王立權(quán),馬金龍
(黑龍江省龍頭橋水庫管理處,黑龍江 寶清155600)
龍頭橋水庫是一座以灌溉、防洪為主,兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大(2)型水利工程。水庫按100 a一遇洪水設(shè)計(jì),2 000 a一遇洪水校核,水庫總庫容為6.15 億m3。
水庫工程由大壩、溢洪道、輸水洞和水電站4 部分組成。龍頭橋水庫位于烏蘇里江一級支流撓力河的上游,屬于高緯度地區(qū)。水庫流域形狀呈長方形,水系呈羽狀分布。
水庫上游分別有3 條河流注入撓力河。流域?qū)儆诎敫珊档貛В邓蟛糠旨性?—9 月份,占全年降水量的70%以上,尤其是7、8 份降水更為集中,大暴雨多發(fā)生在此期間。本區(qū)為臺風(fēng)暴雨區(qū)的邊緣,大暴雨多為來自朝鮮的天氣系統(tǒng)經(jīng)日本海水汽補(bǔ)充后形成。一次降水的時(shí)間多為1 ~3 d,降水多集中在1 d之內(nèi)[1-2]。
洪水與暴雨相應(yīng),主要發(fā)生在7 月下旬—8 月下旬,峰型多為單峰,起漲時(shí)間短,一般為2 ~3 d,落水時(shí)間較長,一次洪水總歷時(shí)約為7 d左右。龍頭橋水庫以上流域?yàn)榍鹆晟絽^(qū)地貌,河流為山區(qū)性河流。
龍頭橋水庫是以撓力河干流防洪除澇任務(wù)為目標(biāo),結(jié)合水資源供需基本要求,發(fā)展水田灌溉面積,統(tǒng)籌興利與防洪除澇的關(guān)系[3]。
2013 年7 月—8 月,黑龍江省發(fā)生了特大洪澇災(zāi)害,包括黑龍江、嫩江、松花江、烏蘇里江在內(nèi)的39條河流發(fā)生超警戒洪水。其中,作為烏蘇里江左岸的一級支流撓力河也發(fā)生了較大洪水。龍頭橋水庫處于撓力河上游,龍頭橋水庫整個(gè)流域發(fā)生了超5 a一遇標(biāo)準(zhǔn)的洪水。
降水情況主要從4 個(gè)方面介紹:降水時(shí)間、降水量、雨量站監(jiān)測情況和降水強(qiáng)度。
龍頭橋水庫這場洪水的降水過程自7 月24 日起至8 月2 日止,主要有兩場持續(xù)降水過程。龍頭橋水庫全流域均勻分布著16 個(gè)雨量監(jiān)測站點(diǎn),完成了這次降水全過程的觀測任務(wù)[4]。
此次降水過程平均降水量達(dá)到88 mm,降水中心在20 連站點(diǎn),此站點(diǎn)接近水庫全流域的中心區(qū)。此次降水的主降水過程分布在7 月24 日—29 日這5 d,這5 d的降水量占整個(gè)降水過程總量的97%。
此次降水過程中,測站中最小累計(jì)降水量是最大累計(jì)降水量的43%。測站的累計(jì)降水量達(dá)到最大累計(jì)降水量70%的測站數(shù)有8 個(gè),占測站數(shù)的50%;測站的累計(jì)降水量達(dá)到最大累計(jì)降水量75%的測站數(shù)有4 個(gè),占測站數(shù)的25%;測站的累計(jì)降水量達(dá)到最大累計(jì)降水量85%的測站數(shù)有3 個(gè),占測站數(shù)的19%。
降水量分布較均勻。最大的降水強(qiáng)度為0.025 mm/min。
水庫入庫的洪水過程是由水量平衡方程按6 h時(shí)段進(jìn)行推求。水庫自7 月24 日8 時(shí)觀測到降水?dāng)?shù)據(jù),到24 日14 時(shí)就測驗(yàn)到有洪水入庫,從降水到產(chǎn)匯流過程持續(xù)6 h,產(chǎn)匯流時(shí)間較快[5]。
洪水過程總歷時(shí)約為14 d,此次洪水過程峰型為雙峰,洪峰為305 m3/s,第二大流量為241 m3/s。洪峰和第二大流量的出現(xiàn)間隔為18 h。此次洪水總量為1.3 億m3,也是建庫以來最大的一場洪水過程。流域徑流系數(shù)為0.82。
水庫流域內(nèi)發(fā)生有效降水過程后入庫洪水起漲較快,在一個(gè)時(shí)段(6 h)后就有匯流產(chǎn)生,洪峰在洪水入庫48 h后出現(xiàn),漲水段的過程線較陡,洪峰出現(xiàn)歷時(shí)較快,這一點(diǎn)比較符合丘陵地區(qū)的洪水特點(diǎn)[6]。
洪峰與第二大流量出現(xiàn)的歷時(shí)間隔與兩次大雨主雨間隔的歷時(shí)相同,說明流域產(chǎn)、匯流過程較快。
龍頭橋水庫設(shè)計(jì)洪水采用了與其集水面積相接近,也處于上游山區(qū)的保安站和水庫下游的寶清站兩個(gè)站的洪水過程進(jìn)行推設(shè)。
實(shí)際雙峰過程線的線型和推設(shè)的結(jié)論相符合,第一場降水量大于第二場降水量,產(chǎn)生的前峰流量大于后峰的流量,這也是與下游平原測站洪水過程線的不同之處[7]。
從這場洪水的降水—徑流過程線分析,洪水的起漲時(shí)間是自第一段有效降水后就產(chǎn)生,整場洪水在第二大流量出現(xiàn)后的退水時(shí)間為42 h,說明此次洪水漲水快,退水也快。
整場洪水的歷時(shí)比水庫初設(shè)中以龍頭橋水庫為主設(shè)計(jì)洪水過程的歷時(shí)要短得多。結(jié)合水庫上游下墊面實(shí)際情況,上游水土保持被破壞是產(chǎn)生洪水漲、退水快的影響因素之一。
降水中心處于水庫水面附近,將對匯流歷時(shí)產(chǎn)生直接影響,這也是匯流歷時(shí)短的因素之一,同時(shí)加快了洪水形成過程。整個(gè)降水過程分為兩個(gè)降水量較大的地區(qū),流域的西北部和西南部兩個(gè)區(qū)域,經(jīng)過多次觀測和分析,水庫汛期的降水量極大值區(qū)多分布于此處。
水庫這場洪水漲、退水快主要有以下4 個(gè)影響因素:
1)降水中心接近水庫水面。
2)受此次洪水過程前期影響雨量影響。
3)下墊面水土保持較弱,下墊面調(diào)蓄水功能不強(qiáng)。
4)流域處在丘陵山區(qū),受地形影響。
分析這場建庫以來較大一場洪水的過程,對今后水庫防汛調(diào)度工作會積累很關(guān)鍵的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。特別對水庫的入庫洪水預(yù)報(bào)及汛期洪水調(diào)度工作起著一定的分析指導(dǎo)作用。
[1]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省三江平原撓力河龍頭橋水庫工程初步設(shè)計(jì)[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,1996.
[2]詹道江,葉守澤.工程水文學(xué)(3 版)[M].北京:中國水利水電出版社,2000:45-52.
[3]袁雪蓮.觀音閣水庫2010 年場次洪水分析[J].水利建設(shè)與管理,2015(01):49-51.
[4]王敏,張立明,馬秀梅.小流域洪水分析[J].內(nèi)蒙古水利,2012(06):34.
[5]于劍麗,魯玉忠,宋銀平.金灘大橋橋位選擇與洪水分析[J].人民黃河,2012,34(11):144-146.
[6]李勇,陳加奇.云南省某水庫設(shè)計(jì)洪水分析[J].價(jià)值工程,2014(17):90-91.
[7]張明波,陳劍池,秦智偉,郭希望.長江中下游設(shè)計(jì)洪水分析[J].人民長江,2006,37(09):31-34.