吉林省舒蘭市細(xì)鱗河干流設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

李媛媛，姜岳良

（1.吉林省吉林市水利水電規(guī)劃院，吉林 吉林市 132011；2.松遼水利委員會水文局（信息中心），吉林 長春 130021）

1 自然地理概況

細(xì)鱗河為拉林河一級支流，發(fā)源于舒蘭市上營鄉(xiāng)老爺嶺山脈禿老婆頂子山東側(cè)，流經(jīng)舒蘭市上營、小城、舒郊、舒蘭、水曲柳等5 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的全部村屯和平安鎮(zhèn)的一部分村屯。細(xì)鱗河從南到北縱貫舒蘭市中部，狀似彎弓，出境后在黑龍江省五?？h境內(nèi)，于左岸匯入拉林河。細(xì)鱗河在舒蘭市境內(nèi)流域面積為2 727.0 km2，河長117.8 km，河道坡度為0.12%，山林占境內(nèi)流域面積的1.9%，坡地占10%，平原河谷占19%。小城鎮(zhèn)以上為上游山區(qū)，海拔高程在300～1 000 m之間，河谷寬0.2～0.5 km，河道坡陡，水勢急，河床為大中卵石，透水性較強(qiáng)，區(qū)間山高林茂，樹木蔥郁，植被良好。小城鎮(zhèn)至舒蘭市之間為中游丘陵區(qū)，海拔高程在220～500 m之間，河谷寬0.5～1.0 km，河底為砂卵石。舒蘭市以下為下游平原區(qū)，海拔高程在200～220 m 之間，地形開闊，河谷寬2.5～3.5 km，河道彎曲，河底為中沙，低水時(shí)有沙灘露出。

細(xì)鱗河支流眾多，其中，流域面積小于500.0 km2的各級支流15條，100.0～499.0 km2河流3條，20.0～99.9 km2河流12 條，境內(nèi)最大支流為右岸一級支流霍倫河?；魝惡影l(fā)源于舒蘭市榆樹溝鄉(xiāng)大禿頂子山東大杠東北側(cè)，于舒蘭市平安鎮(zhèn)雙河村西北匯入細(xì)鱗河，流域面積為1 502.0 km2，河道長129.0 km，河道坡度為0.18%。

2 水文基本資料

2.1 測站分布及資料系列

境內(nèi)細(xì)鱗河流域共有2 處水文站，分別為細(xì)鱗河干流上的舒蘭水文站和支流霍倫河上的平安水文站。舒蘭水文站代表范圍為霍倫河河口以上的細(xì)鱗河干流流域，平安水文站代表范圍為霍倫河河口以下的細(xì)鱗河流域。兩站水文資料系列見表1。

表1 細(xì)鱗河流域主要測站水文資料系列年限表

2.2 測站及資料基本情況

2.2.1 舒蘭水文站

舒蘭水文站位于吉林省舒蘭市鐵東街道紅石村紅石屯，松花江流域拉林河水系細(xì)鱗河干流上，集水面積為827.0 km2，距離河口69.0 km，1962 年6月建站，使用黃?；?，為細(xì)鱗河控制站，省級重要水文站，二類精度站，測洪標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇，主要觀測項(xiàng)目有水位、流量、降水等。1995 年1 月，站址上遷120.0 m，改為舒蘭（二）站，控制流域面積不變。2006 年1 月，站址再次上遷1.0 km，改為舒蘭（三）站，控制流域面積805.0 km2。

此次設(shè)計(jì)采用舒蘭站為主要參證站，為保證資料系列的一致性，將舒蘭（三）站2006—2020 年流量系列按面積比還原到舒蘭站位置，指數(shù)采用拉林河流域大汛洪水綜合坡度值0.7。

2.2.2 平安水文站

平安水文站位于吉林省舒蘭市平安鎮(zhèn)境內(nèi)，松花江流域拉林河水系霍倫河上，集水面積為1 479.0 km2，距離河口9.0 km。1990 年1 月建站，使用黃海基面，為霍倫河控制站，一般水文站，三類精度站，測洪標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇，主要觀測項(xiàng)目有水位、流量、降水等。

平安水文站前身為七里二水文站，位于霍倫河干流七里二村附近，控制流域面積1 382.0 km2，1956 年開始有水位、流量觀測資料。1990 年七里二水文站遷移至下游平安鎮(zhèn)內(nèi)，更名為平安水文站，同年開始有觀測資料。

此次設(shè)計(jì)將七里二水文站1956—1989 年流量系列按面積比還原到平安水文站位置，指數(shù)采用拉林河流域大汛洪水綜合坡度值0.7。

2.2.3 中型水庫站

境內(nèi)細(xì)鱗河流域現(xiàn)有3 座中型水庫：小城水庫位于細(xì)鱗河上游右岸一級支流黃粱河上，控制流域面積75.3 km2，水庫始建于1966 年，1999 年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)，2003 年除險(xiǎn)加固工程主體完工，按50 年一遇洪水設(shè)計(jì)，200 年一遇洪水校核，總庫容為1 420 萬m3，正常庫容為1 200 萬m3；沙河子水庫位于細(xì)鱗河中游右岸一級支流沙河上，2010 年完成除險(xiǎn)加固驗(yàn)收，水庫集水面積102.8 km2，按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1 000年一遇洪水校核，總庫容為2 555萬m3，正常庫容為2 065萬m3；新安水庫位于細(xì)鱗河下游右岸一級支流霍倫河上游，控制流域面積104.7 km2，2010 年完成除險(xiǎn)加固并投入使用，按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1 000年一遇洪水校核，總庫容為2 210萬m3，正常庫容為1 953萬m3。

鑒于上述各中型水庫控制流域面積較小，不考慮各中型水庫對細(xì)鱗河干流洪水的影響。

3 洪水計(jì)算

3.1 暴雨洪水特性

根據(jù)細(xì)鱗河流域降雨資料統(tǒng)計(jì)分析，一次降雨過程多為1～3 d，一般不超過5 d，而且一場降雨60%～70%的降雨量主要集中在1 d 內(nèi)。

細(xì)鱗河流域的大洪水主要由暴雨造成，每年7，8 月份是洪水的多發(fā)季節(jié)。中、小暴雨多集中在流域的上游區(qū)，大暴雨則可能覆蓋整個流域。細(xì)鱗河上游為山區(qū)性河流，河道比降較大，匯流速度較快，洪水一般陡漲陡落，洪峰持續(xù)時(shí)間較短，洪水過程一般為1～3 d，峰型多為單峰型。中下游河道比降較小，匯流速度較慢，洪水漲落相對平緩，洪峰持續(xù)時(shí)間較長，一場洪水過程歷時(shí)一般為3～5 d，峰型多為單峰型，如遇連續(xù)降雨，亦可能出現(xiàn)雙峰型。

3.2 歷史洪水及重現(xiàn)期

3.2.1 歷史洪水

根據(jù)《吉林省洪水調(diào)查資料》《吉林省場次洪水》等文獻(xiàn)記載，吉林市水利局于1964 年10 月對細(xì)鱗河流域主要控制站舒蘭水文站河段進(jìn)行了洪水定量調(diào)查和訪問工作，沿河訪問村屯4 個，調(diào)查1951 年洪痕點(diǎn)有14 處。根據(jù)訪問情況分析確定細(xì)鱗河洪水順位為1909 年、1989 年、1951 年，其中1909 年洪水沒有定量調(diào)查成果，1989 年實(shí)測流量為1 000 m3/s，1951 年流量為990 m3/s（較可靠）。

吉林市水文局對霍倫河流域原七里二水文站進(jìn)行過3 次洪水調(diào)查，村民指認(rèn)1951 年可靠洪痕點(diǎn)5 處，量級為1 540 m3/s，采用水文比擬法，指數(shù)采用拉林河流域大汛洪水坡度值0.7，將其轉(zhuǎn)化到平安站，量級為1 614 m3/s?？紤]到平安水文站2023 年和1989 年發(fā)生大水，量級分別為3 430 m3/s和1 426 m3/s，確定霍倫河洪水順位為2023 年、1951 年、1989 年。

3.2.2 重現(xiàn)期

由于1909 年洪水量級無法確定，故此次設(shè)計(jì)將1989 年洪水作為舒蘭站自1951 年以來第一位洪水考慮，重現(xiàn)期定為73 年，量級為1 000 m3/s；1951 年洪水按第二位洪水考慮，重現(xiàn)期定為36.5年，量級為990 m3/s。

此次設(shè)計(jì)將2023 年洪水作為平安站自1951年以來第一位洪水考慮，重現(xiàn)期定為73 年，量級為3 430 m3/s；1951 年洪水按第二位洪水考慮，重現(xiàn)期為36.5 年，量級為1 614 m3/s。

3.3 洪水計(jì)算

此次工程洪水計(jì)算分為兩部分：1）計(jì)算工程主要參證站舒蘭水文站、平安水文站設(shè)計(jì)洪水；2）計(jì)算工程控制斷面設(shè)計(jì)洪水。

3.3.1 舒蘭、平安水文站設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

依據(jù)舒蘭、平安水文站洪水系列和歷史洪水調(diào)查資料進(jìn)行頻率分析，采用P-Ⅲ型理論頻率曲線，用矩法初估流量均值和變差系數(shù)Cv值，偏態(tài)系數(shù)Cs值按變差系數(shù)的2.5 倍關(guān)系確定，適線時(shí)以經(jīng)驗(yàn)曲線上部大、中洪水經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)與理論頻率曲線配合較好為原則，盡量照顧點(diǎn)群趨勢，適線確定舒蘭、平安水文站設(shè)計(jì)洪水參數(shù)及設(shè)計(jì)值。

特大歷史洪水公式：

式中：Pm為特大洪水經(jīng)驗(yàn)頻率；M為各項(xiàng)特大洪水的序位，M=1，2，…，a，a為特大洪水項(xiàng)數(shù)；N為調(diào)查考證期。

實(shí)測洪水公式：

式中：P為洪水經(jīng)驗(yàn)頻率；m為洪水的序位；n為洪水系列項(xiàng)數(shù)。

式中：為洪峰流量不連續(xù)樣本的均值；Qj為特大洪水的洪峰流量，j=1，2，…，a；Qi為中小洪水的洪峰流量，i=l+1，l+2，…，n；l為發(fā)生在洪水系列中特大洪水的項(xiàng)數(shù)。

式中：Ki為特大洪水洪峰流量的模比系數(shù)，Ki=Qi/；Kj為中小洪水洪峰流量的模比系數(shù)，Kj=Qj/。

舒蘭和平安水文站設(shè)計(jì)洪水成果見表2。

表2 水文站設(shè)計(jì)洪水成果表

3.3.2 細(xì)鱗河干流主要控制斷面設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

此次設(shè)計(jì)，指數(shù)n采用拉林河流域大汛洪水綜合坡度值0.7，細(xì)鱗河干流布設(shè)6 個斷面，霍倫河口以上斷面以細(xì)鱗河干流主要控制站舒蘭站為參證站；霍倫河口以下斷面以霍倫河干流主要控制站平安站為參證站，采用水文比擬法，計(jì)算各控制斷面設(shè)計(jì)洪水，主要控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果見表3。

表3 細(xì)鱗河干流主要控制斷面設(shè)計(jì)洪峰流量采用成果表

4 成果合理性分析

以拉林河左岸卡岔河流域的亮甲山水文站、榆樹水文站，細(xì)鱗河流域的舒蘭水文站，霍倫河流域的平安水文站為參證站繪制地區(qū)綜合圖，成果見圖1。從圖1 可以看出，此次計(jì)算的舒蘭站和平安站洪峰流量均值上線效果較好，證明此次細(xì)鱗河干流計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)及成果比較合理。

圖1 拉林河流域洪峰流量均值～面積地區(qū)綜合線

5 結(jié)語

河道護(hù)岸、堤防工程設(shè)計(jì)對水文的要求主要為設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，對于設(shè)有水文站的河流，要以自身水文站為主要參證站計(jì)算設(shè)計(jì)洪水；對于沒有水文站的河流，要借用鄰近流域水文站作為參證站，同時(shí)要考慮水文站所在流域與設(shè)計(jì)流域在氣象條件、下墊面條件是否具有相似性。對于水文站洪水計(jì)算，首先要考慮到資料系列的可靠性、一致性和代表性，以及資料長度是否滿足SL 44—2006《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》[1]中洪水系列30年以上的要求；其次，歷史洪水調(diào)查考證期要清晰，量級確定最好有洪痕佐證。設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果要結(jié)合上、下游已建工程，或者鄰近流域水文站成果進(jìn)行合理性分析，證明成果合理可靠，方可為后續(xù)設(shè)計(jì)使用。