基于水文系列变化的白石水库洪水分期研究

1 概况

随着水库建成后的不断运行，水文系列对比原设计时发生了很大的变化，不同频率下的洪水特性也发生了很大的变化。以白石水库为例，初步设计的水文系列为1949—1992 年，系列年限为44 年。随着水库的运行，目前完整的水文系列为1949—2011 年，系列年限为63 年，增长约43.2%。因此，基于上述水文系列的变化，对白石水库洪水进行分期研究很有必要。

2 水文系列

白石水库工程初步设计时，对主要测站洪水资料进行了插补延长，其洪水系列为1949—1992年，该洪水分析成果一直为水库工程设计和管理运用的依据。

自白石水库2000 年底建成以来，水库完整的水文系列在初设采用的洪水系列基础上，增加了大宫山咀水库、上窝堡（大城子站）、朝阳、大凌河、义县、凌海站1993—2011 年洪水系列。

上述各站洪峰、洪量频率计算，根据历史洪水调查和文献考证确定的重现期，重新进行了频率计算。白石水库水文系列延长后设计洪水成果与初设设计洪水成果比较见表1，2。

表1 大凌河流域各主要站洪峰频率计算成果比较表?

表2 大凌河流域各主要站五日洪量频率计算成果比较表流量/（m3·s-1）P/（%）站名阶段N n 0.01 537 525 2 010 2 010 2 970 2 870 3 580 3 480 4 670 4 650 0.1 371 354 1 390 1 350 2 050 1 930 2 560 2 420 3 330 3 250 0.33 286 268 1 070 1 020 1 580 1 460 2 030 1 880 2 650 2 530 0.5 258 240 970 917 1 430 1 310 1 860 1 700 2 420 2 300 1 2 5建凌上窝堡朝阳白石水库凌海原设计本次计算原设计本次计算原设计本次计算原设计本次计算原设计本次计算200 222 200 222 300/100 330/126 300/100 126 43 62 44 63 44 63 44 63 44 63 212 194 796 739 1 180 1 060 1 560 1 400 2 040 1 900 168 149 629 569 929 812 1 280 1 110 1 660 1 520 112 94.1 419 359 619 513 908 748 1 180 1 030 10 74 57.6 276 220 407 314 645 499 840 695

由表1 和表2 可知，系列延长后的设计洪水成果与初设时的设计洪水成果比较，均值偏小，Cv略大，设计洪水偏小。

3 洪水分期分析

白石水库初步设计中未进行主汛和后汛期划分。为了更好地分析研究，选择了宫山咀水库、大凌河站（白石水库）作为代表站进行分析。

3.1 宫山咀水库洪水分期分析

统计宫山咀水库站年最大洪水（洪峰）的年内分布，统计年份包括实测洪水系列1964—1995 年,同时还包括1886，1929，1930，1949 年历史调查洪水年份，共计36 年，其中：1964—1995 年洪峰通过还原得到，1886，1929，1930，1949 年宫山咀水库无历史调查洪水，因此采用沈家洼子面积比法推求，即面积比的2/3 次方，洪水发生时间采用沈家洼子历史洪水发生时间，1886 年没有调查到洪水发生时间。

宫山咀水库站洪峰流量超过400 m3/s 的洪水年份有10 年，其中3 次发生在7 月下旬，4 次发生在8 月上旬，1 次发生在8 月中旬，2 次发生在8 月下旬。洪峰流量在400～1 000 m3/s 的洪水年份有3 年，其中2 次发生在7 月下旬，1 次发生在8 月下旬。洪峰流量大于1 000 m3/s 的大洪水年份有7年，其中1 次发生在7 月下旬，4 次发生在8 月上旬，1 次 发 生 在8 月 中 旬，1 次 发 生 在8 月 下 旬。

宫山咀水库洪水（洪峰流量在400 m3/s 以上）主要发生在7 月下旬和8 月上旬，分别为3 次和4次，两旬占70%。其中8 月上旬发生的大洪水排位较靠前。

8 月下旬以后年最大洪水出现次数明显减少，洪水量级也明显减小，8 月下旬以后年最大洪水出现次数为4 次，占总次数的12%左右。8 月下旬以后洪峰流量超过400 m3/s 的洪水出现次数为2 次占总次数10 次的20%。

另外，对宫山咀水库站1964—1995年，同时还包括1929，1930，1949 年历史调查洪水，共计35 年，点绘年最大洪峰与发生时间的散点图，如图1。从图1可以看出，1929 年（2 410 m3/s）、1930（2 857 m3/s）、1949（2 410 m3/s）、1964 年（1 790 m3/s），最大4 次洪水发生在8 月5—13 日之间，较大7 次洪水（大于1 000 m3/s）发生在7 月24 日至8 月26 日之间，8 月26 日出现的最大洪峰为1 330 m3/s，接近于20 年一遇的洪水，从安全角度考虑汛期内不分期。

图1 宫山咀水库站最大洪峰与发生时间散点图

3.2 大凌河站洪水分期分析

统计大凌河站年最大洪水（洪峰）的年内分布，统计年份包括实测洪水系列1956—2010 年，同时还包括1917，1930，1949 年历史调查洪水年份，共计58 年。

大凌河站洪峰流量超过2 000 m3/s 的大洪水年份有17 年，其中3 次发生在7 月中旬，4 次发生在7 月下旬，4 次发生在8 月上旬，3 次发生在8 月中旬，3 次发生在8 月下旬。洪峰流量在2 000～10 000 m3/s 的大洪水年份有10 年，其中3 次发生在7 月下旬，3 次发生在8 月上旬，2 次发生在8 月中旬，2 次发生在8 月下旬。洪峰流量大于10 000 m3/s 的大洪水年份有7 年，其中3 次发生在7 月中旬，1 次发生在7 月下旬，1 次发生在8 月上旬，1 次发生在8 月中旬，1 次发生在8 月下旬。

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