大遼河組合洪水計算方法淺析

(遼寧省盤錦市大洼區(qū)水利勘測設(shè)計所，遼寧 盤錦 124200)

1 流域概況

大遼河位于遼寧省大洼縣的東部，在三岔河接納渾河、太子河后，流經(jīng)海城、盤山、大石橋、大洼于營口市城區(qū)西部入海。大遼河系感潮河段，枯水期潮區(qū)界可達渾河的三界泡和太子河的官溝附近，潮流界可到三岔河。河口系部規(guī)則半日潮，潮流速、潮流量隨潮水向上游推進而減小。同一次漲潮營口站潮流量最大可達5 400 m3/s，田莊臺1 975 m3/s，三岔河站僅462 m3/s，故汛期三岔河到田莊臺河段主要受洪水控制。

根據(jù)大洼縣氣象站多年觀測資料，該地區(qū)多年平均降水量646.8 mm，雨量多集中在汛期7-8月份，占多年平均雨量的53.4%。并常以暴雨形成洪澇災(zāi)害；多年平均蒸發(fā)量為1 653.6 mm，4～7月最大，均在200 mm以上；多年平均氣溫8.4℃，7～8月溫度最高；多年平均出霜期在10月5日，終霜期為4月19日，無霜期為177 d，多年平均凍土深及冰厚分別為1 130 mm和250～300 mm；多年平均日照為2 762.8 h；秋冬季以東北風(fēng)為主，春夏季以西南風(fēng)為主，多年平均風(fēng)速為4.4 m/s，在1986年4月8日，曾發(fā)生瞬時風(fēng)速27.0 m/s；多年平均相對濕度為67%。

2 流域暴雨和洪水特征

渾河、太子河發(fā)生洪水的天氣系統(tǒng)主要有華北氣旋。低壓冷峰、江淮氣旋、高空槽、臺風(fēng)等，各類天氣系統(tǒng)形成暴雨一般可連續(xù)1-3天。由于雨量大面積亦大，故渾、太兩河常同時發(fā)生洪水。暴雨多出現(xiàn)在七、八月份，其中以七月下旬，八月上旬為最多。從歷次發(fā)生大洪水來看，渾河洪峰、洪量均小于太子河。渾河、太子河一次洪水歷時為7 d左右，主要集中在3 d。雙峰歷時為13 d，兩峰間隔為3～4 d，1960年最大一次暴雨發(fā)生在太子河的清河城，雨量達45.1 mm/h。

渾河洪水主要來源于沈陽以上的山丘區(qū)，沈陽以下雖有蒲河匯入，但屬平原性河流，水流較緩，對干流洪水影響不大。太子河洪水主要來自遼陽以上的山丘區(qū)，下游雖有北沙河、柳壕河、南沙河等多條支流匯入，但由于干、支流洪水基本不遭遇，故遼陽以上為太子河洪水的主要來源。渾河、 太子河流域相鄰，洪水基本上同時發(fā)生，從歷年資料分析看，兩河同時發(fā)生洪水各占一半以上，從洪峰、洪量上分析，渾河、太子河發(fā)生大洪水是一致的。渾河沈陽以上為丘陵和山區(qū)，控制面積7 944 km2，占全河的69.2%，河道長245 km。太子河遼陽以上是山區(qū)，控制面積8 082 km2，占全河道的58.2%,河道長250 km，自沈陽、遼以下，進入平原區(qū)后，兩河均有堤防，由于大洪水來自沈陽、遼陽以上，且大暴雨基本籠罩兩河，因此，沈陽、遼陽兩站洪峰出現(xiàn)時間接近，一半遼陽洪水較沈陽洪水遲后6 h左右，沈陽至三岔河的傳播時間39 h，遼陽至三岔河的傳播時間30 h，而一次洪水主峰過程約3 d，故兩河洪水基本要遭遇。

3 設(shè)計洪水計算分析

大遼河洪水時渾河、太子河在三岔河匯合后的組合洪水，洪水主要來自渾河的沈陽、太子河的遼陽以上地區(qū)。

3.1 渾河、太子河全區(qū)設(shè)計洪水組成

3.1.1 渾河設(shè)計洪水、設(shè)計洪水地區(qū)組成及組合設(shè)計流量

根據(jù)《營口市城市防洪規(guī)劃報告》中的洪水計算成果，渾河設(shè)計洪水地區(qū)組成以沈陽為控制點，按⑴大伙房水庫以上發(fā)生設(shè)計洪水，區(qū)間發(fā)生相應(yīng)洪水；⑵區(qū)間發(fā)生設(shè)計洪水，大伙房以上發(fā)生相應(yīng)洪水兩種情況計算。第⑵種情況比較險惡，因此設(shè)計洪水地區(qū)組成按第⑵種情況進行組合計算。以1960年為典型年，峰量同頻放大，成果見表1。

表1 渾河沈陽站組合洪水成果表 m3/s

1995年渾河流域出現(xiàn)了特大洪水，1999年省院進行了《渾河設(shè)計洪水復(fù)核》，其洪水系列延至1996年，該設(shè)計成果已通過水利部審查。本次考慮渾河自1996年以后未發(fā)生較大洪水，所以洪水系列沒有延長，渾河設(shè)計洪水采用《渾河設(shè)計洪水復(fù)核》成果。《渾河設(shè)計洪水復(fù)核》與省院的原設(shè)計成果(《葠窩技設(shè)》)相比，設(shè)計洪量增大較多，設(shè)計洪水地區(qū)組成選擇1995年和1960年兩個典型年，地區(qū)組成采用同頻率組成法，分為上述⑴和⑵兩種情況考慮。按新設(shè)計洪水成果和原水庫調(diào)度原則進行調(diào)洪后的組合流量增大較多，下游各段堤防防洪標準降低，根據(jù)2000年4月29日省水利廳組織有關(guān)專家對大伙房水庫安全鑒定結(jié)論，大伙房水庫亦成為險庫，因此下游各控制地點的組合流量，需在《大伙房水庫除險加固工程》階段，結(jié)合水庫除險加固方案和水庫防洪調(diào)度方案進行重新計算。

根據(jù)《大伙房水庫除險加固工程初步設(shè)計》報告，設(shè)計洪水地區(qū)組成和水庫調(diào)節(jié)計算考慮了即將在支流東洲河上修建的關(guān)山水庫作用。沈陽控制各頻率經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后的組合設(shè)計流量，擇兩個典型年和不同組成方案中的大者確定。詳見表2。

表2 沈陽站組合設(shè)計流量表 m3/s

由表2中可以看出，大伙房水庫除險加固工程和關(guān)山水庫修建完成后，其不同頻率組合流量可以滿足下游堤防的防洪標準。渾河洪水主要來自沈陽以上山區(qū)，沈陽站以下，洪水經(jīng)河道調(diào)蓄作用洪峰有所減少，沿程雖有支流加入，其組合洪峰亦不大于上游沈陽站洪水。故沈陽站至三岔河之間河道各地點的設(shè)計洪水均按與沈陽站設(shè)計洪峰1:1關(guān)系推求。

3.1.2 太子河設(shè)計洪水、設(shè)計洪水地區(qū)組成及組合設(shè)計流量

原成果采用1960年為典型年，以洪峰、七日洪量同控制法放大加倍各過程線。在省院的《遼河口綜合整治規(guī)劃》項目中，已經(jīng)將太子河增加了1995年典型設(shè)計洪水地區(qū)組成分析，地區(qū)組成情況及放大方法與上述相同。經(jīng)水庫調(diào)洪后，太子河主要地點組合設(shè)計流量見表3。

表3 太子河主要地點組合設(shè)計流量表 m3/s

通過以上計算分析1995年和1960年典型遼陽組合流量相差不大，故遼陽組合流量采用原成果，(即1960年典型)。經(jīng)分析遼陽至三岔河之間各地點，干支流洪水基本不遭遇，按洪峰折減系數(shù)為1計算，即均為遼陽相同。

表4 大遼河(在三岔河處)組合設(shè)計流量成果表 m3/s

3.2 大遼河組合設(shè)計流量計算

三岔河為渾河、太子河匯合處，是大遼河的控制站，由于渾、太兩河洪水主要來自沈陽、遼陽以上地區(qū)，下游雖有支流匯入，但經(jīng)分析干、支流洪水不遭遇，對干流影響不大。而渾河、太子河常同時發(fā)生大洪水，洪水基本遭遇。故三岔河的設(shè)計洪水采用渾河、太子河的同頻率組合。

渾河沈陽站組合設(shè)計流量過程線，錯39 h移至三岔河處，太子河遼陽組合設(shè)計流量過程線，錯30 h移至三岔河處，兩者疊加后其最大組合流量即為大遼河組合設(shè)計流量。原大遼河組合設(shè)計流量為1960年典型。 由于混合沈陽組合洪水有所改變并增加了1995年典型，同將太子河遼陽與之對應(yīng)的1960年和1995年典型組合設(shè)計流量分別與之組合?，F(xiàn)將以上兩個典型年大遼河組合設(shè)計流量成果列于表4。

表4可以看出本次計算的兩個典型年大遼河組合設(shè)計流量均與原成果相差不大，所以大遼河組合設(shè)計流量仍采用原(1960年典型)組合成果。

4 結(jié)語

大遼河洪水時由渾河、太子河洪水在三岔河匯合后的組合洪水，且大遼河無大的支流匯入，因此大遼河防御超標準洪水的對策主要依賴于上游渾、太河防御超標準洪水的措施。目前其防御超標準洪水措施為：做好堤防等水利工程日常的維護和巡查，確保其的正常運行，在汛期，密切關(guān)注洪水預(yù)報，隨時做好防洪搶險的準備。

[1]李光華,李眾望.遼河口演變歷史與趨勢分析[J].東北水利水電. 2014(08).

[2]張福然,王海紅.大遼河入海口地區(qū)洪潮遭遇分析[J].東北水利水電.2014(01).

[3]熊瑩.長江上游干支流洪水組成與遭遇研究[J].人民長江.2012(10).

[4]劉桂雁.大遼河河口潮汐特性初步分析[J].地下水.2015(02).

[5]楊大卓.大遼河潮汐變化規(guī)律初步分析[J].吉林水利.2010(05).