劉南烈，王麗萍，任星紅

（1.吉林省水資源局長(zhǎng)春分局，吉林 長(zhǎng)春 130022；2.白山市農(nóng)村水利管理分站，吉林 白山 134400；3.吉林省水資源局四平分局，吉林 四平 136000）

1 概況

長(zhǎng)春市位于吉林省中部，地處松遼平原的東部邊緣。地理位置為東經(jīng) 124°18′～ 127°02′，北緯 43°05′～ 45°15′。西北與松原市毗鄰，西南和四平市相連，東南與吉林市相依，東北同黑龍江省接壤。東西長(zhǎng)約227 km，南北寬約217.5 km，全市幅員面積20 571 km2，市區(qū)面積4 789 km2。

長(zhǎng)春市多年平均降水量565.0 mm，降水量隨著地勢(shì)從東南向西北逐漸減少。其中多年平均降水量最大的是雙陽(yáng)區(qū)為621.0 mm，降水量最小的是農(nóng)安縣為510.8 mm。降水量年內(nèi)分配不均，6-9月降水量占年降水量的78.1%。

長(zhǎng)春市多年平均水面蒸發(fā)量812.1 mm，蒸發(fā)的地區(qū)分布與年平均氣溫的地區(qū)分布趨勢(shì)相近，并與緯度、地勢(shì)密切相關(guān)，自西北向東南呈遞減趨勢(shì)。多年平均水面蒸發(fā)量在700～950 mm之間。

2 計(jì)算設(shè)計(jì)洪水方法

目前長(zhǎng)春地區(qū)小流域?qū)崪y(cè)洪水資料較少，很多地區(qū)沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水資料，但是雨量點(diǎn)較多，分布相對(duì)合理，針對(duì)以上情況，一般可用3種方法推求長(zhǎng)春市小流域設(shè)計(jì)洪水：

1）選用氣候、產(chǎn)流下墊面相似、年降雨量分配一致，集水面積相差不大的有洪水資料的流域作為參證站。

2）如果區(qū)域內(nèi)或者區(qū)域附近實(shí)測(cè)暴雨資料較多（20年以上），可以根據(jù)暴雨資料通過(guò)頻率計(jì)算推求設(shè)計(jì)暴雨，然后通過(guò)流域的產(chǎn)流、匯流計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)的洪水過(guò)程，作為設(shè)計(jì)洪水。

3）利用暴雨等值線圖和一些簡(jiǎn)化公式估算設(shè)計(jì)洪水，在實(shí)際工作中，往往采用以上兩種或者更多方法來(lái)綜合計(jì)算結(jié)果，如果不同方法間計(jì)算結(jié)果差距較大，則取對(duì)工程不利的計(jì)算結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

在收集資料時(shí)，需要做資料的可靠性、一致性和代表性分析，可靠性審查的重點(diǎn)應(yīng)該放在測(cè)驗(yàn)及整編質(zhì)量較差的年份及對(duì)設(shè)計(jì)成果影響較大的發(fā)生大洪水的那些年份的資料，一致性審查應(yīng)該注意流域中實(shí)際情況的變化，對(duì)修建水工建筑物、河道整治、分洪、潰堤、改道、堵口等對(duì)洪水造成的影響，應(yīng)該還原修正，換算到同一基礎(chǔ)上。洪水資料的總體是無(wú)法獲得的，現(xiàn)行樣本系列的代表性只能用其它旁證資料來(lái)進(jìn)行分析，如利用本河流上下游或者鄰近流域測(cè)站的長(zhǎng)期水文氣象資料來(lái)檢查。

3 計(jì)算過(guò)程舉例

以計(jì)算黑頂子水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水為例子，來(lái)說(shuō)明長(zhǎng)春市欠資料地區(qū)設(shè)計(jì)洪水具體計(jì)算過(guò)程：

1）黑頂子水庫(kù)

黑頂子水庫(kù)位于雙陽(yáng)區(qū)城西南約20 km的黑頂子河上游，水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容1 710萬(wàn)m3，水庫(kù)以上集水面積54.6 km2，設(shè)計(jì)保護(hù)耕地0.15萬(wàn)hm2，根據(jù)水利水電樞紐工程分等指標(biāo)與永久性水工建筑物正常運(yùn)用的洪水標(biāo)準(zhǔn)，該工程等級(jí)為3級(jí)、屬于中型水庫(kù)，永久性水工建筑物級(jí)別為3級(jí)，設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為100～50年，在此取100年作為設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2）資料代表性分析

為了檢驗(yàn)1970—2005年黑頂子水庫(kù)上游降雨情況統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算中可能出現(xiàn)的抽樣誤差，即研究較短系列的頻率分布是否接近于總體分布，要進(jìn)行多年系列豐、枯周期性變化分析，研究其周期變化規(guī)律，選擇黑頂子水庫(kù)周?chē)涤曩Y料系列較長(zhǎng)的長(zhǎng)春站（有實(shí)測(cè)資料1997年）作為參證站，長(zhǎng)春站年降水量模比系數(shù)差積曲線見(jiàn)圖1，長(zhǎng)春雨量站不同系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比分析見(jiàn)表1。

圖1 長(zhǎng)春站年降水量模比系數(shù)差積曲線圖

表1 長(zhǎng)春雨量站不同系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比分析表

由圖1、表1可知：1970—2005年黑頂子水庫(kù)上游降雨系列基本處于一個(gè)大周期平、豐、枯段，與系列總體均值相對(duì)誤差為4.2%，Cv值相對(duì)誤差為4.5%，分析資料表明該短系列對(duì)長(zhǎng)系列的代表性較好。

3）計(jì)算水庫(kù)上游設(shè)計(jì)面雨量

由于黑頂子水庫(kù)上游小流域造峰歷時(shí)短，不超過(guò)24 h，選擇24 h作為造峰暴雨的設(shè)計(jì)時(shí)段，對(duì)1970—2005年黑頂子水庫(kù)站年最大24 h暴雨量做頻率分析計(jì)算，結(jié)果為P=1%（即100年一遇）為150 mm，因?yàn)榱饔蛎娣e較小，故取點(diǎn)設(shè)計(jì)暴雨量作為面雨量。

4）設(shè)計(jì)凈雨計(jì)算

利用該區(qū)域附近兩個(gè)水文站（官馬店、新安）的降雨徑流相關(guān)圖綜合分析，考慮到超滲產(chǎn)流等因素，確定凈雨深為130 mm，以各次暴雨綜合過(guò)程作為概化雨形推求設(shè)計(jì)凈雨過(guò)程，見(jiàn)表2。

表2 設(shè)計(jì)凈雨過(guò)程分配表

然后進(jìn)行匯流分析計(jì)算，首先計(jì)算瞬時(shí)單位線，然后再轉(zhuǎn)換成10 mm單位線，順時(shí)單位線的形狀特征用調(diào)節(jié)參數(shù)n和匯流參數(shù)K來(lái)反映，針對(duì)長(zhǎng)春市地區(qū)的資料情況，為了方便計(jì)算，在此將n，K轉(zhuǎn)化為流域滯時(shí)m1和單位線散度 m2。

經(jīng)計(jì)算，m1=7.1；m2=0.52；n=1/m2=1.92；K=m1/n=3.7。

通過(guò)S(t)曲線轉(zhuǎn)換得△t=1 h的無(wú)因次時(shí)段單位線，再經(jīng)過(guò)單位轉(zhuǎn)換得凈雨深為10 mm的時(shí)段單位線，計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表3。

由表3可知，用單位線法計(jì)算的P=1%設(shè)計(jì)洪峰流量為197 m3/s，然后用公式Q1%=KiCFn校合洪峰流量，式中C為最大流量參數(shù)，n為暴雨遞減指數(shù)，Ki為響應(yīng)頻率的模比系數(shù)，查長(zhǎng)春地區(qū)暴雨參數(shù)圖集，得Q1%=272 m3/s；最后綜合確定 Q1%=272 m3/s；W最大1日=690 萬(wàn) m3。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的方式方法眾多，在資料、數(shù)據(jù)允許的情況下，應(yīng)按采用多種計(jì)算方法綜合對(duì)照分析，提高計(jì)算結(jié)果的精度，使建設(shè)工程得到經(jīng)濟(jì)、合理的建設(shè)規(guī)模，使水利工程的投入產(chǎn)出比得到最大化。