張偉堯

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

汪清水庫(kù)消險(xiǎn)增容擴(kuò)建徑流分析

張偉堯

(黑龍江省佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

七臺(tái)河市是黑龍江省東部煤電化基地建設(shè)的重要城市之一，根據(jù)規(guī)劃， 2020年水平年總需水量達(dá)到15140×104m3， 2030年為15810×104m3。預(yù)測(cè)桃山水庫(kù)按計(jì)劃建成以后，七臺(tái)河市2020年水平年仍缺水2428×104m3，2030年為2916×104m3，用水需求難以滿(mǎn)足。為了確保七臺(tái)河市用水需求，尤其是居民生活用水的安全，對(duì)汪清水庫(kù)進(jìn)行增容擴(kuò)建，作為城市供水的第二水源，滿(mǎn)足城市居民生活保質(zhì)保量的用水安全。汪清水庫(kù)位于倭肯河的一級(jí)支流挖金別河中游，原設(shè)計(jì)是一座中型水庫(kù)，設(shè)計(jì)總庫(kù)容1142×104m3，主要任務(wù)是農(nóng)業(yè)灌溉，增容擴(kuò)建后，是一座具有城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉和改善環(huán)境等綜合利用功能的中型水庫(kù)。該水庫(kù)增容后，總庫(kù)容達(dá)到5133×104m3，計(jì)劃為供水量為900×104m3/a，灌溉供水量為323×104m3/a。生態(tài)環(huán)境供水量為229×104m3/a。為了規(guī)模論證，文章對(duì)汪清水庫(kù)的徑流量進(jìn)行了詳細(xì)分析。

水庫(kù)擴(kuò)建；消險(xiǎn)增容；徑流分析；江清水庫(kù)

1 工程概況

汪清水庫(kù)位于挖金別河中游，集水面積為185km2，挖金別河流域位于七臺(tái)河市的北部，地理位置為E45°47′-46°2′，N130°52′-131°08′，河流自東北流向西南，于七臺(tái)河市匯入倭肯河，流域總面積為285km2河流總長(zhǎng)約30km，河道寬度3-20m，河道比降1/500-1/2000，全流域多年平均徑流量約2990×104m3。

汪清水庫(kù)是一座已建水庫(kù)，建于1958年，現(xiàn)狀壩頂長(zhǎng)630m，壩頂寬5m，壩頂高程約190.4m，最大壩高約10.8m。原設(shè)計(jì)正常蓄水位187.54m，相應(yīng)庫(kù)容921×104m3，設(shè)計(jì)洪水位188.33m，校核洪水位189.02m，相應(yīng)庫(kù)容1142×104m3。汪清水庫(kù)原設(shè)計(jì)以農(nóng)業(yè)灌溉為主，增容擴(kuò)建后，是一座具有城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉和改善環(huán)境等綜合利用功能的中型水庫(kù)。該水庫(kù)增容后，正常蓄水位196.00m，相應(yīng)庫(kù)容4524×104m3；死水位187.00m，死庫(kù)容310×104m3，占總庫(kù)容的6.0%；調(diào)節(jié)庫(kù)容4214×104m3，占總庫(kù)容的82.1%；汛期限制水位平正常蓄水位；設(shè)計(jì)洪水位196.00m，校核洪水位196.75m，相應(yīng)庫(kù)容5133×104m3，調(diào)洪庫(kù)容609×104m3，占總庫(kù)容的11.9%。

水庫(kù)設(shè)計(jì)城市供水量為900×104m3/a，水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉供水量為323×104m3/a。水庫(kù)設(shè)計(jì)生態(tài)環(huán)境供水量為229×104m3/a[1]。

2 水文基本資料

倭肯河干流上現(xiàn)有兩個(gè)水文站，為桃山站和倭肯站；支流站主要有勃利站、孟家崗南站、孟家崗北站、四方臺(tái)站和向陽(yáng)山水庫(kù)站。其中碾子河流域勃利站為本次設(shè)計(jì)主要代表站。

勃利水文站于1958年由合江專(zhuān)署設(shè)立，基本水尺斷面位于碾子河大橋南270m處，測(cè)流斷面設(shè)在基本水尺斷面下游119m處，1964年測(cè)流斷面上遷到基本水尺斷面。該站控制面積142km2，具有1959年-2007年49a水文觀測(cè)資料。

勃利水文站位于碾子河中上游，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、降水。該測(cè)驗(yàn)河段順直，河槽基本上是U字形單式河槽，平槽河寬約20m，洪水河寬約30m，測(cè)站控制條件良好。流速測(cè)驗(yàn)采用25—1型流速儀，個(gè)別年份(如1981年)高水部分采用浮標(biāo)測(cè)流速。水位觀測(cè)采用定時(shí)段人工觀測(cè)，汛期按規(guī)范要求增加觀測(cè)次數(shù)，水尺為直立式木質(zhì)水尺。

勃利水文站是國(guó)家基本水文站，歷年水文資料嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行整編，可以做為本次設(shè)計(jì)的代表站。

倭肯河流域水系及水文測(cè)站分布見(jiàn)圖1。

圖1 倭肯河流域水系及水文測(cè)站分布

3 徑 流

3.1 徑流特性

該區(qū)域內(nèi)徑流以地表徑流為主，補(bǔ)給水源主要是大氣降水，可分為降雨徑流和融雪徑流，其中融雪徑流一般發(fā)生在4月中、下旬，所占比重較小，降雨徑流為主要來(lái)源。降水量主要集中在7、8兩月，約占全年降水量的50%以上。

該區(qū)域內(nèi)多年平均徑流深在90-130mm之間。徑流地區(qū)分布規(guī)律為流域上游山區(qū)徑流深較大，隨著流域地勢(shì)逐漸向下游過(guò)渡到丘陵區(qū)及平原地帶，徑流深相應(yīng)減小，變差系數(shù)Cv值變化趨勢(shì)與年徑流深相反，上游小、下游大[2]。

流域內(nèi)徑流的年內(nèi)豐枯變化較大，主要是受降雨量大小所支配，夏季水量較豐，冬季徑流較小。徑流的年內(nèi)分配極不均勻，大部分徑流量集中在夏秋汛期，其中6月—9月份徑流量約占全年的70%。

3.2 設(shè)計(jì)年徑流

1) 系列代表性分析：

借用鄰近地區(qū)氣候條件與本區(qū)較為一致的牡丹江站1908年-2007年年降水資料，采用差積曲線(xiàn)法進(jìn)行系列代表性分析。

通過(guò)比較勃利站年徑流系列與牡丹江站同期年降水差積曲線(xiàn)的一致性，分析牡丹江站短系列年降水對(duì)長(zhǎng)系列年降水的代表性。牡丹江站年降水長(zhǎng)、短系列比較成果見(jiàn)表1，差積曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

表1 牡丹江站長(zhǎng)、短系列k值比較表

圖2 年徑流差積曲線(xiàn)圖

從差積曲線(xiàn)圖中可以看出，勃利站年徑流和牡丹江站年降水差積曲線(xiàn)變化趨勢(shì)較一致。因此可以通過(guò)牡丹江站年降水分析勃利站年徑流變化，從牡丹江站年降水長(zhǎng)、短系列均值比、Cv比可以看出，1956年-2007年系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)接近長(zhǎng)系列，為較完整的豐枯水周期。

2) 單站設(shè)計(jì)年徑流：

根據(jù)各單站1956年-2007年共52年實(shí)測(cè)徑流系列進(jìn)行頻率分析計(jì)算，采用P-III型理論曲線(xiàn)，按矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適線(xiàn)確定各水文站年徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)，Cs按我省分析成果取Cs=2.0Cv。單站設(shè)計(jì)年徑流成果見(jiàn)表2。

表2 單站設(shè)計(jì)年徑流成果表

3.3 壩址設(shè)計(jì)年徑流

壩址處設(shè)計(jì)年徑流采用地區(qū)綜合法和統(tǒng)計(jì)參數(shù)修正法兩種方法推算。

1)地區(qū)綜合法：

根據(jù)上述單站設(shè)計(jì)年徑流成果，點(diǎn)繪該地區(qū)各水文站年徑流設(shè)計(jì)值與面積關(guān)系線(xiàn)，查得壩址處多年平均年徑流深為127mm。設(shè)計(jì)年徑流與面積關(guān)系線(xiàn)見(jiàn)圖3。

圖3 各代表站設(shè)計(jì)年徑流與集水面積關(guān)系線(xiàn)

2)參證站統(tǒng)計(jì)參數(shù)修正法：

統(tǒng)計(jì)參數(shù)修正法系按工程地點(diǎn)與參證站所處的徑流分布趨勢(shì)，按兩者多年平均徑流深等值線(xiàn)比例關(guān)系，修正參證站年徑流深系列到工程地點(diǎn)。本次選用碾子河上勃利站作為年徑流深等值線(xiàn)修正法的參證站，采用《三江平原水利綜合規(guī)劃》多年平均徑流深等值線(xiàn)進(jìn)行修正[3-4]。由上述方法修正后得壩址處年徑流深成果見(jiàn)表3。

表3 汪清水庫(kù)壩址年徑流深成果表 mm

3.4 成果比選

由以上兩種方法推求的年徑流深成果中可以看出，地區(qū)綜合法和等值線(xiàn)修正法推求的壩址多年平均年徑流深成果較接近，故為安全考慮，本次推薦采用等值線(xiàn)修正法推求的壩址年徑流成果，詳見(jiàn)表4。

表4 汪清水庫(kù)壩址年徑流量成果表

[1]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，汪清水庫(kù)消險(xiǎn)增容擴(kuò)建工程可行性研究報(bào)告[M].黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱.

[2]柴曉玲,郭生練,周芬,等.無(wú)資料地區(qū)徑流分析計(jì)算方法研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2005(05)：89-80.

[3]吳傳明.福建省地表徑流分析[J].亞熱帶水土保持，2005(02)：63-64.

[4]李立平,張燕.英那河水庫(kù)徑流分析[J].水利水電技術(shù)，2004(03)：12-14.

1007-7596(2017)06-0023-03

2017-05-16

張偉堯(1982-)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師。

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