王 潔，孫 依

（吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林 長春 130021）

洪水地區(qū)組成是設(shè)計洪水分析計算的重要組成部分，它對流域開發(fā)和工程規(guī)模的確定具有較大的影響。當設(shè)計水庫對下游有防洪任務或設(shè)計斷面上游有調(diào)蓄作用較大的水庫時，應分析洪水的地區(qū)組成。常用的洪水地區(qū)組成分析方法有地區(qū)組成法（典型年法和同頻率法）、頻率組合法和隨機模擬法。其中，地區(qū)組成法中的同頻率法目前應用最為廣泛，本文就此方法對飲馬河流域洪水組成進行分析計算。

1 概況

飲馬河是松花江南源下游左岸最大的一條支流，發(fā)源于伊通縣地局子鄉(xiāng)老爺嶺東南側(cè)，流經(jīng)磐石市、永吉縣、雙陽區(qū)、九臺區(qū)、德惠市、農(nóng)安縣和長春市二道區(qū)等縣（市、區(qū)），在農(nóng)安縣靠山鄉(xiāng)紅石壘屯東南匯入第二松花江，流域集水面積為17 392 km2，河道長386 km，河道平均比降為0.03%。流域內(nèi)平均高程在300 m 左右，南部多為棕色森林土和灰棕色森林土，北部臺地多為黑土及黑鈣土，土質(zhì)肥沃，宜于耕作，是國家重要的商品糧基地。

飲馬河流域（伊通河口以上）目前建有2 座大型水庫：星星哨水庫，位于岔路河中游，集水面積為845 km2，水庫總庫容為2.65×108m3，是以灌溉為主，結(jié)合防洪發(fā)電養(yǎng)魚等綜合利用大（2）型水庫；石頭口門水庫，位于飲馬河中游，集水面積為4 944 km2，總庫容為12.77×108m3，是以供水、防洪為主，結(jié)合灌溉發(fā)電養(yǎng)魚等綜合利用的大型樞紐工程。

2 設(shè)計洪水計算

2.1 洪水還原與演進

此次還原星星哨水庫、石頭口門水庫6—9 月逐日入庫流量，其中，石頭口門水庫還原時充分考慮星星哨水庫蓄水變量，洪峰流量按洪水要素摘錄還原。

飲馬河石頭口門水庫壩址以下河道比降逐漸減緩，河槽調(diào)蓄量明顯增加，因此，德惠水文站、石頭口門水庫～德惠水文站區(qū)間天然洪水的還原，采用馬斯京根法推求，計算公式：

Q2=C0I2+C1I1+C2Q1

式中：Q1，Q2為時段初、末河段出流，m3/s；I1，I2為時段初、末河段入流，m3/s；C0，C1，C2為洪水演進系數(shù)，分別取0.091，0.636，0.273。

采用馬斯京根法將石頭口門水庫出流、入流分別演進到德惠水文站，得出石頭口門水庫～德惠水文站區(qū)間的洪水過程和德惠水文站天然洪水過程。

2.2 洪水系列采用

星星哨水庫站洪水系列為1934—1940，1951—2020 年。其中，1934—1940，1951—1953 年各時段洪量是通過與石頭口門相應時段洪量建立相關(guān)關(guān)系插補得出，洪峰流量由該站的峰、量關(guān)系插補得出。1953—1956 年由該站水位推流，1957—1972 年為實測資料，1973—1980 年為保壩還原系列，1981—1995 年為水庫增容還原系列，1996—1998 年為飲馬河流域防洪規(guī)劃還原系列，1999—2020 年為此次星星哨水庫還原系列。

石頭口門水庫站洪水系列為1934—1940，1951—2020 年。其中，1934—1940，1951—1952 年由該站水位插補，1952—1958 年為實測系列，1959—1980 年為保壩設(shè)計還原系列，1981—1995年為水庫增容還原系列，1996—1998 年為飲馬河流域防洪規(guī)劃還原系列，1999—2020 年為此次石頭口門水庫還原系列。

德惠站洪水系列為1953—2020 年。石頭口門水庫建庫后，德惠站天然成果由石頭口門水庫入流演進到德惠站后加石頭口門水庫～德惠水文站區(qū)間過程得來。

2.3 設(shè)計洪水計算成果

根據(jù)以上各站及區(qū)間洪水過程，按年極值法統(tǒng)計，統(tǒng)計時段洪量包括洪峰流量Qm、1 d 洪量W1、3 d 洪量W3、7 d 洪量W7。采用矩法公式計算洪水統(tǒng)計參數(shù)，采用P-Ⅲ型頻率曲線，用經(jīng)驗適線法目估適線，偏態(tài)系數(shù)Cs采用與變差系數(shù)Cv值的經(jīng)驗倍比關(guān)系，按適線最佳原則確定洪水參數(shù)。將此次計算成果與水利部規(guī)劃總院審批的《吉林省德惠市飲馬河重點段治理工程可行性研究報告》中成果進行對比分析，主要參證站設(shè)計洪水參數(shù)及成果見表1。由表1 可知，星星哨水庫站洪峰流量設(shè)計值較原成果（系列采用到2010 年）略大，主要原因在于系列延長后考慮了2017 年大洪水。星星哨水庫為大型水庫，調(diào)洪庫容為2.03×108m3，調(diào)洪庫容較大，根據(jù)調(diào)洪設(shè)計經(jīng)驗，矮胖型洪水過程線對調(diào)洪不利，即洪量對調(diào)洪成果影響較洪峰大。星星哨水庫洪量及其余各參證站洪峰、洪量設(shè)計值均小于原成果，因此，星星哨、星石區(qū)間、石頭口門、石德區(qū)間、德惠站設(shè)計洪水仍采用已批復的《吉林省德惠市飲馬河重點段治理工程可行性研究報告》中成果，見表2。

表1 主要參證站不同階段設(shè)計洪水計算成果比較表

表2 主要參證站及區(qū)間設(shè)計洪水計算成果表

3 洪水地區(qū)組成

通過擬定以不同分區(qū)來水為主的組成方案，對每個組合方案計算上游工程所在斷面和區(qū)間洪水的峰、量，以及各斷面相應洪水過程線，由調(diào)洪計算得到水庫下泄洪水過程線，將水庫下泄洪水過程線與區(qū)間洪水過程線及洪水演進洪水過程進行組合，推求出不同設(shè)計斷面的洪水過程線。

3.1 洪水地區(qū)組成方案

根據(jù)飲馬河流域暴雨洪水特性和流域內(nèi)水利工程的現(xiàn)狀，石頭口門水庫以下各頻率設(shè)計洪水采用同頻率地區(qū)組成法計算。組合方案：1）石頭口門水庫控制，星～石區(qū)間同頻，星星哨水庫相應；2）德惠站控制，石頭口門水庫～德惠區(qū)間同頻，石頭口門水庫相應，石頭口門水庫相應考慮了星星哨水庫的調(diào)蓄作用；3）德惠站控制，石頭口門水庫～德惠區(qū)間相應，石頭口門水庫同頻。

3.2 設(shè)計洪水過程線

從各站洪水還原資料中選擇資料比較完整、測驗精度較高、對水庫及下游防洪偏不利的大洪水過程為典型過程，石頭口門水庫控制各典型過程線選擇1953 年7 月30 日至8 月28 日典型過程；德惠站控制區(qū)間同頻和水庫同頻分別選擇1956 年7 月6 日 至8 月4 日、1953 年7 月30 日至8 月28 日典型過程。

各控制點和區(qū)間為主的設(shè)計洪水過程線，采用同頻率分時段控制放大的方法推求。星～石區(qū)間為主的設(shè)計洪水過程線采用同倍比W7控制放大的方法推求，其余各控制點和區(qū)間為主的設(shè)計洪水過程線采用同頻率分時段控制（Qm，W7控制）放大的方法推求。德惠站控制，石～德區(qū)間相應的設(shè)計洪水過程線采用德惠設(shè)計洪水過程與石頭口門水庫設(shè)計洪水過程線演進到德惠后相減得出。德惠控制石頭口門水庫相應設(shè)計洪水過程線，由德惠設(shè)計洪水過程線減去石頭口門水庫～德惠水文站區(qū)間設(shè)計洪水過程線，并反向演進至石頭口門水庫壩址得出。

3.3 組合洪水

飲馬河干流各控制點設(shè)計洪水組合情況：1）石頭口門水庫以上洪水，各控制點設(shè)計洪水由飲馬河石頭門口水庫以上地區(qū)綜合圖求得。2）石頭口門入庫洪水采用星星哨水庫出流錯1 d 與星～石區(qū)間的流量過程組合的方法求得。3）將石頭口門水庫同頻率出流（相應出流）過程演進到德惠，與石～德區(qū)間相應（同頻)設(shè)計洪水過程線組合，得到德惠站組合洪水過程線（兩種組合選大值），求出德惠站組合洪峰流量。通過方案比選，區(qū)間同頻、水庫相應的組合成果較大，為最終選用成果。4）石頭口門水庫到德惠區(qū)間各控制點的組合洪水，根據(jù)石頭口門水庫最大泄量與德惠站組合洪水成果，采用各區(qū)間面積內(nèi)插方法求得。5）石頭口門～伊通河河口以上區(qū)間設(shè)計洪水采用與石頭口門水庫～德惠水文站區(qū)間面積比的n次方求得。

各控制點組合洪水成果見表3。

表3 飲馬河干流各控制斷面組合設(shè)計洪水計算成果表

4 水庫調(diào)度原則

在保證水庫安全的前提下，按下游防洪需要對洪水進行調(diào)蓄，確定水庫洪水調(diào)節(jié)原則：

1）星星哨水庫調(diào)度原則。從汛限水位241 m起調(diào)，當水庫遭遇10 年及10 年以下一遇洪水時，水庫控制泄流350 m3/s，超過10 年一遇洪水時，按泄洪洞泄流能力泄流，遭遇100 年及100 年以上一遇洪水時輸水洞輔助泄流。

2）石頭口門水庫調(diào)度原則。大于5年（庫水位達到188.83 m）小于等于20年洪水控制放流700 m3/s，大于20 年（庫水位達到190.18 m）小于等于100 年洪水控制放流量為800 m3/s，大于100 年（庫水位達到191.54 m）小于等于200 年洪水控制放流量為1 000 m3/s，200年以上洪水當水庫水位達到192.14 m時，按水庫泄洪建筑物最大泄流能力泄流。

5 結(jié)語

飲馬河流域地處吉林省中部地區(qū)，是國家重要的商品糧基地，也是長春地區(qū)主要的生產(chǎn)生活水源，流域內(nèi)人口和產(chǎn)業(yè)密度高，在吉林省經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位。飲馬河流域的地區(qū)洪水組成分析，是吉林省眾多的流域洪水分析計算實例中較為典型的一個，上文充分結(jié)合流域的氣象和自然地理條件，分析地區(qū)洪水組成規(guī)律，選擇了最符合實際的遭遇組合類型，合理地調(diào)度洪水，保障河道下游兩岸人民生命財產(chǎn)安全。該成果對今后飲馬河流域水利水電工程建設(shè)和防洪體系的建設(shè)具有重要的參考意義。