趙 祺，許 靜，于 丹

（1.吉林省水文水資源局長春分局，吉林 長春 130022；2.吉林省水文水資源局四平分局，吉林 長春 130022；3.吉林省城市供水有限公司，吉林 長春 130022）

1 玉皇廟水庫概況

玉皇廟水庫位于松花江流域拉林河下游左側(cè)的一級支流卡岔河右側(cè)支流二道河上游河段，建于1958 年，是一座以防洪灌溉為主的中型水庫，總庫容5 890 萬m3，興利庫容2 500 萬m3。水庫壩址坐落在榆樹市十四戶鄉(xiāng)東崗?fù)臀鞅?.5 km 處，其地理位置為東經(jīng)126°53′，北緯44°42′。 水庫流域地處北半球中緯度地帶，為溫帶大陸性氣候。 根據(jù)榆樹市氣象站資料統(tǒng)計，本區(qū)多年平均氣溫為4.2℃，極端最高氣溫35.8℃，極端最低氣溫-39.0℃；多年平均降水量600.1 mm，其中6～9 月降水量446.5 mm，占全年降水量的74.4%。受夏季高溫多雨氣候影響，庫區(qū)暴雨多形成洪水。

2 設(shè)計洪水復(fù)核

2.1 基本資料

該水庫1972～2002 年有水文觀測資料， 但僅1972～1976、1980 年有還原計算的洪峰流量資料，1981～1988 年、1992～2002 年有還原計算的洪峰流量、洪量資料。 本次用最大一日雨量與洪峰流量和洪量相關(guān)， 插補1972～1976、1980 年的洪量和1989～1991 年的洪峰流量Qm、 洪量（1d 最大洪量W24h，3d 最大洪量W3d），共28 年洪水序列（1977～1979 年無觀測暴雨資料，未予插補），插補相關(guān)系數(shù)均在0.8 以上，結(jié)果如表1 所示。 與計算相關(guān)的資料還有《吉林省暴雨圖集》（1989 年版）、 現(xiàn)省內(nèi)應(yīng)用的暴雨統(tǒng)計參數(shù)、《吉林省暴雨徑流查算圖表》成果和《吉林省洪水調(diào)查》等資料。

表1 玉皇廟水庫洪水系列成果表Table 1 Flood series results of Yuhuang temple reservoir

2.1.1 頻率計算法

作為水文計算功能的一部分，水文頻率計算是求算設(shè)計洪水的基礎(chǔ)。 它具有經(jīng)驗頻率計算、統(tǒng)計參數(shù)及其誤差估算、理論頻率計算、曲線圖形繪制、動態(tài)適線調(diào)整和自動書寫計算單等功能[1]。

用水庫觀測資料還原的洪水序列作頻率計算，經(jīng)洪水的場次區(qū)域分析，確認(rèn)本次洪水屬變性臺風(fēng)雨造成的一場大面積洪水。 榆樹縣有關(guān)文獻亦記載了1956 年松花江、拉林河、二三道河子、卡岔河發(fā)生的大洪水。根據(jù)《吉林省洪水調(diào)查資料》,這場洪水的洪峰流量為391 m3/s，重現(xiàn)期為100 年一遇。

洪峰流量和洪量均采用不連序系列計算，計算公式為

洪峰流量N=100，n=28，a=2 （1956 年的洪峰流量Qm=391m3/s），l=1（2002 年洪峰流量Qm=243m3/s）。

1d、3d 洪量N=100，n=28，a=1（1956 年）。

經(jīng)驗頻率計算公式為

采用P-Ⅲ型曲線。

2.1.2 由暴雨推求洪水

用暴雨資料計算小面積洪水的方法推求設(shè)計洪水。

（1）設(shè)計暴雨徑流計算。 在實際工作中,小流域暴雨徑流計算公式的選擇及其參數(shù)的取值直接影響計算成果,因此，計算結(jié)果是否符合實際情況，必須加以驗證才能判定, 而驗證方法是否切實可行是關(guān)鍵[2]。 設(shè)計暴雨統(tǒng)計參數(shù)從《吉林省暴雨圖集》等值線查得。 因水庫地處拉林河下游、榆樹市東南，本區(qū)域及其周邊無綜合的（P+Pa）～R 產(chǎn)流參數(shù)，設(shè)計凈雨采用《吉林省暴雨徑流查算圖表》產(chǎn)流參數(shù)成果第Ⅳ1 區(qū)拉林河下游徑流系數(shù)計算。 計算結(jié)果如表2所示。

表2 玉皇廟水庫設(shè)計暴雨徑流計算成果表Table 2 Design rainstorm runoff calculation results of Yuhuang temple reservoir

（2）設(shè)計洪峰流量計算。 設(shè)計洪峰流量計算采用羅氏法，其基本公式為

式中：α 為徑流系數(shù)；β 為暴雨不均勻系數(shù)；i 為暴雨強度，mm/min；F 為流域面積，km2。

2.1.3 用地區(qū)綜合法推求洪水

水文測站一般分布在控制面積較大的河流上，因此，在實際工作中，常常會遇到小河流(特別是10 km2以下)設(shè)計洪水計算無徑流資料問題。而采用地區(qū)綜合經(jīng)驗公式比法較適合無資料地區(qū)小河流設(shè)計洪水計算，且具有資料可靠性、地區(qū)實用性、可操作性強等優(yōu)點[3]。 根據(jù)拉林河流域各水文站洪水和有關(guān)水庫的設(shè)計洪水參數(shù)， 用雙對數(shù)格紙點繪地區(qū)綜合圖：Qm~F、W1~F、W3~F 和CvQm～F、CvW1～F、CvW3～F 綜合經(jīng)驗公式，求得水庫的洪水參數(shù)，計算各頻率的設(shè)計洪水。

2.2 設(shè)計洪水過程線

關(guān)于設(shè)計洪水過程線的擬定，現(xiàn)在通行的有兩種方法:即同頻率放大法和同倍比放大法[4]。 選擇水庫觀測還原較好、峰洪量較大的2002 年8 月1 日8時～4 日7 時洪水過程作典型過程線，以洪峰流量和一、三日洪量控制同頻率放大法，計算水庫的設(shè)計洪水過程線，時段為1h，如圖1 所示。

3 計算成果合理性分析

以上3 種方法的計算成果， 頻率計算法計算的設(shè)計洪水值偏小，地區(qū)綜合法和羅氏法、徑流系數(shù)法較接近。 經(jīng)綜合分析，采用羅氏法、徑流系數(shù)法計算成果較為合理。

圖1 玉皇廟水庫設(shè)計洪水過程線Fig.1 Flood hydrograph of Yuhuang temple reservoir

3.1 頻率計算法成果分析

頻率計算法的設(shè)計洪水值偏小，主要有2 個原因：（1）還原計算水庫的1972～1976 年、1981～1988年、1992～2002 年洪水資料，除2002 年8 月上旬洪水觀測較好，其余年份洪水期觀測次數(shù)少，基本上均為每天一次觀測，控制不了洪水變化過程。 （2）洪水系列無50 年代、60 年代、豐平水年資料及遠(yuǎn)期大洪水調(diào)查資料，系列代表性差。所以，該成果不宜采用。

3.2 地區(qū)綜合法和由暴雨推求洪水法成果分析

地區(qū)綜合法基本均采用大中河流洪水資料推求，其洪水特征與小面積洪水有所不同。用暴雨計算小面積洪水方法的成果，分析如下：（1）由暴雨用小面積方法推算的設(shè)計洪水，所用暴雨參數(shù)為1989年全省綜合適用成果，資料代表性較好，能夠滿足水庫洪水復(fù)核設(shè)計需要。 （2）設(shè)計洪峰流量用地區(qū)綜合法、羅氏法兩種方法的計算成果接近，說明成果比較可靠。洪峰流量結(jié)合水庫實際情況，采用羅氏法計算成果合理。 （3）由于本區(qū)域無綜合分析的（P+Pa）～R 產(chǎn)流參數(shù)。 根據(jù)《吉林省暴雨徑流查算圖表》產(chǎn)流參數(shù)綜合成果， 水庫流域劃分為第Ⅳ1 區(qū)—拉林河下游區(qū)，設(shè)計洪量采用該區(qū)的徑流系數(shù)計算比較合理（相鄰流域石塘水庫近期除險加固設(shè)計采用此方法，已經(jīng)通過審批）。 （4）設(shè)計洪峰流量和洪量點繪在拉林河流域水文站洪水和有關(guān)水庫的設(shè)計洪水參數(shù)地區(qū)綜合圖上，分布合理，符合地區(qū)分布規(guī)律。 （5）根據(jù)《吉林省洪水調(diào)查資料》，玉皇廟水庫1956 年洪水的洪峰流量為391 m3/s，重現(xiàn)期為70～100 年一遇，現(xiàn)計算的洪峰流量P=2%和P=1%洪峰流量分別為372 m3/s 和476 m3/s，說明設(shè)計洪水成果用洪水調(diào)查資料驗證亦比較合理。

4 結(jié)語

通過設(shè)計洪水合理性分析，可以找出幾種計算方法差別，分析差別產(chǎn)生原因，確定適合該工程的計算方法及成果。 只有設(shè)計成果合理，與實際發(fā)生的洪水相一致，才能達到預(yù)期的設(shè)計效果。

[1] 余興勝. 水文頻率計算程序開發(fā)原理研究[J]. 鐵道勘測與設(shè)計，2006（6）：49-52.

[2] 朱繼蒼. 小流域暴雨徑流計算及驗證方法在鐵路工程中的應(yīng)用[J]. 甘肅科技縱橫，2009（06）：138-139.

[3] 江紅. 安慶市無資料地區(qū)小河流設(shè)計洪水計算方法[J].東北水利水電，2009（7）：58-59.

[4] 林越元. 論設(shè)計洪水過程線的擬定方法[J]. 人民長江，1957（11）：60-62.