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        尼爾基 豐滿水庫攔蓄作用分析

        2016-08-01 09:11:14孫啟偉水利部松遼水利委員會(huì)吉林長春130021
        東北水利水電 2016年2期
        關(guān)鍵詞:松花江流域

        薛 梅,馮 艷,周 炫,孫啟偉(水利部松遼水利委員會(huì),吉林 長春130021)

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        尼爾基 豐滿水庫攔蓄作用分析

        薛 梅,馮艷,周炫,孫啟偉
        (水利部松遼水利委員會(huì),吉林 長春130021)

        [摘 要]尼爾基水庫和豐滿水庫是松花江流域重要控制性水利工程,2013年,尼爾基水庫和豐滿水庫相繼發(fā)生超50年一遇特大洪水。兩座水庫對(duì)洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié),充分發(fā)揮了攔洪、削峰、錯(cuò)峰作用,將嫩江中下游洪水削減到10~20年一遇,第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇,松花江干流洪水削減到10~20年一遇,有效減輕了下游河段的防洪壓力。

        [關(guān)鍵詞]松花江流域;尼爾基水庫;豐滿水庫;攔蓄作用

        1 水庫概況

        尼爾基水利樞紐[1]位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流中上游,壩址位于阿彥淺水文站下游32 km處,壩址以上流域集水面積66 382 km2,占嫩江流域的22.35%,多年平均徑流量104.7 億m3,占嫩江流域的45.7%。尼爾基水庫是以防洪、工農(nóng)業(yè)供水、結(jié)合發(fā)電、兼顧航運(yùn)及改善水環(huán)境,并為北水南調(diào)工程提供水源地的大型水利工程。

        豐滿水電站[2]位于吉林市上游16 km處的第二松花江干流上,兼有防洪、灌溉、工農(nóng)業(yè)及城市供水、航運(yùn)、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用的大型水利樞紐。壩址控制流域面積42 500 km2,約占第二松花江流域面積的58%,其上游建有白山水電站(流域面積19 000 km2)和紅石水電站(流域面積20 300 km2)。

        2 實(shí)際洪水情況

        1)尼爾基水庫。2013年,尼爾基水庫發(fā)生超50年一遇特大洪水,8月12日8時(shí)至14時(shí),最大6 h入庫流量達(dá)到9 440 m3/s,最大日均入庫流量7 740 m3/s(8月12日)。

        尼爾基水庫洪水由上游干流、支流甘河和科洛河及區(qū)間來水組成。經(jīng)分析計(jì)算,尼爾基水庫最大入庫洪峰組成中,上游干流占44.4%、甘河占15.6%、科洛河占8.3%、區(qū)間占31.7%;最大7 d,15 d洪量中,上游干流分別占53.9%、50.2%,甘河分別占25.4%、26.7%,科洛河分別占10.3%、11.4%,區(qū)間分別占10.4%、11.7%,詳見表1。

        表1 2013年尼爾基水庫最大入庫洪峰流量及7 d、15 d洪量組成統(tǒng)計(jì)表

        2)豐滿水庫。2013年,豐滿水庫發(fā)生50年一遇特大洪水,8月16日11時(shí)至16日23時(shí),豐滿水庫最大12 h天然入庫流量16 800 m3/s,最大日均入庫流量15 500 m3/s(8月16日)。

        豐滿水庫洪水由上游干流、支流輝發(fā)河及區(qū)間來水組成。經(jīng)分析計(jì)算,豐滿水庫最大入庫洪峰組成中,上游干流占54.9%、輝發(fā)河占20.3%、、區(qū)間占16.4%;最大7 d、15 d洪量中,上游干流分別占45.0%、46.0%,輝發(fā)河分別占26.7%、26.1%,區(qū)間分別占20.4%、18.8%。詳見表2。

        3 水庫攔蓄及對(duì)下游影響

        1)計(jì)算原理。為分析尼爾基、豐滿水庫對(duì)下游干流水文情勢影響,采用還原計(jì)算方法假定水庫不攔蓄洪水,將水庫天然來水演算至下游主要控制站[3-5]。

        表2 2013年豐滿水庫最大入庫洪峰流量及7 d、15 d洪量組成統(tǒng)計(jì)表

        洪水演進(jìn)采用馬斯京根分段連續(xù)演進(jìn)的方法[6-9]。馬斯京根演算法是美國麥卡錫(G.T.McCarthy)于1938年在美國馬斯京根河上使用的流量演算方法。該法將河段水流圣維南方程組中的連續(xù)方程簡化為水量平衡方程,把動(dòng)力方程簡化為馬斯京根法的河槽蓄泄方程,對(duì)簡化的方程組聯(lián)解,得到演算方程。馬斯京根流量演算公式:

        其中:

        式中:I1,I2——時(shí)段始、末的河段入流量;O1,O2——時(shí)段初、末的河段出流量;K,x,△t采用松花江流域防洪規(guī)劃階段成果[10]。

        2)水庫攔洪削峰情況。2013年汛期,尼爾基水庫總來水量197.1億m3,最大攔蓄洪量15.1億m3,最大6 h入庫流量9 440 m3/s,最大下泄流量5 500 m3/s,削峰率達(dá)42%,將嫩江中下游洪水削減到10~20年一遇,充分發(fā)揮了水庫攔洪削峰作用,有效減輕了下游河段的防洪壓力。2013年汛期,豐滿水庫總來水量146.0億m3,最大攔蓄洪量23.7億m3,最大3 h天然入庫流量17 400 m3/s,最大泄流量2 100 m3/s,削峰率達(dá)88%,將第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇,減輕了松花江干流的防洪壓力。

        3)對(duì)下游河道的影響。尼爾基水庫、豐滿水庫對(duì)2013年松花江流域洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié),不僅削減了下游各控制斷面的洪峰流量及時(shí)段洪量,改變了洪峰出現(xiàn)的時(shí)間,并成功使第二松花江洪水與嫩江洪水錯(cuò)峰,有效減輕下游河段防洪壓力。

        尼爾基水庫調(diào)蓄后,嫩江中下游洪水削減到10~20年一遇,其中,嫩江同盟站洪峰流量7 320 m3/s,削減幅度達(dá)17.4%;嫩江江橋站洪峰流量8 780 m3/s,削減幅度為9.2%。豐滿水庫調(diào)蓄后,第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇,其中,第二松花江扶余站洪峰流量2 550 m3/s,削減幅度達(dá)65%。經(jīng)尼爾基水庫、豐滿水庫聯(lián)合調(diào)度后,松花江干流洪水削減到10~20年一遇,其中,松花江干流下岱吉站、哈爾濱、通河、依蘭、佳木斯站削減洪峰幅度達(dá) 10~20%,7 d、15 d、30 d、60 d洪量減少15%左右,下岱吉站、哈爾濱站洪峰出現(xiàn)時(shí)間分別提前了6 d、1 d,通河、依蘭、佳木斯站洪峰出現(xiàn)時(shí)間均提前了2 d。2013年尼爾基水庫、豐滿水庫下游控制站實(shí)測與還原后過程對(duì)比見,表3。

        表3 2013年水庫下游主要站洪水特性對(duì)比表

        4 結(jié)語

        1)尼爾基水庫、豐滿水庫對(duì)2013年松花江流域洪水進(jìn)行了有效調(diào)節(jié),不僅削減了下游各控制斷面的洪峰流量及時(shí)段洪量,改變了洪峰出現(xiàn)的時(shí)間,并成功使第二松花江洪水與嫩江洪水錯(cuò)峰。經(jīng)水庫調(diào)蓄后,嫩江中下游洪水削減到10~20年一遇,第二松花江下游洪水削減至不到5年一遇,松花江干流洪水削減到10~20年一遇。尼爾基水庫、豐滿水庫的攔蓄,為減少嫩江、第二松花江及松花江干流的洪水災(zāi)害發(fā)揮了重要作用。

        2)隨著各水文站距水庫距離的增加,水庫攔蓄對(duì)下游河道的影響程度也有所減小。如嫩江距尼爾基水庫最近的同盟站削減洪峰幅度達(dá)17.4%,富拉爾基、江橋站削減洪峰幅度分別降至11.3%,9.2%。

        3)2013年,尼爾基水庫對(duì)下游河道的調(diào)蓄作用較豐滿水庫小。主要原因是,一方面,豐滿水庫攔蓄洪量較大。其中,豐滿水庫最大攔蓄洪量23.7 億m3,尼爾基水庫最大攔蓄洪量15.1億m3;另一方面,嫩江干流下游道河槽調(diào)蓄作用大。尼爾基水庫下游河流進(jìn)入平原地帶,河道蜿蜒曲折,沙灘、沙洲、汊河鱗次櫛比,兩岸灘地延展很寬,河道比降較緩,洪峰在傳遞過程中因槽蓄作用不斷削平,洪水坦化比較嚴(yán)重。因此,2013年,尼爾基水庫對(duì)下游河道的調(diào)蓄作用較豐滿水庫小。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]彭勇,周惠成,胡宏達(dá),李成林.尼爾基水庫洪水調(diào)度方案研究[J].水電能源科學(xué),2011,29(8):35-37.

        [2]袁國臣.豐滿水庫調(diào)節(jié)對(duì)下游影響的分析[J].東北水利水電,1991,(10):38-42.

        [3]王俊,李鍵庸,周新春,許全喜.2010年長江暴雨洪水及三峽水庫蓄泄影響分析[J].人民長江,2011,42(6):1-5.

        [4]張康,何錦翔,方神光,田玉麗.紅水河梯級(jí)開發(fā)對(duì)洪水演進(jìn)的影響分析[J].人民珠江,2013,34(Z1):1:57-60.

        [5]陳守煜,方榮.入庫洪水還原計(jì)算[J].大連工學(xué)院學(xué)報(bào),1983,22(1):131-136.

        [6]張世功,孫廷璽,劉福學(xué),李西水,徐波勇.沂沭河流域大型水庫至下游控制站河道流量演算方案研究[J].水文,2009,29(5):50-54.

        [7]關(guān)志成,吳海龍,崔軍,鄧力強(qiáng),趙明華.馬斯京根法洪水演進(jìn)反演計(jì)算方法的探討[J].水文,2006,26(2):9-12.

        [8]包為民.水文預(yù)報(bào)[M].北京:中國水利水電出版社,2006.

        [9]芮孝芳.水文學(xué)原理[M].北京:水利水電出版社,2004.

        [10]松遼水利委員會(huì).松花江流域防洪規(guī)劃報(bào)告[R].2007.

        [中圖分類號(hào)]TV12

        [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

        [文章編號(hào)]1002-0624(2016)02-0031-02

        [收稿日期]#2015-12-01

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