夹道子水库设计洪水分析

　　【摘要】本文根据夹道子水库的设计要求，介绍了设计洪水的计算与分析方法，为水库设计提供依据。
　　【关键词】暴雨特性、洪水特性、洪水重现期、设计洪水。
　　1流域、资料概况
　　雅河位于辽宁省的东部，是浑江的一级支流。雅河发源于桓仁、本溪两县交界处草帽顶子山东麓，自西向东流经八里甸乡、普乐堡镇和雅河乡，在东方红水库坝址上游不足1Km处注入浑江。
　　雅河全长83.2Km，流域面积724Km2。流域形状近似椭圆形，长轴呈东西方向，北邻大二河，西邻太子河，南邻小雅河，东面为浑江干流。雅河蜿蜒曲折，坡度大，全河平均比降4.28‰。
　　夹道子水库位于流域中上游吕家堡子附近，在夹道子沟汇入口上200米左右，控制面积382.5Km2。有关河流水系情况见图1。
　　雅河流域曾经有一个水文站—普乐堡站，该站控制面积588Km2，设立于1958年6月1日，于1961年12月后撤消，仅有3.5年水文观测资料，不能满足水文计算要求。雅河流域现在没有水文站，只有3个雨量站，分别是上游的八里甸、臭里头和中游的普乐堡雨量站（其中臭里头站为汛期站）。
　　与流域北部毗邻的大二河流域水文特性与雅河基本接近，大二河流域有四道河子水文站，该站设立于1958年6月，观测至今。其中1963-1966年资料缺测，其它年份资料均完整、刊印。因此采用四道河子站资料进行雅河流域的水文计算。
　　夹道子水库工程四道河子站资料系列为1958～2003年共计46年资料系列。
　　2洪水
　　2.1暴雨洪水特性
　　雅河是浑江的一级支流，浑江流域位于东北地区的东南部，夏季东南季风从海洋带来充足的水汽在迎风坡上形成强烈的暴雨。流域外南部丹东海拔59m，向北至流域边缘的宽甸海拔突升至300m左右。浑江桓仁以下流域平均高程为637m，通化以上流域平均高程达743m，这种特殊的地理位置和地形条件，使鸭绿江中、下游地区暴雨成为辽宁省之冠。
　　浑江流域洪水由暴雨形成，洪水与暴雨相应，发生在6－9月，全年最大洪水多发生在7－8月份，尤以8月最多。
　　雅河属山区性河流，集水面积724km2，为小流域，地形起伏大，河道坡降陡，河槽调蓄作用小，急骤强烈的暴雨形成陡涨陡落的洪水。由于一次天气过程造成的暴雨历时较短而且主要暴雨集中于一天时间内，致使较大洪水多呈单峰型。一次洪水历时3天左右，主要集中在1天时间内。普乐堡站1960年特大洪水的24小时洪量占72小时洪量的76.8％，反映了洪水越大洪量越集中的特点。
　　2.2历史洪水调查及文献资料
　　浑江流域的历史洪水自上游通化到下游沙尖子，曾经进行过6次详细的调查（见《浑江口综合治理工程可行性研究》报告），每次调查均有调查报告，其中1964年和1977年对支流大二河、雅河进行了调查。通过查阅历史文献资料及洪水调查相互印证的大洪水有：1888年、1897年、1923年、1935年、1960年,基本查清了1888年以来四道河子处的大洪水。
　　2.3历史洪水重现期分析
　　通过查阅历史文献资料及洪水调查，经分析认为浑江干流桓仁水库洪水重现期1888年洪水为1755年以来的第1位。大二河为浑江右侧支流，四道河子站由于1888年和1897年无具体调查值，加之1960年洪峰流量较1935等年份洪峰流量大之较多，故1960年洪峰重现期按1897年以来第一位考虑；1935年洪峰重现期按1897年以来第三位考虑，连序系列中提出1960年后，其前空一位。四道河子站历史洪水顺位见表1。
　　表1四道河子站大洪水顺位表

　　2.4设计洪水
　　雅河仅有4年洪水资料，无法满足水文计算要求，
　　所以采用四道河子站资料进行夹道子水库的设计洪水计算。
　　四道河子站洪峰、洪量经插补延长后资料为1958-2003年共计46年。洪峰、洪量频率计算，根据历史洪水调查和文献考证确定的重现期，四道河子站洪峰、洪量按绘线读点补矩法进行频率计算。线型采用皮尔逊Ⅲ型曲线，洪峰Cs=2.5Cv，一日、三日洪量Cs=2Cv，Cv经综合平衡后选定，四道河子站设计洪水成果见表2。由于篇幅所限洪峰、一日、三日洪量频率曲线图略。
　　表2四道河子站设计洪水成果表单位：Q（m3/s）W（106m3）

　　通过表2可以看出初设与可研设计洪水基本一致，因此夹道子水库工程初设阶段设计洪水应采用可研阶段成果。
　　2.5枢纽洪水
　　夹道子水库坝址枢纽处设计洪水由四道河子站成果采用面积比法推求，洪峰采用面积比的2/3次方，洪量采用面积比的1次方（并采用98年暴雨查算图表中夹道子最大24小时、最大三日暴雨均值与四道河子最大24小时、最大三日暴雨均值比值修正夹道子水库设计一日、三日洪量）。夹道子水库设计洪水成果见表3。
　　表3枢纽设计洪水成果表

　　2.6设计洪水成果合理性分析
　　四道河子与雅河流域毗邻，且同为浑江的右侧一级支流。两河面积相当、流域特性接近，所以采用四道河子站成果计算雅河的设计洪水是可行的。
　　经分析浑江流域干、支流各站洪峰系列的Cs值都是采用2.5Cv。通过本次适线分析也说明四道河子站洪峰系列Cv采用1.45，Cs值采用2.5Cv是合理的。从四道河子站洪水的Cv值来看，从洪峰到3日洪量Cv值逐渐减小，符合Cv-t关系，亦是合理的。
　　普乐堡站1960年实测洪峰流量为2280m3/s，其重现期为百年左右，计算的百年设计洪峰流量为2260m3/s，两者基本一致，所以采用四道河子站设计洪水成果推求的雅河设计洪水是合理的。
　　通过点绘浑江流域干、支流各站洪峰流量～面积关系图可以看出，各站的点子分布比较有规律，洪峰流量是随着面积的增加而加大的，干流、支流和区间设计洪水是面积比的2/3次方关系。浑江各地点洪峰流量～面积关系见图2。另外从图3和图4中可以看出四道河子站设计洪峰～洪量关系线通过实测点群中心，通过上述分析说明四道河子站设计洪水成果是合理的。四道河子站洪峰～洪量关系见图3与图4。

　　3结语
　　设计洪水是指水利水电工程规划、设计、施工中所指定的各种设计标准的洪水。合理分析计算设计洪水，是水利水电工程规划设计中首先要解决的问题。
　　设计洪水的计算有两种途径，一是根据流量资料计算设计洪水，二是根据暴雨资料推算设计洪水。本文设计洪水采用与流域北部毗邻的大二河四道河子水文站流量资料分析计算，并换算到夹道子水库，最后经设计洪水成果综合分析检验后，说明四道河子站设计洪水成果是合理的，设计水库时可以采用。