由暴雨资料推求石人沟水库设计洪水方法剖析

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1、由暴雨资料推求石人沟水库设计洪水方法剖析房有国;宋艳 【摘 要】选择拉林河干流沈家营、五常、蔡家沟水文站作为参证站,采用参证站洪 水参数修正方法和查图集等值线法推求设计洪水方法,计算水库的设计洪水.期刊名称】黑龙江水利科技年(卷),期】2012(040)002【总页数】2页(P205-206) 【关键词】 石人沟水库;无水文站;有系列降水资料;参证站;暴雨资料;推求设计洪水;查水文图集作 者】 房有国;宋艳作者单位】 齐齐哈尔水文局,黑龙江齐齐哈尔161005正文语种】 中文中图分类】 TV1221流域概况拉林河是松花江右岸一级支流，流域面积19 215 km2 ，是黑龙江省和吉林省界河， 其

2、中黑龙江省内流域面积为11 290 km2。拉林河发源于长白山张广才岭，由东南 向西北流经尚志、五常、双城、舒兰、榆树和扶余等6个市县，在哈尔滨以上150 km处汇入松花江，河道长488 km，向阳山以上为山区，以下至牤牛河口地 势渐缓，属丘陵区，牤牛河口以下逐渐过渡为平原区。石人沟水库位于拉林河流域 下游双城市万隆乡和杏山镇交界处，距双城市60 km，地处拉林河和松花江三角地带，水库集水面积540 km2。2 气象本区属中温带大陆性季风气候区，根据双城市气象站统计，多年平均气温3.5工， 日平均最高气温为33.7。6日平均最低气温为-33.8C;20 cm蒸发器观测的多年 平均蒸发量为1 5

3、52 mm,多年平均陆面蒸发量为445 mm,多年平均降水量为 470 mm，历年平均风速为4.0 m/s，历年最大风速为24 m/s，最大冻土深度为 2.10 m。3 水文基本资料 石人沟水库所在的区域没有水文站,只有1处雨量站（水泉站） ,具有19582006 年降水观测资料。拉林河干流上有沈家营、五常及蔡家沟共3处水文站, 3个水文 站历年水文资料,测验精度较高,基本资料可靠。由于石人沟水库无径流观测资料, 并且水库在拉林河引拉渠首引水,根据本地区测站情况,选择拉林河干流五常水文 站作为本次设计的参证站。4 洪水4.1 暴雨洪水特性拉林河流域洪水一般分春汛和夏汛。春汛洪水由融冰、融雪形成

4、,大小主要取决于 冬季降雪量和春季气温回升的速度,主要发生在4月中下旬5月上旬,一般情 况洪水量级不大,过程较短。夏汛洪水主要是由暴雨形成,流域内暴雨多出现在7 月和8月, 6月和9月也有少数暴雨出现,且量级不大。石人沟水库洪水来源主 要是友谊灌区一排干坡水,暴雨多发生在每年7月和8月,一般历时较长,但雨 量集中，最大1 d降雨占最大3 d降雨50%以上。4.2 设计洪水流域年内洪水可划分为春汛洪水、秋汛洪水和大汛洪水,由于秋汛洪水较小,本次 只对大汛洪水和春汛洪水进行分析。大汛洪水采用全年选样统计，春汛洪水采用 46月独立选样。4.2.1 大汛设计洪水 本次设计采用参证站洪水参数修正方法、1

5、996年黑龙江省水文图集中由流量 资料推求设计洪水和由暴雨资料推求设计洪水方法，分别计算水库的设计洪水。4.2.1.1 参证站洪水参数修正法 根据省院编制的磨盘山水库供水工程初步设计报告五常水文站洪水系列计算到 2000 年，由于 2000 年以后没有发生大洪水，从安全考虑，本次直接采用该成果， 见表1。表1五常站设计洪水成果表项目单位均值Cv设计值P=0.5% P=1% P=2%Qm m3/s 779 0.98 4180 3620 3040 W1 104m3 6220 0.93 31500 2780023500 W3 104m316000 0.83 71800 62800 54000 根据1

6、996年版黑龙江省水文图集中洪水参数等值线图，利用五常站和石人沟 水库在等值线图上的梯度把五常站设计洪水参数修正到石人沟水库坝址，根据修正 后的参数，推求工程地点设计洪水，参数修正见表2，石人沟水库设计洪水成果见 表3。表2洪水修正参数表站别项目Cp Cv B1 Cv1 B3 Cv3五常站(5642 km2)图集 7.12 1.00 137 0.94 278 0.86计算7.08 0.98 139 0.93 274 0.83石人沟水库 (540km2)图集 2.0 2.30 40 2.10 80 2.00 计算 1.99 2.25 40.6 2.08 78.8 1.93 表3 石人沟水库设计洪

7、水成果表(参证站参数修正)设计值项目 参数单位均值 Cv P=0.5% P=1% P=2% Qm CP 1.99 m3/s 27.1 2.25 389 307 228 W1 B1 40.6 104m3 156.8 2.08 2047 1630 1233 W3 B3 78.8 104m3358.6 1.93 4274 3438 26374.2.1.2 查图集等值线图法推求设计洪水根据1996年版黑龙江省水文图集中的洪水参数等值线图查得水库集水面积重 心处的洪水参数Cp、B1、B3及相应的Cv值，用查得的洪水参数推求设计洪水， 成果见表4。表4等值线图推求设计洪水成果表项目单位均值Cv =2% Q

8、m m3/s设计值 P=0.5% P=1% P 27.0 2.3 400 313 233 W1 104m3 153.8 2.1 2034 1618 1222 W3 104m3357.3 2.0 4450 3563 27194.2.1.3 暴雨资料推求设计洪水 根据1996年版黑龙江省水文图集中暴雨参数等值线图查得石人沟水库集水面 积重心处的暴雨参数，通过暴雨途径推求水库不同频率的设计洪水，成果见表5。 表5石人沟水库设计洪水成果表（暴雨途径）项目单位设计值P=0.5% P=1% P=2% W24h 104m33048 2593 1940 W3 104m37207 5944 48274.2.1.

9、4采用成果对上述各方法推求设计洪水成果进行对比，成果见表6。表6石人沟水库设计洪水成果比较表方法项目单位CV设计值/% P=0.5% P=1% P=2%参证站参数修正法 Qm m3/s 2.25 389 307 228 W24 104m3 2.08 2252 1793 1356 W3 104m31.93 4274 3438 2637查图集等值线法暴雨途径（查图集等 值线-暴雨资料/查图集等值线）x100% Qm m3/s 2.3 400 313 233 W24 104m3 2.1 2238 1780 1344 W3 104m3 2.0 4450 3563 2719 Qm m3/s W24 10

10、4m3 3048 2593 1940 W3 104m3 7207 5944 4827 Qm % W1 % 36.2 45.7 44.3 W3 % 62.0 66.8 77.5 从表中可以看出，参证站参数修正法设计洪水成果与查图集等值线法成果接近，两 者相差在5%之内。暴雨途径计算的设计洪水成果大于查图集等值线法推求的设计 洪水成果，偏大36.2%-77.5%，由于石人沟水库位于拉林河下游，地势相对平 坦，接近平原区特点;本次查用的暴雨等值线主要依据上游山区雨量站绘制，直接查用成果偏大，而且我省暴雨推求洪水方法主要依据山区产汇流条件演化，运用到 本区将使短历时洪量偏大较多;考虑到按图集等值线法计

11、算成果基础资料更可靠， 且地区综合性强，故推荐图集法推求的水库设计洪水成果。4.2.2 春汛设计洪水 由于石人沟水库没有水文观测资料，本次采用拉林河中上游五常站作为参证站。分 别计算五常站19532000年、19531992年（图集系列年份）春汛46月最大1 d、3 d洪量设计洪水。利用五常站大汛设计洪水与春汛设计洪水成果的比例关 系修正石人沟水库大汛设计洪水成果，得到石人沟水库春汛设计洪水成果。设计洪 峰利用大汛洪峰流量与1 d 洪量的洪水参数比例关系计算，成果分别见表7、表8。 表7五常站春汛设计洪水成果表系列年份项目单位均值Cv设计值P=0.5%P=1% P=2% Qm m3/s 270

12、.0 0.93 1366 1187 1008 19532000 年 W24 104m3 21.84 0.88 104.2 90.9 77.7 W3 104m355.37 0.92 245.2 215.4 185.4Qm m3/s 292.05 0.91 1446 1259 1071 19531992 年 W24 104m3 23.190.86 108 94.4 80.9 W3 104m358.75 0.81 253.7 223.2 192.6表8石人沟水库春汛设计洪水成果表系列年份项目单位均值Cv设计值P=0.5%P=1% P=2% Qm m3/s 9.3 2.13 125 99.2 74.7

13、 19532000 年 W24 104m355.4 1.87 635 513 396 W3 104m3132.6 1.70 1354 1106 867 19531992年 Qm m3/s 9.96 2.10 132 105 79 W24 104m3 57.95 1.92 686 553 424 W3 104m3132.64 1.88 1531 1236 953 从表8可以看出，19531992年系列春汛洪水成果大于19532000年系列春 汛洪水成果，从安全角度考虑，并与大汛成果采用系列一致，本次春汛设计洪水成 果采用1953 1992年系列成果。4.2.3 设计洪水过程线石人沟水库集水面积为

14、540 km2，因受水库实测资料条件限制，根据本次分析的 设计洪水成果，采用1996年版黑龙江省水文图集中的概化过程线法推求水库 大汛和春汛设计洪水过程线，最大24 h洪量与最大1 d洪量的比值K,采用 1996年版黑龙江省水文图集中的分析成果，因集水面积400 km2，取 K=1.10。计算时段虹=2 h,可以得到石人沟水库大汛设计洪水过程线及春汛设计 洪水过程线。5结语 在缺少水文资料但流域内具有较长系列代表站的区域，可由暴雨资料推求设计洪水 方法，通过产流和汇流计算，推求设计洪峰、洪量和洪水过程线，或利用代表站和 设计地点在等值线图上的梯度把代表站设计洪水参数修正到设计坝址，根据修正后 的参数，推求工程地点设计洪水，或通过其他方法求得，最后通过对比分析确定最 终合理设计洪水。参考文献:1黑龙江省水利水电勘测设计研究院.哈尔滨磨盘山水库供水工程初步设计报 告R.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2002.