白山 红石 丰满水库设计洪水复核

马雪梅，李英士，俞 宏

（1.松辽水利委员会水文局（信息中心），吉林 长春 130021；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

0 引 言

2010年第二松花江流域发生了特大洪水，流域内有9条支流发生超历史洪水，白山、丰满水库发生近百年一遇的特大洪水。干流白山水库7月29日最大入库洪峰流量超过历史最大入库流量，入库洪量重现期接近100年。

第二松花江干流白山、丰满水库的设计洪水复核工作已经开展多次，2002年编制的《白山、丰满水库防洪联合调度设计洪水复核报告》和2008年编制的《白山、丰满水库防洪联合调度临时方案》，分别经水规、电规总院联合审查，国家防总和松花江防总批复，当时资料系列分别用到2000年和2007年，2008年复核后，仍采用2002年审定成果。红石水库目前采用的设计洪水参数是水利水电规划设计总院于1978年审定的成果。

为研究2010年大洪水对第二松花江流域白山、丰满、红石设计洪水参数的影响，将计算系列延至2010年，对加入2010年大洪水的历史洪水进行重现期分析，复核白山、丰满、红石、白丰区间设计洪水成果。

1 流域概况

第二松花江流域位于吉林省东南部地区，是松花江的上游区，发源于长白山主峰白头山天池，整个流域分布在长白山的西北坡，高程自东南向西北递减，流域形状为椭圆形，呈西北～东南方向，山峰高度由河源的2 600多米降至红石电站附近的700 m左右。红石电站以上流域为长白山地，河谷切割较深，多呈“V”型。河网发育，河道曲折，滩哨相间，坡陡流急。

二松流域位于东亚大陆边缘，属寒温带大陆季风气候区，其主要特点是春季干旱多大风，夏季湿热多雨、秋季温暖多晴朗天气，冬季漫长寒冷。降水量南北差异大，南部降水量为800～1 000 mm，至中部降至600～700 mm。丰满以上流域多年平均降水量为656.2 mm，降水年内分布不均，6—9月降水量占全年降水量的74.5%。

2 暴雨洪水特性

2.1 暴雨特性

第二松花江上游区的暴雨多发生在7月至8月下旬。形成大暴雨的天气系统主要是台风，其次是西或西南东移气旋。北上台风形成的暴雨多集中在白山水库以上流域，白山以上流域一次降雨量可达80～150 mm,如1957年8月下旬、1960年8月下旬的大暴雨，即属此种情况。白山以上流域平均降水量分别为94.7，124.7 mm。

除台风暴雨外，华北、河套等各种北移或东移的气旋系统也可造成大范围的暴雨。如1995年7月28日至31日，受蒙古低压东移和副高后部影响，流域内普降暴雨和大暴雨，这场暴雨强度之大，雨量之多，是历史上少见的，白山以上流域平均雨量139.6 mm，最大点雨量龙泉站233 mm；8月6日至7日，受副高后部和高空槽影响，白山以上流域又普降大雨，流域平均雨量为89.4 mm。受低压、切变线及西南暖湿气流共同影响，2010年7月27日至28日，第二松花江中上游及支流饮马河降大到暴雨，局部地区降大暴雨，暴雨中心为第二松花江五里河站，累计降雨量达341 mm。第二松花江流域平均雨量约90 mm，白山水库以上流域平均雨量为131 mm。

2.2 洪水特性

第二松花江流域的洪水由暴雨形成，大洪水一般发生在5月至9月上旬，但以7，8月为最多，且量级较大。白山、丰满水库的洪水过程既有单峰型，也有双峰及多峰型。如1953年、1957年、1960年洪水过程为单峰型，洪水陡涨陡落，一次洪水总历时7～11 d。白山涨洪历时1～2 d，洪峰持续时间3 h左右；丰满涨洪历时2～3 d，洪峰持续时间12 h左右，落水历时5～8 d。由于不同天气系统组合影响，该流域大暴雨有短时期内连续出现的情况，因而在15 d内双峰型洪水也时常发生，从丰满水库实测前10位洪水分析，有5场洪水为双峰型。

在一次洪水过程中，白山单峰型洪水3 d洪量较集中，丰满除1986年外，3d洪量也较集中，3d洪量占7d洪量的65.0%～77.4%。7d洪量集中程度不尽相同，单峰型洪水7d洪量占15d洪量的68.5%～88.5%，比较集中；双峰型洪水7d洪量占15d洪量的51.1%～69.0%，不太集中。

白山水库建成后，白山水库入库洪峰出现时间较坝址提前4～6h，白山出库到丰满入库大洪水的传播时间约6h。

3 峰量系列统计

将白山、红石、丰满设计洪水系列统计至2010年，洪水系列为1933—2010年计78年。洪峰按年最大法独立取样、洪量统计在6—9月独立取样。

4 历史洪水与重现期的确定

4.1 白山、红石历史洪水

白山水库2010年洪峰流量为12900m3/s，最大3d洪量为16.2亿m3，最大7d洪量为24.1亿m3，均超过了1995年洪水。因此，增加2010年大洪水作为历史洪水处理。首位历史洪水的重现期与原审定成果一致，从1911年起算，首位2010年洪水重现期为100年，其余大洪水顺次排位。白山、红石特大洪峰流量成果见表1。

4.2 丰满历史洪水

在丰满河段调查到的大洪水的年份是1856年、1909年和1923年，但由于洪水发生时间和年代较久远，定量有一定的误差，故在统计参数计算时参照其量级只进行排位，不采用具体数值。丰满历史洪水处理10个，其中实测大洪水有7年，2010年洪水量级较大，其中洪峰为1856年以来的第一位，重现期为155年；1995年洪量为有记录以来最大，确认为1856年以来的第一位，重现期为155年。丰满特大洪水排位情况见表2。

5 设计洪水计算

5.1 设计洪水参数计算

根据前述基本资料和历史洪水排位情况，进行了白山、红石、丰满洪峰流量及各时段洪量频率分析计算。经验频率采用数学期望公式计算，线型采用P-Ⅲ型曲线，均值、Cv用矩法进行了参数初估，通过适线进行调整，白山、红石的各时段洪量按连序系列计算的，但在适线时考虑了大洪水洪峰重现期处理为100年（1911—2010年）这一因素，适当调整Cv，同时考虑各时段上、下游洪水参数的协调，确定洪水参数。

5.2 设计洪水成果分析比较

5.2.1 白山、红石

增加了2010年大洪水后，使得频率图中的其它洪水点据均向右移动，但考虑2010年洪水只略大于1995年洪水，两场洪水属于同量级，故在适线时考虑这一因素。另外白山、红石各时段洪量是按连序系列计算，未进行大洪水重现期处理，而实际适线时考虑了大洪水洪峰重现期按100年处理的因素调整确定Cv值，所以单从适线看，Cv略显偏小。由于红石以上流域历史资料较少，历史洪水重现期无法考证更久远，1995年大洪水发生时，15d洪量重现期就明显不合适。2010年大洪水与1995年基本同量级，洪水重现期按1911年以来排位，1995洪水重现期只有50年，如果能将洪水重现期延长，比如参照丰满，将白山、红石的大洪水重现期按照1856年以来处理，则确定的峰、量设计洪水参数适线会更好。与原审定成果相比，白山、红石洪峰及洪量均值略有减小，Cv有所增大，设计值增大2%～5%。

表1 白山 红石特大洪峰排位表 m3/s

表2 丰满特大洪水排位表

5.2.2 丰满

丰满水库还原的2010年洪水，洪峰比1995年略大，为历史第一位，但洪量并不突出，由于丰满水库的历史洪水调查期较长，因此2010年洪水的影响较白山、红石相对要小，影响趋势是一致的，复核成果与2002年审定成果相比，均值减小，Cv增大。均值减小幅度为2%左右；12h设计洪峰增大幅度在2.6%～4.7%之间，设计洪量增加幅度在1%～3%之间。

6 结语

通过增加系列对白山、红石、丰满设计洪水复核计算，2010年大洪水发生后，白山、红石、丰满的洪峰流量及各时段洪量主要频率设计值均较审定成果有一定的增加，增加的幅度均在5%以内，为保持设计洪水成果的稳定性，白山、红石、丰满设计洪水成果仍可沿用原水电水利规划设计总院和水利水电规划设计总院2002年联合审定的成果。