(jìn)一步考證。分析認(rèn)為：

（1）歷史文獻(xiàn)中曾有“昌圖大雨水，諸河橫流，失故道”，“清寇兩河合流，失故道，墜堤堰”等水情描述。而像1951，1953兩年洪水，從石佛寺至馬虎山之間，通過(guò)沈山線鐵路裕國(guó)車(chē)站進(jìn)入蒲河的類(lèi)似水情描述，歷史文獻(xiàn)尚無(wú)記載，故可認(rèn)為1951，1953兩年洪水是歷史上較為罕見(jiàn)的。

（2）從對(duì)鐵嶺至珠爾山段20多個(gè)村屯進(jìn)行洪水調(diào)查訪問(wèn)，大多村屯建屯于康熙和乾隆年間，其中苗臺(tái)子、北臺(tái)子兩村，建于乾隆年間（1736～1795年），兩村均毀于1951年洪水。如計(jì)算到1995年則為260～201年。

（3）1750～1856年，歷史文獻(xiàn)資料完善，無(wú)欠缺資料年份，各年的水情、災(zāi)情描述無(wú)大于1951，1953兩年洪水情況，可與苗臺(tái)子、北臺(tái)子兩村的建屯及被洪水沖毀情況相互印證。

綜上所述，將1951，1953年洪水按200年第1，2位重現(xiàn)期處理。

根據(jù)重現(xiàn)期分析，對(duì)遼河干流石佛寺站的洪峰、3d、7d和13d洪量按繪線讀點(diǎn)法進(jìn)行了頻率計(jì)算，并根據(jù)適線情況和綜合平衡確定選用參數(shù)。該成果于1993年經(jīng)水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院審查通過(guò)并被采用。

2000年在 《遼河石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程可行性研究》階段，洪峰系列延長(zhǎng)至1995年，石佛寺站1951，1953年洪峰的重現(xiàn)期仍按1992年《石佛寺水庫(kù)可行性研究——水文分析》報(bào)告中處理，即200年的第1位和第2位，由于其他年份的歷史洪水無(wú)實(shí)際數(shù)值，無(wú)法同1995年洪峰比較，因此1995年洪峰按小于1886年考慮，其重現(xiàn)期定為200年第4位。

經(jīng)頻率計(jì)算的成果與1992年 《石佛寺可研——水文分析報(bào)告》成果對(duì)比，石佛寺站峰、量設(shè)計(jì)值，略有增大，增大值均在5%以下，故仍采用原成果。2000年10月水利部水利水電規(guī)劃總院和國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)組織專(zhuān)家組分別對(duì) 《遼河石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程可行性研究報(bào)告》進(jìn)行了審查和評(píng)估，并同意該報(bào)告的水文分析成果。

本次分析對(duì)遼河干流設(shè)計(jì)洪水沒(méi)有再進(jìn)行資料延長(zhǎng)計(jì)算，原因是1995年以后遼河干流沒(méi)有發(fā)生較大洪水，因此各主要站的設(shè)計(jì)洪水成果不會(huì)大于原成果，而且相差不會(huì)大，為了保持設(shè)計(jì)洪水成果的一致性，故將《遼河石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程可行性研究報(bào)告》中最后采用的水文成果作為本次設(shè)計(jì)洪水成果。

2.3 石佛寺設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成與組合流量

石佛寺處設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成將石佛寺以上劃分5個(gè)分區(qū)，即南城子、清河、柴河及榛子嶺4個(gè)水庫(kù)和水庫(kù)以下至石佛寺的南清柴榛—石區(qū)間。典型年選擇1951，1953，1964，1995等年份進(jìn)行了分析。組成方案選擇了典型年法、同頻率法等進(jìn)行分析。通過(guò)分析以1953年為典型的同頻率法的下游區(qū)間設(shè)計(jì)、上游水庫(kù)相應(yīng)的方案對(duì)水庫(kù)防洪不利，故選定該方案作為石佛寺設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成成果。

按《遼寧省國(guó)營(yíng)水庫(kù)特性表》中南城子、清河、柴河及榛子嶺4個(gè)水庫(kù)各自的洪水調(diào)度運(yùn)行方案進(jìn)行調(diào)洪演算，水庫(kù)放流與區(qū)間設(shè)計(jì)洪水相疊加即為石佛寺處的組合設(shè)計(jì)流量成果，如表1。

表1 石佛寺組合流量成果 單位：m3/s

2.4 石佛寺放流與雙臺(tái)子河閘組合設(shè)計(jì)流量

石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年設(shè)計(jì)、300年校核，其設(shè)計(jì)調(diào)度原則為：當(dāng)上游來(lái)水小于5500m3/s時(shí)，水庫(kù)開(kāi)閘敞泄；當(dāng)上游來(lái)水超過(guò)5500m3/s時(shí)，水庫(kù)關(guān)閘調(diào)節(jié)，控制下泄流量不超過(guò)5500m3/s；當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)100年設(shè)計(jì)水位時(shí)，閘門(mén)全部開(kāi)啟不再控制下泄流量。石佛寺水庫(kù)各頻率放流量為《遼河石佛寺水庫(kù)樞紐一期工程可行性研究報(bào)告》的計(jì)算成果，如表2。

石佛寺放流與下游各大支流洪水均不遭遇，且石佛寺以下遼河干流同次洪水具有洪峰沿程遞減關(guān)系，因此雙臺(tái)子河閘設(shè)計(jì)洪水由石佛寺水庫(kù)經(jīng)洪水調(diào)節(jié)后的放流量按石佛寺—雙臺(tái)子河閘段沿程洪峰折減系數(shù)推求，折減系數(shù)分別為：石佛寺—巨流河1∶1、巨流河—卡力馬1∶0.95、卡力馬—雙臺(tái)子河閘1∶0.95。雙臺(tái)子河閘處設(shè)計(jì)洪水成果亦如表2。

表2 雙臺(tái)子河閘設(shè)計(jì)洪水成果 單位：m3/s

3 潮汐分析

3.1 河口潮汐分析

由于雙臺(tái)子河口無(wú)固定潮位站，其中接近河口的北屁崗站于1964，1965，1980年測(cè)過(guò)3次潮，共有不連續(xù)的8個(gè)月潮位資料，系列太短。雙臺(tái)子河口與大遼河口相距35km，同屬遼東灣，潮型一致，同屬于不正規(guī)半日潮。大遼河口的營(yíng)口站有1954～2008年共計(jì)55年的潮位觀測(cè)資料，其中1954～1987年有全年的潮位觀測(cè)資料，1988～2008年的4～11月較全的潮水位觀測(cè)資料，故采用營(yíng)口站與北屁崗站的潮位關(guān)系進(jìn)行分析。

營(yíng)口站1954～2008年55年潮位觀測(cè)資料中，1956年9月4日出現(xiàn)最高潮位，最高潮位3.2m，設(shè)計(jì)10年一遇最高潮位3.02m。根據(jù)兩站多年同步潮位觀測(cè)資料情況，北屁崗站歷史最高潮位采用3.60m，10年一遇設(shè)計(jì)最高潮位采用3.40m，代表雙臺(tái)子河口潮位。

3.2 閘下潮汐分析

雙臺(tái)子河閘建在感潮河段末端，閘下約2.6km處設(shè)有盤(pán)山潮位站，雙臺(tái)子河閘建成后，潮汐現(xiàn)象已呈逐年減弱的態(tài)勢(shì)，每月除大潮汛來(lái)時(shí)有潮汐現(xiàn)象其他時(shí)間已基本失潮，潮位數(shù)據(jù)按清水河水位整編，1991年該站被撤銷(xiāo)。發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間失潮的原因除氣象因素影響外，主要是由于雙臺(tái)子河閘汛期的放流和下游河道逐年淤積抬高所致。

盤(pán)山站實(shí)測(cè)到的最高潮位往往出現(xiàn)在8月份，此時(shí)正值汛期，雙臺(tái)子河閘泄洪可能使潮水受阻不能雍高發(fā)生失潮，故整編時(shí)采用了清水河的最高最低水位。根據(jù)該站1968～1990年實(shí)測(cè)潮位資料統(tǒng)計(jì)，其潮汐特征值如表3。

表3 盤(pán)山站多年潮汐特征值（黃?；妫?單位：m

在雙臺(tái)子河閘運(yùn)行期間遭遇了3次大洪水分別發(fā)生在1985，1986，1995年，均采取了破堤分洪。盤(pán)山站實(shí)測(cè)到最高水位6.08m，發(fā)生在1985年8月23日21:00，實(shí)測(cè)洪峰流量達(dá)1880m3/s，炸開(kāi)雙臺(tái)子河閘南分洪堤進(jìn)行破堤分洪，如將洪水還原到主槽內(nèi)水位約可達(dá)到6.18m，此時(shí)潮水受洪水影響已經(jīng)發(fā)生了長(zhǎng)時(shí)間的失潮，故實(shí)測(cè)潮位為當(dāng)時(shí)的最高洪水位。

4 結(jié)語(yǔ)

潮汐分析中考慮到雙臺(tái)子河閘除洪水較大時(shí)開(kāi)閘泄洪外，其他時(shí)間長(zhǎng)期處于閉閘擋潮狀態(tài)，因此為了明確潮汐受洪水影響較小時(shí)的最高潮位，統(tǒng)計(jì)了5，6月份的歷史最高潮位，5月最高潮位為3.05m，6月最高潮位為3.39m。

［1］王洋，田金鳳.本溪市水資源開(kāi)發(fā)利用分析［A］.遼寧水文110周年科技論文選編［C］.2012:327-331.

［2］張嫣然.水利工程影響下雙臺(tái)子河上溯潮水分流比的研究［J］.中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（10）.

［3］遼寧省水利廳.防洪調(diào)度新方法及應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.

［4］周志業(yè).山湖水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固防滲設(shè)計(jì)［J］.廣西水利水電，2014（3）:15-17.

［5］王瑩.雙臺(tái)子河閘改建工程技術(shù)措施及分析［J］.東北水利水電，1999（12）.

（責(zé)任編輯：姜彤宇）

Analysis of design flood and tide of Shuangtaizi Dam

WANG Shu1，JV Fei1，WANG Peng2
（1.Panjin Hydrology Bureau of Liaoning Province,Panjin 124010,China；2.Panjin water conservancy engineering quality and safety surveillance,Panjin 124010,China）

The characters of Liao River heavy rains flood is detailed analyzed，the design flood of Shifosi Reservoir in the upstream is analyzed too.The design flow of the combination of Shifosi Reservoir and Shuangtaizi dam is calculated，and the water level of tide in the Liao River mouth and under the gate is analyzed，it provides a data support and technical reference for the future flood control decision-making and project scheduling.

Shuangtaizi dam；design flood；analysis

TV122+.3

B

1672-9900（2017）01-0032-03

2016-12-30

王 姝（1973-），女（漢族），遼寧遼陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事水文預(yù)報(bào)測(cè)報(bào)工作，（Tel）13942736388。