大辽河组合洪水计算方法浅析

2018-06-20

地下水 2018年3期

(辽宁省盘锦市大洼区水利勘测设计所，辽宁盘锦 124200)

1 流域概况

大辽河位于辽宁省大洼县的东部，在三岔河接纳浑河、太子河后，流经海城、盘山、大石桥、大洼于营口市城区西部入海。大辽河系感潮河段，枯水期潮区界可达浑河的三界泡和太子河的官沟附近，潮流界可到三岔河。河口系部规则半日潮，潮流速、潮流量随潮水向上游推进而减小。同一次涨潮营口站潮流量最大可达5 400 m3/s，田庄台1 975 m3/s，三岔河站仅462 m3/s，故汛期三岔河到田庄台河段主要受洪水控制。

根据大洼县气象站多年观测资料，该地区多年平均降水量646.8 mm，雨量多集中在汛期7-8月份，占多年平均雨量的53.4%。并常以暴雨形成洪涝灾害；多年平均蒸发量为1 653.6 mm，4～7月最大，均在200 mm以上；多年平均气温8.4℃，7～8月温度最高；多年平均出霜期在10月5日，终霜期为4月19日，无霜期为177 d，多年平均冻土深及冰厚分别为1 130 mm和250～300 mm；多年平均日照为2 762.8 h；秋冬季以东北风为主，春夏季以西南风为主，多年平均风速为4.4 m/s，在1986年4月8日，曾发生瞬时风速27.0 m/s；多年平均相对湿度为67%。

2 流域暴雨和洪水特征

浑河、太子河发生洪水的天气系统主要有华北气旋。低压冷峰、江淮气旋、高空槽、台风等，各类天气系统形成暴雨一般可连续1-3天。由于雨量大面积亦大，故浑、太两河常同时发生洪水。暴雨多出现在七、八月份，其中以七月下旬，八月上旬为最多。从历次发生大洪水来看，浑河洪峰、洪量均小于太子河。浑河、太子河一次洪水历时为7 d左右，主要集中在3 d。双峰历时为13 d，两峰间隔为3～4 d，1960年最大一次暴雨发生在太子河的清河城，雨量达45.1 mm/h。

浑河洪水主要来源于沈阳以上的山丘区，沈阳以下虽有蒲河汇入，但属平原性河流，水流较缓，对干流洪水影响不大。太子河洪水主要来自辽阳以上的山丘区，下游虽有北沙河、柳壕河、南沙河等多条支流汇入，但由于干、支流洪水基本不遭遇，故辽阳以上为太子河洪水的主要来源。浑河、太子河流域相邻，洪水基本上同时发生，从历年资料分析看，两河同时发生洪水各占一半以上，从洪峰、洪量上分析，浑河、太子河发生大洪水是一致的。浑河沈阳以上为丘陵和山区，控制面积7 944 km2，占全河的69.2%，河道长245 km。太子河辽阳以上是山区，控制面积8 082 km2，占全河道的58.2%,河道长250 km，自沈阳、辽以下，进入平原区后，两河均有堤防，由于大洪水来自沈阳、辽阳以上，且大暴雨基本笼罩两河，因此，沈阳、辽阳两站洪峰出现时间接近，一半辽阳洪水较沈阳洪水迟后6 h左右，沈阳至三岔河的传播时间39 h，辽阳至三岔河的传播时间30 h，而一次洪水主峰过程约3 d，故两河洪水基本要遭遇。

3 设计洪水计算分析

大辽河洪水时浑河、太子河在三岔河汇合后的组合洪水，洪水主要来自浑河的沈阳、太子河的辽阳以上地区。

3.1 浑河、太子河全区设计洪水组成

3.1.1 浑河设计洪水、设计洪水地区组成及组合设计流量

根据《营口市城市防洪规划报告》中的洪水计算成果，浑河设计洪水地区组成以沈阳为控制点，按⑴大伙房水库以上发生设计洪水，区间发生相应洪水；⑵区间发生设计洪水，大伙房以上发生相应洪水两种情况计算。第⑵种情况比较险恶，因此设计洪水地区组成按第⑵种情况进行组合计算。以1960年为典型年，峰量同频放大，成果见表1。

表1 浑河沈阳站组合洪水成果表 m3/s

1995年浑河流域出现了特大洪水，1999年省院进行了《浑河设计洪水复核》，其洪水系列延至1996年，该设计成果已通过水利部审查。本次考虑浑河自1996年以后未发生较大洪水，所以洪水系列没有延长，浑河设计洪水采用《浑河设计洪水复核》成果。《浑河设计洪水复核》与省院的原设计成果(《葠窝技设》)相比，设计洪量增大较多，设计洪水地区组成选择1995年和1960年两个典型年，地区组成采用同频率组成法，分为上述⑴和⑵两种情况考虑。按新设计洪水成果和原水库调度原则进行调洪后的组合流量增大较多，下游各段堤防防洪标准降低，根据2000年4月29日省水利厅组织有关专家对大伙房水库安全鉴定结论，大伙房水库亦成为险库，因此下游各控制地点的组合流量，需在《大伙房水库除险加固工程》阶段，结合水库除险加固方案和水库防洪调度方案进行重新计算。

根据《大伙房水库除险加固工程初步设计》报告，设计洪水地区组成和水库调节计算考虑了即将在支流东洲河上修建的关山水库作用。沈阳控制各频率经水库调节后的组合设计流量，择两个典型年和不同组成方案中的大者确定。详见表2。

表2 沈阳站组合设计流量表 m3/s

由表2中可以看出，大伙房水库除险加固工程和关山水库修建完成后，其不同频率组合流量可以满足下游堤防的防洪标准。浑河洪水主要来自沈阳以上山区，沈阳站以下，洪水经河道调蓄作用洪峰有所减少，沿程虽有支流加入，其组合洪峰亦不大于上游沈阳站洪水。故沈阳站至三岔河之间河道各地点的设计洪水均按与沈阳站设计洪峰1:1关系推求。

3.1.2 太子河设计洪水、设计洪水地区组成及组合设计流量

原成果采用1960年为典型年，以洪峰、七日洪量同控制法放大加倍各过程线。在省院的《辽河口综合整治规划》项目中，已经将太子河增加了1995年典型设计洪水地区组成分析，地区组成情况及放大方法与上述相同。经水库调洪后，太子河主要地点组合设计流量见表3。

表3 太子河主要地点组合设计流量表 m3/s

通过以上计算分析1995年和1960年典型辽阳组合流量相差不大，故辽阳组合流量采用原成果，(即1960年典型)。经分析辽阳至三岔河之间各地点，干支流洪水基本不遭遇，按洪峰折减系数为1计算，即均为辽阳相同。

表4 大辽河(在三岔河处)组合设计流量成果表 m3/s

3.2 大辽河组合设计流量计算

三岔河为浑河、太子河汇合处，是大辽河的控制站，由于浑、太两河洪水主要来自沈阳、辽阳以上地区，下游虽有支流汇入，但经分析干、支流洪水不遭遇，对干流影响不大。而浑河、太子河常同时发生大洪水，洪水基本遭遇。故三岔河的设计洪水采用浑河、太子河的同频率组合。

浑河沈阳站组合设计流量过程线，错39 h移至三岔河处，太子河辽阳组合设计流量过程线，错30 h移至三岔河处，两者叠加后其最大组合流量即为大辽河组合设计流量。原大辽河组合设计流量为1960年典型。由于混合沈阳组合洪水有所改变并增加了1995年典型，同将太子河辽阳与之对应的1960年和1995年典型组合设计流量分别与之组合。现将以上两个典型年大辽河组合设计流量成果列于表4。

表4可以看出本次计算的两个典型年大辽河组合设计流量均与原成果相差不大，所以大辽河组合设计流量仍采用原(1960年典型)组合成果。