劉曉宏，李 萍

（四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

水利水電工程校核洪水的推求在水文資料條件下通常根據(jù)流量資料或暴雨資料計(jì)算。根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》［1］：“3.1.7當(dāng)設(shè)計(jì)流域缺乏洪水和暴雨資料，但工程地點(diǎn)附近已調(diào)查到可靠的歷史洪水，其重現(xiàn)期又與工程的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)接近時(shí)，可直接采用歷史洪水或進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，作為該工程的設(shè)計(jì)洪水?！?008年，黃成宗［2］采用調(diào)查洪水配線法、水位（調(diào)查）-暴雨頻率相應(yīng)法及水位（調(diào)查）洪水頻率相應(yīng)法，解決了水文資料短缺地區(qū)的涉及洪水計(jì)算的問題，對(duì)今后水利、電力、輸變電等工程提供借鑒作用。2020年，楊俊強(qiáng)［3］等通過對(duì)比分析得出，在實(shí)測(cè)資料洪水系列中加入歷史調(diào)查洪水可以延長(zhǎng)資料系列，減少誤差，合理確定洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)，提高設(shè)計(jì)洪水成果的可靠性。

米市水庫(kù)是安寧河上游左岸重要支流—孫水河上的一座具有控制性的大型骨干工程，防洪是工程重要任務(wù)［4］之一。米市水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水是水庫(kù)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，對(duì)自身防洪安全有著重要的作用。由于米市水庫(kù)壩址河段無實(shí)測(cè)水文資料，本文分別采用了瞬時(shí)單位線法和水文比擬法計(jì)算米市水庫(kù)壩址的設(shè)計(jì)洪水，并與工程河段的調(diào)查洪水做比較，基于工程安全，米市水庫(kù)推薦采用適當(dāng)調(diào)整的歷史洪水作為工程的校核洪水。該成果已通過水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院的審查認(rèn)可，這種確定工程校核洪水的方法是對(duì)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》中“1.0.11和3.1.7”小節(jié)中設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法的一種具體應(yīng)用。

1 水文條件概況

孫水河是安寧河上游左岸的最大支流，發(fā)源于昭覺縣尼地鄉(xiāng)境內(nèi)的洛馬阿木拖山（主峰海拔高程3 491 m），于冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)匯入安寧河。孫水河流域海拔高程在1 630～3 491 m之間，流域面積1 618 km2，河長(zhǎng)95.2 km，平均比降15‰。擬建米市水庫(kù)下壩址（推薦壩址）位于依洛溝口上游約800 m處，壩址以上控制集水面積397.9 km2。

根據(jù)孫水河流域內(nèi)暴雨資料分析，孫水河流域24小時(shí)暴雨均值在60～90 mm之間，暴雨從上游到下游呈遞增趨勢(shì)，上游米市雨量站多年24小時(shí)暴雨均值為63.4 mm，中游波洛、喜德、則約雨量站均值分別為76.4 mm、75.4 mm、87 mm，下游孫水關(guān)雨量站均值為77.6 mm。孫水河流域洪水，主要由暴雨形成，洪水成因及特點(diǎn)與暴雨的成因、分布、強(qiáng)度等密切相關(guān)。歷年最大洪峰流量均發(fā)生在6—9月，個(gè)別出現(xiàn)在5月。洪水過程較短，一般1～2天。另外，由于近年來，流域植被受人為破壞，蓄水保土能力降低，遇較大降雨時(shí)，易形成洪災(zāi)。

孫水河流域內(nèi)四川省水文水資源勘測(cè)局先后設(shè)立有喜德水位站和孫水關(guān)水文站，米市水庫(kù)位于孫水關(guān)水文站上游，下墊面條件基本相似，孫水關(guān)水文站水文資料條件較好，因此根據(jù)米市水庫(kù)所在地理位置，結(jié)合資料條件，工程水文分析計(jì)算依據(jù)站確定為孫水關(guān)水文站。孫水河流域水系站網(wǎng)及工程位置分布見圖1。

圖1 孫水河流域水系站網(wǎng)及工程位置分布

2 歷史洪水

2.1 孫水關(guān)水文站河段歷史洪水調(diào)查及重現(xiàn)期確定

根據(jù)孫水關(guān)河段洪水調(diào)查有關(guān)文獻(xiàn)資料，本河段調(diào)查到的大洪水在1891年、1917年、1938年、1960年，而1891年、1917年、1938年洪水遠(yuǎn)較1960年小，也比實(shí)測(cè)的幾場(chǎng)大洪水小。根據(jù)孫水關(guān)實(shí)測(cè)流量成果，1960年實(shí)測(cè)洪峰流量1 400 m3／s，2012年實(shí)測(cè)洪峰流量2 510 m3／s，2012年洪水遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1960年洪水，因此可以確定2012年洪水為1891年以來首大洪水。由于1960年洪水遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2012年洪水，并且在實(shí)測(cè)資料中并不十分突出，不提出作特大值考慮。

綜上所述可以確定，2012年洪水是1891～2014年以來的首大洪水，重現(xiàn)期為124年。

2.2 工程河段2012年特大洪水

2012年8月31日，孫水河突發(fā)洪水，在孫水河流域造成有史以來最大的洪災(zāi)損失。這場(chǎng)洪水起漲快、洪峰高、歷時(shí)短，主要由8月30-31日孫水河流域普降大雨造成，暴雨的強(qiáng)降水中心出現(xiàn)在孫水河上游熱柯達(dá)拉鄉(xiāng)一帶。這次洪水造成孫水河流域部分河段決堤、潰堤、翻堤，沿岸農(nóng)田被沖毀、村舍倒塌，交通、通訊、供電中斷，上游沖毀5座吊橋，規(guī)劃米市下壩址下游原米市大橋被沖毀，造成直接經(jīng)濟(jì)損失30億元以上。這場(chǎng)洪水在孫水河河口孫水關(guān)水文站（集雨面積1 611 km2）實(shí)測(cè)洪峰流量為2 510 m3／s，峰現(xiàn)時(shí)間在2012年8月31日16時(shí)12分。

洪水調(diào)查河段位于下壩址下游約1 km，河段較為順直，河段內(nèi)布設(shè)了CS07斷面（控制集水面積420 km2）。該斷面上游280 m右岸為乃家村，下游660 m處為米市大橋，住戶集中，指認(rèn)洪痕點(diǎn)較多，洪痕較可靠。CS07斷面位于下壩址下游約800 m處，該斷面為寬淺式，較規(guī)整。根據(jù)2012年上下游洪調(diào)的“8·31”洪痕，投影到河道中泓線后推算出2012年洪水比降，并內(nèi)插出CS07斷面處2012年洪水位，結(jié)合實(shí)測(cè)河道大斷面，選取適當(dāng)?shù)牟诼蔬M(jìn)行推流。推流成果見表1。

表1 2012年CS07斷面“8·31”洪水調(diào)查推流成果

CS07斷面河段上下游住戶較多，洪痕點(diǎn)多位于房屋墻角和米市大橋沖毀處，洪痕較為清晰可靠，結(jié)合該場(chǎng)暴雨量級(jí)以及時(shí)空分布分析，推流成果基本合理。

3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

由于米市水庫(kù)壩址河段無實(shí)測(cè)水文資料，采用了瞬時(shí)單位線法和水文比擬法計(jì)算米市水庫(kù)壩址的設(shè)計(jì)洪水，經(jīng)比較后推薦水文比擬法成果。根據(jù)孫水關(guān)水文站實(shí)測(cè)及插補(bǔ)延長(zhǎng)的1953～2014年年最大流量系列，對(duì)2012年特大洪水提出作特大值處理，組成不連序年最大流量系列進(jìn)行頻率計(jì)算。據(jù)此計(jì)算成果，采用水文比擬法按面積比的2／3次方修正，推求的米市水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水見表2。由于2012年洪水量級(jí)十分突出，重現(xiàn)期缺乏相應(yīng)的資料再往前推，導(dǎo)致頻率曲線配線時(shí)2012年洪峰流量點(diǎn)出現(xiàn)“吊燈籠”（頻率曲線適線時(shí)，由于2012年洪水過大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離在曲線上方）的情況，經(jīng)面上綜合分析Cv取值為0.6。

表2 米市水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)洪水成果（水文比擬法移用孫水關(guān)站）

根據(jù)水工布置，米市水庫(kù)擬采用瀝青混凝土心墻堆石壩，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇。

4 校核洪水成果分析

根據(jù)孫水關(guān)水文站流量資料頻率曲線適線，由于2012年洪峰流量突出，重現(xiàn)期缺乏相應(yīng)的資料再往前推，頻率適線時(shí)該點(diǎn)據(jù)出現(xiàn)“掛燈籠”現(xiàn)象。根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》“1.0.11對(duì)大型工程或重要的中型工程，用頻率分析法計(jì)算的校核標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪水，應(yīng)對(duì)資料條件、參數(shù)選用、抽樣誤差等進(jìn)行綜合分析檢查，如成果有偏小可能，應(yīng)加安全修正值，修正值不宜超過計(jì)算值的20%”，為工程安全計(jì)，水文比擬法對(duì)校核頻率洪峰流量增加15%安全修正值，從而推求出2000年一遇水庫(kù)壩址校核洪水為1 370 m3／s。

根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》，采用瞬時(shí)單位線法，由設(shè)計(jì)暴雨過程推求設(shè)計(jì)凈雨過程，再結(jié)合流域匯流參數(shù)推算出流域設(shè)計(jì)地面徑流過程，然后回加上由穩(wěn)定入滲量形成的地下徑流過程和深層地下水補(bǔ)給的基流量，從而推求出2000年一遇水庫(kù)壩址校核洪水為1 380 m3／s。

根據(jù)2012年洪痕推流成果，米市水庫(kù)壩址下游附近CS07斷面洪峰推算流量達(dá)1 810 m3／s。按照面積比的2／3次方移至壩址為1 750 m3／s，根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》，“3.1.6當(dāng)設(shè)計(jì)流域缺乏洪水和暴雨資料，但工程地點(diǎn)附近已調(diào)查到可靠的歷史洪水，其重現(xiàn)期又與工程的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)接近時(shí)，可直接采用歷史洪水或進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，作為該工程的設(shè)計(jì)洪水?！币虼?，為工程安全計(jì)，將2012年洪水推流成果加大15%作為壩址校核洪水使用，從而推求出2000年一遇水庫(kù)壩址校核洪水為2 010 m3／s。米市水庫(kù)各方案校核洪水成果見表3。

表3 米市水庫(kù)校核洪水成果對(duì)比

由表3看出，校核洪峰流量為2012年洪水推流成果最大，考慮到該場(chǎng)洪水為工程河段實(shí)際發(fā)生的特大洪水，而通過水文比擬法及瞬時(shí)單位線法推求的校核標(biāo)準(zhǔn)洪峰流量遠(yuǎn)小于實(shí)際已發(fā)生的大洪水，從水庫(kù)調(diào)洪成果看，校核洪水分別采用水文比擬法和推流成果作為比較，按照正常蓄水位2 200 m起調(diào)，校核洪水位分別為2 200.64 m和2 201.52 m，相差0.88 m。

水工壩頂高程選擇原則（瀝青混凝土心墻堆石壩）：①設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高；②正常蓄水位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高；③校核洪水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高；④正常蓄水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高+地震安全加高。根據(jù)以上4種選擇原則進(jìn)行計(jì)算，方法①計(jì)算得壩頂高程2 203.17 m，方法②計(jì)算得壩頂高程2 203.17 m，方法③計(jì)算得壩頂高程2 202.31 m，方法④計(jì)算得壩頂高程2 203.39 m。最后選定第4種方法來確定壩高，壩頂高程為2 203.4 m，即壩高的選擇原則主要受正常蓄水位控制。因此可以看出，校核洪水因采用方法的不同導(dǎo)致設(shè)計(jì)洪峰流量相差較大，但對(duì)工程整體而言不會(huì)有太大的影響。

經(jīng)綜合分析，米市水庫(kù)校核洪水推薦采用CS07推流成果按照2／3次方移用至壩址后加大15%使用，2000年一遇水庫(kù)壩址校核洪水為2 010 m3／s。

5 結(jié) 語(yǔ)

鑒于2012年孫水河流域發(fā)生了特大洪水，水文比擬法和瞬時(shí)單位線法推算的壩址2000年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪峰流量比2012年調(diào)查洪峰流量偏小較多。根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，采用“2012年調(diào)查洪峰加大15%作為壩址2000年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量”對(duì)工程更為安全，因而推薦采用由工程河段調(diào)查到的特大洪水推求工程校核洪水。該方法的具體應(yīng)用對(duì)其他水利水電工程校核洪水分析采用具有一定的參考價(jià)值。