魏召才

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司，新疆 昌吉 831100）

梯級(jí)水庫(kù)中的上游水庫(kù)對(duì)洪水進(jìn)行調(diào)節(jié), 改變天然洪水的狀況，直接影響下游水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水[1]。設(shè)計(jì)洪水地區(qū)計(jì)算常用方法有組成典型年法、同頻率地區(qū)組成法和相關(guān)法。同頻率地區(qū)組成法是根據(jù)防洪要求，選定某一分區(qū)出現(xiàn)與下游設(shè)計(jì)斷面同頻率的洪量，其余分區(qū)的相應(yīng)洪量總數(shù)按照水量平衡原則推求[2]。本文以呼圖壁河流域?yàn)槔?，圍繞同頻率地區(qū)組成法在該流域梯級(jí)水庫(kù)洪水計(jì)算的應(yīng)用展開(kāi)分析。

1 研究區(qū)概況

呼圖壁河流域位于東天山北麓中段，準(zhǔn)噶爾盆地南緣。石門水文站為呼圖壁河水量控制站，測(cè)站以上集水面積1840 km2，多年平均徑流量為4.76 億m3。

選取呼圖壁河石門水文站至出山口河段，在建石門水庫(kù)位于石門水文站下游7.5 km，壩址以上集水面積1958 km2，設(shè)計(jì)庫(kù)容7975 萬(wàn)m3，工程等級(jí)為大（Ⅱ）型水庫(kù)。在建齊古水庫(kù)位于石門水庫(kù)下游約10.5 km，總庫(kù)容2080.9 萬(wàn)m3，工程等級(jí)中型水庫(kù)。石門水庫(kù)下游接石門水電站，廠房位于齊古水庫(kù)回水線位置。圍繞石門水庫(kù)建成后對(duì)齊古水庫(kù)和石門水電站廠房的設(shè)計(jì)洪水的影響展開(kāi)分析。

2 水文條件分析

2.1 水文資料收集與處理

自1956 年以來(lái)，呼圖壁河自出山口以上設(shè)立了石門、卡勒格牙基本水文站，在下游平原區(qū)設(shè)立過(guò)青年渠首專用水文站。計(jì)算收集到了呼圖壁河上石門水文站1978 年～2010 年洪水實(shí)測(cè)資料、卡勒格牙水文站1956 年～1967 年、1969 年～1970年實(shí)測(cè)洪水資料、青年渠首站1963 年～2010 年實(shí)測(cè)洪水資料。從資料總體看，呼圖壁河上有1956 年～2010 年實(shí)測(cè)洪水資料。因此，擬根據(jù)石門水文站、卡勒格牙水文站以及青年渠首站實(shí)測(cè)洪水系列，分析三站之間的相關(guān)關(guān)系，將三站洪水系列延長(zhǎng)到1956 年～2010 年。

2.2 水文站設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

采用石門水文站、卡拉格牙水文站延長(zhǎng)插補(bǔ)后1956 年～2010 年54 年洪峰系列，頻率曲線采用P－Ⅲ型曲線擬合，均值按式（1）計(jì)算，CV、CS初始值計(jì)算按式（2）、式（3）計(jì)算[3]。

按照理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合較好為原則進(jìn)行目估適線，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3 洪水計(jì)算

3.1 壩址同頻法

（1）根據(jù)石門水文站和卡勒格牙水文站設(shè)計(jì)洪水成果，分別采用面積的一次方將石門水文站和卡勒格牙水文站設(shè)計(jì)成果放大至石門水電站壩址處和齊古水庫(kù)壩址，作為石門水電站壩址處設(shè)計(jì)洪水和齊古水庫(kù)壩址天然狀態(tài)設(shè)計(jì)洪水成果[4]。

表1 石門水文站、卡勒格牙水文站不同設(shè)計(jì)頻率洪峰流量成果表

（2）用齊古水庫(kù)天然設(shè)計(jì)洪水減去石門水電站壩址處設(shè)計(jì)洪水，得到石門水電站壩址處至齊古水庫(kù)壩址區(qū)間設(shè)計(jì)洪水。

（3）根據(jù)石門水電站調(diào)洪原則，對(duì)石門水電站壩址處設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行調(diào)洪演算。

（4）最后將石門水電站調(diào)洪后的下泄洪水與區(qū)間設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行疊加，得到經(jīng)石門水電站調(diào)蓄后的齊古水庫(kù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)洪水成果，見(jiàn)表2。

表2 兩種方法計(jì)算成果對(duì)比表

3.2 區(qū)間同頻法

（1）根據(jù)卡勒格牙水文站設(shè)計(jì)洪水成果，采用面積的一次方將卡勒格牙水文站設(shè)計(jì)成果放大至齊古水庫(kù)壩址，作為齊古水庫(kù)天然狀態(tài)設(shè)計(jì)洪水成果。

（2）根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)可能最大暴雨圖集》相關(guān)成果，采用調(diào)蓄單位經(jīng)驗(yàn)線法計(jì)算石門水電站至齊古水庫(kù)壩址處區(qū)間設(shè)計(jì)洪水。

（3）將齊古天然設(shè)計(jì)洪水減去區(qū)間設(shè)計(jì)洪水，從而推求石門水電站壩址處設(shè)計(jì)洪水。根據(jù)石門水電站調(diào)洪原則，對(duì)入庫(kù)洪水進(jìn)行調(diào)洪演算。

（4） 將石門水電站下泄洪水與區(qū)間設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行疊加，得到經(jīng)石門水電站調(diào)蓄后的齊古水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水成果，見(jiàn)表2。

3.3 成果對(duì)比分析

本文通過(guò)兩種方法對(duì)石門水庫(kù)建成后齊古水庫(kù)入庫(kù)洪水進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算成果見(jiàn)表2。

從表中可以看出，兩種方法中，方法一計(jì)算成果洪峰流量要略小于方法二，而時(shí)段洪量要略大于方法二，兩種方法計(jì)算成果總體相差不大。根據(jù)下游不同防洪對(duì)象應(yīng)按照對(duì)工程最不利影響進(jìn)行選擇。對(duì)石門水電站廠房，洪峰流量的危害要大于時(shí)段洪量，因此推薦方法二計(jì)算成果；而對(duì)齊古水庫(kù)而言，時(shí)段洪量對(duì)水庫(kù)的規(guī)模影響較大，因此推薦方法一計(jì)算成果。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)洪水成果對(duì)工程規(guī)模的確定具有較大的影響，合理擬定設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成直接關(guān)系到設(shè)計(jì)洪水成果的可靠性和合理性。本文根據(jù)同頻率地區(qū)組成法的基本原理，采用壩址同頻法和區(qū)間同頻法對(duì)齊古水庫(kù)及石門電站斷面設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算對(duì)比分析。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合對(duì)下游防護(hù)對(duì)象的不利影響，合理選用成果，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

石門水文站與卡拉格牙水文站沒(méi)有平行的同期觀測(cè)資料，無(wú)法采用典型年法進(jìn)行分析，而區(qū)間洪水采用暴雨圖集法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，對(duì)最終成果精度起到保障作用。