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        灤河灤縣站設計洪水分析計算

        2014-11-09 06:37:28楊利紅
        河北水利電力學院學報 2014年3期
        關鍵詞:灤縣灤河洪峰流量

        楊利紅

        (河北省水利水電第二勘測設計研究院,河北 石家莊 050021)

        在灤河上建有4座大型水庫、9座中型水庫及多處小型水庫和塘壩,上游水庫調(diào)度調(diào)洪作用改變了下游設計斷面天然洪水的洪峰流量、時段洪量及洪水過程線形狀,從而改變了設計斷面洪水的概率分布。文中通過對灤河下游灤縣段洪水設計分析計算,闡述水庫群下游河道防洪設計洪水的計算方法。

        1 洪水特性分析

        灤河上建有多處水庫和塘壩,對灤河洪水起到了一定的調(diào)蓄作用。潘家口水庫、大黑汀水庫、桃林口水庫是灤河流域內(nèi)最主要的3座大型水利樞紐工程。潘家口水庫壩址位于遷西縣灑河橋鎮(zhèn)桃園村北,大黑汀水庫壩址在遷西縣境內(nèi)大黑汀村,大黑汀水庫位于潘家口水庫的下游,兩庫首尾相連,形成灤河梯級開發(fā)工程。桃林口水庫位于灤河支流青龍河上[1]。

        潘家口水庫控制流域面積34240km2,占灤河流域山區(qū)面積的75%,總庫容29.3億m3,防洪庫容7.0億m3,設計防洪標準為1000年一遇洪水,校核標準為5000年一遇洪水,是以供水為主,兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大(Ⅰ)型水利樞紐工程。

        大黑汀水庫為一座大(Ⅱ)型水庫,位于潘家口水庫下游30km的灤河干流上,水庫以上流域面積35580km2,占全流域總面積的79%,其中兩座水庫之間的區(qū)間面積為1340km2。大黑汀水庫是以蓄水興利為主的水庫,不承擔下游防洪任務,溢流壩泄洪能力很大,洪水期間不控泄。水庫總庫容為3.37億m3,設計防洪標準為100年一遇洪水,校核標準為1000年一遇洪水[2]。

        桃林口水庫位于河北省青龍縣二道河村附近的灤河支流青龍河上,控制流域面積5060km2,總庫容8.59億m3。桃林口水庫是以城市供水和灌溉為主的大(Ⅱ)型水利工程,水庫設計標準為100年一遇洪水,校核標準為1000年一遇洪水[3]。

        2 設計洪水

        灤河京山鐵路橋下游平原河段設計洪水以灤縣水文站為控制斷面。由于上游潘家口、大黑汀和桃林口3座大型水庫中僅有潘家口水庫承擔下游防洪任務,因此灤縣站的設計洪水組成按潘家口水庫以上和潘家口至灤縣區(qū)間兩個區(qū)域進行分析[4]。在《灤河流域防洪規(guī)劃》(2006年,該成果已通過河北省人民政府批準)中,對灤縣以上的主要控制站潘家口、灤縣、潘家口~灤縣區(qū)間洪水在《灤河流域補充規(guī)劃》(1985年)的基礎上,將系列延長至1997年進行復核,復核結果顯示各站特征參數(shù)均無大的變化,仍采用“補充規(guī)劃”中的設計洪水成果。由于1997年以來無大暴雨洪水發(fā)生,文中仍采用《灤河流域防洪規(guī)劃》中的成果。

        2.1 主要控制站設計洪水

        上游水庫用水調(diào)度和防洪調(diào)洪作用改變了下游設計斷面的天然洪水流量、時段洪量及洪水過程線。為了推求下游設計斷面設計洪水,可將實測洪水流量資料按水庫調(diào)度規(guī)則逐年進行模擬調(diào)洪,推求出設計斷面的洪水過程線,從中統(tǒng)計出受水庫調(diào)洪影響的設計斷面洪水特征值系列。

        灤縣灤河河段設計洪水以灤縣站為控制站。上游潘家口、大黑汀和桃林口3座大型水庫中僅有潘家口水庫承擔下游防洪任務,灤縣工程段及以上主要控制站潘家口、大黑汀、灤縣、桃林口的設計洪水以及潘家口~灤縣區(qū)間洪水的分析成果見表1[7]。

        表1 灤河主要控制站洪水分析成果

        2.2 灤縣站設計洪水

        關于灤縣站設計洪水采用潘家口設計、還是潘灤區(qū)間設計,采用了典型洪水組成法和同頻率洪水組成法進行分析。

        2.2.1 典型洪水組成法

        近期灤河流域發(fā)生的大洪水年份主要有1949年、1959年和1962年,其中1949年因潘家口站無實測資料無法進行組成分析,主要對1962年、1959年洪水組成進行分析。

        1959年灤縣站7月22日洪水的洪峰流量為24000m3/s,接近50年一遇洪水,3日洪量20.0億m3。潘家口站洪峰流量僅為4220m3/s,相當于5年一遇;3日洪量為5.2億m3,占灤縣站3日洪量的26%。

        1962年灤縣站7月27日洪水的洪峰流量為34000m3/s,相當于100年一遇洪水,次洪水總量為50.4億m3。對應此次洪水過程,潘家口站洪峰流量18800m3/s,相當于50年一遇洪水,次洪水總量為19.3億m3,占灤縣站洪量的38.3%。潘家口以下區(qū)間盡管流域面積僅占灤縣以上流域面積的22.1%,但產(chǎn)流量卻占灤縣站洪量的61.7%。

        從兩場較大洪水的組成情況可以看出,灤縣站的洪水組成中潘家口站和潘家口~灤縣區(qū)間的洪水相差十分懸殊。

        2.2.2 同頻率洪水組成法

        根據(jù)實測資料分析,在1958年、1959年、1962年、1964年、1984年及1994年等較大洪水中,主要來自潘家口以上的僅有1958年,其余年份均以潘家口~灤縣區(qū)間洪水為主。同頻率組成法即考慮潘家口站與灤縣站同頻率、潘家口~灤縣區(qū)間相應和潘家口~灤縣區(qū)間與灤縣站同頻率、潘家口站相應兩種情況,分析的洪水標準主要針對灤河下游防洪標準,即50年一遇洪水。

        灤縣站50年一遇天然洪峰流量為28100m3/s,潘家口站同頻率的洪峰流量為17800m3/s。按潘家口站與灤縣站洪水洪峰流量基本遭遇考慮,由灤縣站洪水減去潘家口站經(jīng)演變后的過程得到潘家口~灤縣區(qū)間洪水過程,洪峰流量為12000m3/s,相當于20年一遇洪水。

        潘家口~灤縣區(qū)間50年一遇洪水的洪峰流量為18200m3/s,由灤縣站洪水減去潘家口~灤縣區(qū)間洪水得潘家口站演變至灤縣站的洪峰流量9900m3/s,換算至潘家口為12000m3/s,相當于20年一遇洪水。

        2.2.3 設計洪水成果

        從以上分析可知,潘家口~灤縣區(qū)間發(fā)生與灤縣站同頻率洪水的機遇較高且對灤縣站的防洪較為不利,因此,灤縣站設計洪水組成采用潘家口~灤縣區(qū)間與灤縣站發(fā)生同頻率設計洪水、潘家口發(fā)生相應洪水的組合方式。灤縣站即治理河段設計洪水成果見表2。

        表2 設計洪水成果表

        4 結論

        灤河下游灤縣段洪水設計,受上游水利工程的影響較大,進行洪水設計時,不僅要考慮洪水過程疊加,還要考慮人為調(diào)度洪水對下游的影響。通過分析確定受水庫群影響的下游灤縣段設計洪水為:50年一遇的洪峰流量為25000m3/s,20年一遇的洪峰流量為19630m3/s,10年一遇的洪峰流量為13600m3/s。

        [1]于京要,等.灤河流域防洪規(guī)劃[R].天津:河北省水利水電勘測設計研究院,2002.

        [2]王春澤,喬光建.河北水文基礎知識與應用[M].北京:中國水利水電出版社,2012.

        [3]王洪彬,等.灤河中下游河道防洪工程規(guī)劃[R].天津:河北省水利水電勘測設計研究院,1997.

        [4]馮平,徐向廣,王嵩.灤河下游河道建設項目防洪影響評價問題[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007,21(8):22-27.

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