鴨綠河上游富裕溝設(shè)計洪水的計算與分析

陳桂梅，賈洪晶

(1.黑龍江省水利學(xué)校，黑龍江 大慶 163255；2. 黑龍江省同江市河道管理處，黑龍江 同江 156400)

1 概 述

鴨綠河流域位于黑龍江省三江平原的東北部(屬同撫地區(qū))[1]，該流域西接青龍蓮花河流域；南和東分別與別拉洪河流域接壤；北至黑龍江主航道及額圖山分水嶺。鴨綠河發(fā)源于同江市街津口與勤得利農(nóng)場之間額圖山南側(cè)濕地。全長194 km，本區(qū)流域河長70 km，流域面積1476 km2，在撫遠(yuǎn)縣西側(cè)匯入大力加湖后，向北注入黑龍江，系平原沼澤性河流。河道彎曲系數(shù)1.4～2.5，河道比降1/3000～1/10 000，河床寬度10～20 m，河槽深度1.0～2.5 m。

富裕溝為鴨綠河一級支流，位于黑龍江省三江平原的東北部，該流域右側(cè)與勤得利農(nóng)場接壤，全長15.36 km，流域面積44.2 km2，系平原沼澤性河流。河道彎曲系數(shù)1.3，河道比降1/3000～1/10 000。洪水災(zāi)害頻繁發(fā)生，因鴨綠河回水而使得溝內(nèi)洪水出槽，淹沒大片農(nóng)田。按照規(guī)范《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)的要求，本次鴨綠河堤防防護(hù)區(qū)以鄉(xiāng)村為主，防護(hù)區(qū)總面積1400.00 hm2，其中耕地面積953.33 hm2。項目實施后，可與鴨綠河下游左堤形成完整的防洪體系，防洪能力得到增強，洪澇災(zāi)害得到有效防范，流域內(nèi)人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的防洪安全保障問題得到初步解決。

2 水文基本資料

2.1 測站分布

因鴨綠河流域無實測水文資料，選用鄰近流域別拉洪水文站為分析本流域的參證站，兩流域自然地理條件相似，均開發(fā)較晚，其他基本情況相似，暴雨特性及分布一致為氣象一致區(qū)，全流域多為低平洼地，平原占90%以上，故選用別拉洪站洪水資料分析成果作為本流域設(shè)計洪水分析依據(jù)。

參證站水文資料系列情況見表1。

表1 測站水文資料統(tǒng)計表 km2

2.2 資料審查

別拉洪站測流斷面位于別拉洪河下游，別拉洪站建于1957年，是國家基本水文站，具有1957年以來的水位、流量、降水、蒸發(fā)等水文實測統(tǒng)計資料，資料的測、整、刊均執(zhí)行國家規(guī)范，精度可靠。

本次設(shè)計水文基本資料采用別拉洪站1957—2008年洪水系列資料。

3 洪 水

3.1 暴雨洪水特性

鴨綠河流域徑流成因以降雨徑流為主，其次是融雪徑流，枯水期還有少量的地下水補給。從每年11月—次年4月為封凍期，5—10月為暢流期。

對應(yīng)降雨徑流和融雪徑流形成兩個主要汛期：4月中旬—5月中旬的春汛和6月中旬—10月的夏秋汛。其中春汛主要是由氣溫升高產(chǎn)生的融雪、融冰作用形成地表徑流引起的，時常伴隨冰凌出現(xiàn)。流量較小，歷時較長，洪水過程線表現(xiàn)為低峰、長歷時，曲線低平；夏秋汛主要是由暴雨、大暴雨或全流域持續(xù)降雨形成地表徑流產(chǎn)生，以8、9月份出現(xiàn)次數(shù)較多。

3.2 洪水調(diào)查

由于鴨綠河開發(fā)較晚，加之當(dāng)?shù)鼐用駥ν旰樗∠蟛簧?，本次只調(diào)查到1981年8月的兩處洪痕，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用窠榻B，測得羊點處洪痕為45.70 m、南林子洪痕為45.45 m，洪水調(diào)查成果見表2。

表2 鴨綠河洪水調(diào)查成果表

4 設(shè)計洪水

4.1 參證站設(shè)計洪峰流量

參證站采用鄰近流域別拉洪水文站推求設(shè)計洪水[2]。依據(jù)別拉洪站已有的1957—2008年實測洪水資料系列，按年最大值獨立選樣原則進(jìn)行統(tǒng)計，并進(jìn)行頻率分析，采用Cs=2.25Cv的P-Ⅲ型曲線適線[3]，盡量照顧點群趨勢，以大、中洪水的經(jīng)驗點據(jù)與理論曲線配合較優(yōu)為原則進(jìn)行適線，確定參證站洪水設(shè)計參數(shù)。頻率曲線見圖2，洪水參數(shù)、設(shè)計洪水計算成果及三江平原規(guī)劃洪水成果見表3。

表3 別拉洪站設(shè)計洪峰成果表

從表3可知，本次計算成果比三江平原水利規(guī)劃洪水成果偏低，由于三江平原水利規(guī)劃洪水系列截至2002年，而本次別拉洪站洪水系列延長至2008年，2003—2008年為連續(xù)枯水年，所以本次計算的別拉洪站設(shè)計洪水成果偏小是合理的。

4.2 控制斷面設(shè)計洪峰

4.2.1 鴨綠河金華段控制斷面設(shè)計洪峰

按黑龍江省綜合的面積指數(shù)公式計算。計算公式(1)如下：

Qmp=Qm別(F控/F別)0.67

(1)

式中：Qmp、Qm別分別為控制斷面和別拉洪站設(shè)計洪峰，m3/s；F控、F別分別為控制斷面和別拉洪站集水面積，km2。

鴨綠河控制斷面設(shè)計洪峰計算成果見表4。別拉洪站設(shè)計洪峰頻率曲線見圖1。

表4 鴨綠河控制斷面設(shè)計洪峰成果

4.2.2 富裕溝控制斷面設(shè)計洪峰

(1)水文比擬法。按我省綜合的面積指數(shù)公式計算[4]，計算公式同式(1)。

富裕溝控制斷面設(shè)計洪峰計算成果見表5。

圖1 別拉洪站設(shè)計洪峰頻率曲線圖

名稱洪峰均值/(m3·s-1)CvCs/Cv設(shè)計洪峰/(m3·s-1)5%10%20%匯入口斷面6+0001.801.452.256.204.262.47富裕溝2.681.452.259.306.343.68

(2)三江平原等值線圖法。在富裕溝流域堤防6+000斷面處有一匯入口，山丘區(qū)設(shè)計流量按三江平原等值線圖法計算洪峰流量，成果見表6。

表6 富裕溝設(shè)計流量計算成果

5 結(jié) 論

由于鴨綠河流域洪水成因以降雨為主，故本次設(shè)計采用別拉洪站雨量資料驗證鴨綠河控制斷面設(shè)計洪水計算成果。對鄰近流域別拉洪站年最大日降水排頻，1981年最大日降水量相當(dāng)于20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。利用本次洪水調(diào)查的鴨綠河羊點1981年洪痕45.7 m，推求其相應(yīng)流量為67.6 m3/s，與選用按別拉洪站面積比擬法推求的鴨綠河羊點控制斷面20 a一遇的洪峰68.3 m3/s基本一致，說明本次利用別拉洪站設(shè)計洪水成果按面積比擬法推算鴨綠河金華段控制斷面設(shè)計洪峰流量的方法是可靠的。

富裕溝水文比擬法計算的成果偏低，為了工程安全起見，富裕溝設(shè)計洪峰流量采用三江平原等值線圖法計算的成果。