石人溝水庫(kù)拉林河流域洪水分析

石人溝水庫(kù)拉林河流域洪水分析

1拉林河流域地質(zhì)概況拉林河是松花江右岸的一級(jí)支流，流域面積為19.25公里。它是黑龍江省和吉林省的邊界河，其中黑龍江省總面積為119290公里。拉林河發(fā)源于長(zhǎng)白山張廣才嶺,由東南向西北流經(jīng)尚志、五常、雙城、舒蘭、榆樹(shù)和扶余等6個(gè)市縣,在哈爾濱以上150km處匯入松花江,河道長(zhǎng)488km,向陽(yáng)山以上為山區(qū),以下至牤牛河口地勢(shì)漸緩,屬丘陵區(qū),牤牛河口以下逐漸過(guò)渡為平原區(qū)。石人溝水庫(kù)位于拉林河流域下游雙城市萬(wàn)隆鄉(xiāng)和杏山鎮(zhèn)交界處,距雙城市60km,地處拉林河和松花江三角地帶,水庫(kù)集水面積540km2。2日平均最低氣溫本區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),根據(jù)雙城市氣象站統(tǒng)計(jì),多年平均氣溫3.5℃,日平均最高氣溫為33.7℃,日平均最低氣溫為-33.8℃;20cm蒸發(fā)器觀測(cè)的多年平均蒸發(fā)量為1552mm,多年平均陸面蒸發(fā)量為445mm,多年平均降水量為470mm,歷年平均風(fēng)速為4.0m/s,歷年最大風(fēng)速為24m/s,最大凍土深度為2.10m。3資料和測(cè)試方法石人溝水庫(kù)所在的區(qū)域沒(méi)有水文站,只有1處雨量站(水泉站),具有1958—2006年降水觀測(cè)資料。拉林河干流上有沈家營(yíng)、五常及蔡家溝共3處水文站,3個(gè)水文站歷年水文資料,測(cè)驗(yàn)精度較高,基本資料可靠。由于石人溝水庫(kù)無(wú)徑流觀測(cè)資料,并且水庫(kù)在拉林河引拉渠首引水,根據(jù)本地區(qū)測(cè)站情況,選擇拉林河干流五常水文站作為本次設(shè)計(jì)的參證站。4洪水4.1夏未來(lái)洪水特征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,大小主要取決于冬季降雪量和春季氣溫回升的速度,主要發(fā)生在4月中下旬—5月上旬,一般情況洪水量級(jí)不大,過(guò)程較短。夏汛洪水主要是由暴雨形成,流域內(nèi)暴雨多出現(xiàn)在7月和8月,6月和9月也有少數(shù)暴雨出現(xiàn),且量級(jí)不大。石人溝水庫(kù)洪水來(lái)源主要是友誼灌區(qū)一排干坡水,暴雨多發(fā)生在每年7月和8月,一般歷時(shí)較長(zhǎng),但雨量集中,最大1d降雨占最大3d降雨50%以上。4.2大災(zāi)洪水分析流域年內(nèi)洪水可劃分為春汛洪水、秋汛洪水和大汛洪水,由于秋汛洪水較小,本次只對(duì)大汛洪水和春汛洪水進(jìn)行分析。大汛洪水采用全年選樣統(tǒng)計(jì),春汛洪水采用4—6月獨(dú)立選樣。4.2.1設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用參證站洪水參數(shù)修正方法、1996年《黑龍江省水文圖集》中由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水和由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水方法,分別計(jì)算水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水。4.2.1.防洪工程措施根據(jù)省院編制的《磨盤(pán)山水庫(kù)供水工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》五常水文站洪水系列計(jì)算到2000年,由于2000年以后沒(méi)有發(fā)生大洪水,從安全考慮,本次直接采用該成果,見(jiàn)表1。根據(jù)1996年版《黑龍江省水文圖集》中洪水參數(shù)等值線圖,利用五常站和石人溝水庫(kù)在等值線圖上的梯度把五常站設(shè)計(jì)洪水參數(shù)修正到石人溝水庫(kù)壩址,根據(jù)修正后的參數(shù),推求工程地點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水,參數(shù)修正見(jiàn)表2,石人溝水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表3。4.2.1.設(shè)計(jì)洪水的參數(shù)根據(jù)1996年版《黑龍江省水文圖集》中的洪水參數(shù)等值線圖查得水庫(kù)集水面積重心處的洪水參數(shù)Cp、B1、B3及相應(yīng)的Cv值,用查得的洪水參數(shù)推求設(shè)計(jì)洪水,成果見(jiàn)表4。4.2.1.洪水計(jì)算成果根據(jù)1996年版《黑龍江省水文圖集》中暴雨參數(shù)等值線圖查得石人溝水庫(kù)集水面積重心處的暴雨參數(shù),通過(guò)暴雨途徑推求水庫(kù)不同頻率的設(shè)計(jì)洪水,成果見(jiàn)表5。4.2.1.洪水成果計(jì)算偏大,用量對(duì)上述各方法推求設(shè)計(jì)洪水成果進(jìn)行對(duì)比,成果見(jiàn)表6。從表中可以看出,參證站參數(shù)修正法設(shè)計(jì)洪水成果與查圖集等值線法成果接近,兩者相差在5%之內(nèi)。暴雨途徑計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果大于查圖集等值線法推求的設(shè)計(jì)洪水成果,偏大36.2%～77.5%,由于石人溝水庫(kù)位于拉林河下游,地勢(shì)相對(duì)平坦,接近平原區(qū)特點(diǎn);本次查用的暴雨等值線主要依據(jù)上游山區(qū)雨量站繪制,直接查用成果偏大,而且我省暴雨推求洪水方法主要依據(jù)山區(qū)產(chǎn)匯流條件演化,運(yùn)用到本區(qū)將使短歷時(shí)洪量偏大較多;考慮到按圖集等值線法計(jì)算成果基礎(chǔ)資料更可靠,且地區(qū)綜合性強(qiáng),故推薦圖集法推求的水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水成果。4.2.2設(shè)計(jì)洪水的設(shè)計(jì)由于石人溝水庫(kù)沒(méi)有水文觀測(cè)資料,本次采用拉林河中上游五常站作為參證站。分別計(jì)算五常站1953—2000年、1953—1992年(圖集系列年份)春汛4—6月最大1d、3d洪量設(shè)計(jì)洪水。利用五常站大汛設(shè)計(jì)洪水與春汛設(shè)計(jì)洪水成果的比例關(guān)系修正石人溝水庫(kù)大汛設(shè)計(jì)洪水成果,得到石人溝水庫(kù)春汛設(shè)計(jì)洪水成果。設(shè)計(jì)洪峰利用大汛洪峰流量與1d洪量的洪水參數(shù)比例關(guān)系計(jì)算,成果分別見(jiàn)表7、表8。從表8可以看出,1953—1992年系列春汛洪水成果大于1953—2000年系列春汛洪水成果,從安全角度考慮,并與大汛成果采用系列一致,本次春汛設(shè)計(jì)洪水成果采用1953～1992年系列成果。4.2.3洪水過(guò)程線法石人溝水庫(kù)集水面積為540km2,因受水庫(kù)實(shí)測(cè)資料條件限制,根據(jù)本次分析的設(shè)計(jì)洪水成果,采用1996年版《黑龍江省水文圖集》中的概化過(guò)程線法推求水庫(kù)大汛和春汛設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線,最大24h洪量與最大1d洪量的比值K,采用1996年版《黑龍江省水文圖集》中的分析成果,因集水面積>400km2,取K=1.10。計(jì)算時(shí)段△t=2h,可以得到石人溝水庫(kù)大汛設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線及春汛設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。5設(shè)計(jì)洪水的確定在缺少水文資料但流域內(nèi)具有較長(zhǎng)系列代表站的區(qū)域,可由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水方