汤原县阿陵达河流域治理工程水文计算分析

王 莹

(黑龙江省佳木斯水文局，黑龙江 佳木斯 154002)



汤原县阿陵达河流域治理工程水文计算分析

王 莹

(黑龙江省佳木斯水文局，黑龙江 佳木斯 154002)

阿凌达河为鹤岗市与汤原县的界河，为松花江一级支流。阿凌达河发源于青黑山摩天岭，自西北向东南入元宝山水库，继续向东南流经过汤原县鹤立镇北转向南流，在保安屯附近转向东，过后合祥向东北，在德祥屯附近汇入松花江。通过水文图集等值线图法、面积指数法的计算分析比较，工程点处阿陵达河设计洪水采用图集等值线图法。

水文；图集等值线图法；水面积指数法；洪峰流量

1 工程现状

阿凌达河为鹤岗市与汤原县的界河，为松花江一级支流。阿凌达河发源于青黑山摩天岭，自西北向东南入元宝山水库，继续向东南流经过汤原县鹤立镇北转向南流，在保安屯附近转向东，过后合祥向东北，在德祥屯附近汇入松花江。元宝山水库位于阿凌达河中游，地理座标E130°09′，N47°08′11″。

阿凌达河流域面积910 km2，河长109 km，河道平均比降1/490，河道弯曲系数1.69。阿凌达河中游建有元宝山水库，水库坝址以上流域面积412 km2，河长51 km，河道平均比降1/280。水库以上为山丘区河流，水库坝址河谷呈U型，宽约2800m，为低山丘陵与平原过渡地带，两岸丘陵高程为130～190m，河谷高程在119m左右，山坡生长着次生林，覆盖良好。坝下河谷逐渐开阔，宽约1 km左右，河道迂回曲折，摆动幅度大。

2 水文基本资料

2.1 测站分布及资料系列

阿凌达河流域设有鹤立水文站，该站原集水面积544 km2，1979年复核后改为485 km2。元宝山水库没有水位、泄流观测资料。

流域内除鹤立站兼测雨量外，还有东风所、三道和元宝山3个雨量站。阿凌达河流域水文观测站资料系列见表1。

表1 鹤立水文站系列表

2.2 水文测验及资料整编

鹤立水文站始建于1961年7月1日，由黑龙江省水利厅设为国家基本水文站，位置在汤原县鹤立镇，地理坐标为E130°17′，N47°04′，测流断面位于佳木斯至鹤岗铁路桥下游140m处，该站历年H～Q曲线比较稳定。基本水尺引据水准点为假定基面，测站冻结基面亦为假定基面。测验项目除水位、流量外，还有降水、蒸发、水温等其它水文要素。鹤立站为国家基本水文站，水文要素的测验、整编、刊印等均执行国家规范，资料精度较好，可做为设计代表站。

鹤立站基本水尺引据水准点假定基面高程100.44m，我院2011年6月引测该水准点的黄海高程97.83m，黄海和假定基面换算关系：H黄海=H假高-2.61m。

2.3 资料审查

该站水文测验及资料整编都是按照《水文测验试行规范》和水文测验手册的有关规定进行。水文站用流速仪施测流量，采用基本水尺资料观测水位。在测验方面，测次配备、测验精度均能满足规范要求，测次较多，观测到了降水量、水位、流量的全过程，满足了推流推沙的要求。在资料整编方面，能够作到四随及在站整编。地区站基本做到一年3次阶段审查，对定线、审线工作较为重视，保证了资料精度，达到刊印水平，测验成果精度较高，满足本次设计要求[1]。

3 洪 水

3.1 暴雨洪水特性

3.1.1 暴雨特性

阿陵达河流域处于北半球中高纬度，高空在西风带的控制下，夏季由于太平洋高压的阻挡将海面暖湿气流输入本区，7、8月正好处在极地干冷气团与海洋暖湿气团交接而形成暴雨。每年发生大暴雨的次数不多。暴雨的主要集中在7—8月份，最早为6月上旬，最晚为9月中旬。一次降雨时间多为3～7d，降雨多集中在1d之内。据鹤立站1964—1992年实测降水资料统计，最大24h暴雨均值多年平均59.3mm，实测最大日暴雨122.5mm，实测最大1日暴雨均值80.8mm，最大3日暴雨均值70.5mm。

3.1.2 洪水特性

阿陵达河具有典型的北方河流特性，一年中有两次汛期，即春汛和夏秋汛。春汛发生在4—5月，由融雪产生，春汛发生次数少且量级较小；夏秋汛发生在7月中下旬—8月，由降雨产生，夏秋汛发生频率多且量级大。从鹤立站实测资料看，洪水一般为单峰型，上游洪水陡涨陡落，峰高量小，下游洪水峰小量大，一次洪水过程3～5d。

3.2 洪水调查

《黑龙江省鹤岗市元宝山水库除险加固工程初步设计》论证采用两种途径进行分析元宝山水库2005年最大入库洪峰流量：

1)推理公式法估算洪峰流量：

根据黑龙江省短历时暴雨特性，最大雨强和降雨量基本集中在汇流时段内，采用的推理公式基本形式为：

Qm=0.278×φ×s×F/τn

(1)

式中：φ为洪峰径流参数，根据雨强和流域坡度取0.7；s为汇流时段内最大降雨量，取值为150×0.8=120mm；F为流域面积，F=412 km2；τ为流域平均汇流时间，τ=16h；n为暴雨递减指数，n=1。将上述数值带入推理公式，得Qm=601m3/s。

2)洪水还原法推算洪峰流量：

根据元宝山水库2005年7月28日16时—7月30日16时实测水位过程以及相应时段水库下泄流量过程，按照水利平衡方程式：Q=q+ΔV/Δt逐时段推算水库入流过程，计算结果为水库入流过程最大洪峰流量出现在7月29日10时45分，为633m3/s，水库泄流过程最大洪峰流量出现在7月29日15时20分，为406 m3/s。

两种方法推算的元宝山水库入流过程最大洪峰流量值比较接近，而由推理公式法推算的洪峰流量值精度较粗，且洪峰流量值小于由洪水还原法推算的洪峰流量值，出于对工程安全运行的考虑，设计采用由洪水还原法推算的洪峰流量值，即Qm=633m3/s。

为了验证本次计算的元宝山水库入流过程最大洪峰流量值，组织专业人员对元宝山水库下泄最大洪峰流量进行了洪水调查，选取调查断面的原则是尽量选取本次洪水没有跑滩前的断面，根据元宝山水库工程技术人员的指认，调查到元宝山水库下游400m一处断面，按曼宁公式计算洪峰流量为404 m3/s，与水库泄流过程最大洪峰流量出现在7月29日15时20分的406 m3/s基本吻合，因此可以说本次由洪水还原法推算的洪峰流量值Qm=633 m3/s是可靠的[2]。

阿凌达河下游鹤立站测得的最大洪峰流量219m3/s远小于水库泄流过程最大洪峰流量406 m3/s，从鹤立站本次洪水过程线可以看出洪峰过后，退水过程流量仍然较大，说明本次洪水在水库至鹤立站之间跑滩后归槽所至，这与元宝山水库工程技术人员所介绍的该次洪水在元宝山水库下游左岸已经跑滩是一致的，因此需要对鹤立站2005洪峰流量值进行折算修正。鹤立站2005年最大洪峰流量按下列公式进行折算：

(2)

式中：n=0.67。

经计算鹤立站2005年Q鹤立=706m3/s。

据历史洪水调查资料及实测资料知，阿凌达河1928年洪水为1914年以来首位洪水，重现期为92年；2005年排第二位，1951年排第三位。

洪峰流量采用曼宁公式进行计算，根据调查的洪痕、断面平均比降及率定得到的糙率主槽0.03、边滩0.07，试算洪峰流量，推求鹤立大桥洪痕处、保安洪痕处与后合祥村洪痕处相应流量，与根据鹤立站相应年份实测洪峰流量，采用洪水参数修正法推求各处洪痕处相应年份洪峰流量比较见表2。

表2 阿凌达河洪水调查成果表

从上表看，本次洪水调查成果与本次计算成果比较接近。

3.3 单站设计洪水

元宝山水库始建于1942年， 2008年完成了《黑龙江省鹤岗市元宝山水库除险加固工程初步设计》，除险设计确定水库总库容536×104m3，校核洪水位123.05m，兴利水位122.50m，兴利库容390×104m3，汛限水位121.50m，溢洪道净宽50m，5孔闸门，水库20年设计洪峰流量398m3/s，经水库调节计算相应下泄流量354m3/s，削减洪峰流量44 m3/s。本次根据鹤立站还原的洪水系列根据除险加固溢洪道尺寸和洪水调度原则进行洪水调节计算，得到鹤立站受元宝山水库影响后的洪水系列[3]。

根据阿凌达河鹤站元宝山水库影响后的洪水系列及历史调查洪水资料，按年最大独立选样原则统计出年最大流量组成洪水样本系列，按不连续系列进行频率分析，选用Cs=2.25Cv的P-Ⅲ型曲线，尽量照顾点群趋势，以大、中洪水的经验点据配合最好为原则进行适线，确定该站设计洪水参数，以此求得鹤立站设计洪峰流量，鹤立站设计洪水成果见表3。

表3 鹤立站设计洪峰流量成果表

3.4 控制断面设计洪峰流量

阿陵达河干流上建有鹤立水文站，阿凌达河干流各控制断面处及支流设计洪峰流量采用两种方法二推求。

1)面积指数法：

根据本次推求的鹤立站设计洪峰流量计算成果，按阿凌达河干流各控制断面面积与鹤立站控制面积比的指数关系推求洪峰流量，洪峰指数采用0.67，阿凌达河干流各控制断面设计洪峰流量成果见表4。

表4 阿凌达河流域控制断面及支流设计洪峰流量成果表

2)水文图集等值线图法：

阿陵达河流域设有鹤立水文站，位于阿陵达河干流中游，阿凌达河干流各控制断面处及支流设计洪峰流量可利用黑龙江省1996年出版的《黑龙江省水文图集》中洪峰参数Cp和变差系数Cv等值线图，以鹤立站本次计算的设计洪峰流量参数对查图成果进行修正[4]。本次堤防设计共计算四个控制断面的洪峰流量，分别为阿陵达河入松花江口断面、半截河汇入阿陵达河河口断面、乌龙河汇入阿陵达河河口断面、阿陵达河干流鹤立水文站断面。将鹤立站及修正后各控制断面的设计洪峰流量成果与集水面积点绘于双对数格纸上进行检查，对偏离的点距进行修正，设计洪峰流量成果见表5。

表5 阿凌达河流域控制断面及支流设计洪峰流量成果表

3)成果的合理性选用：

不同方法推求的阿凌达河干流各控制断面处及支流设计洪峰流量成果比较见表6。

表6 阿凌达河流域控制断面及支流设计洪峰流量成果表

从表6看，阿凌达河干流各控制断面从上游到下游图集指数法比面积指数法20a一遇洪水小3.6%～15.5%。由于阿凌达河流域鹤立水文站以上属山丘区，鹤立站以下进入平原区，且鹤立站以下阿凌达河支流也有平原水汇入，因此用面积指数法推求的阿凌达河各控制断面设计洪峰流量偏大；图集等值线图法推求的20a一遇的洪峰模数从上游向下游递减，鹤立站Cp值6.92、龙河汇入口6.67、半截河汇入口Cp值6.16、阿凌达河入口5.85，该方法推求的阿凌达河各控制断面设计洪峰流量充分反映了流域洪水上游大、下游小的特点。因此，本次阿凌达河各控制断面设计洪峰流量采用图集等值线图法。

[1]邢国生,包明军.河道治理中存在的问题及解决措施[J].江西农业，2016(09)：85-86.

[2]王博.河道治理中的环境保护[J].黑龙江水利科技，2014(03)：79-80.

[3]袁志国.浅析河道治理的方法和方向[J].山东工业技术，2013(15)：45-46.

[4]万晓霞.河道治理方法分析探讨[J].现代商贸工业，2013(16)：91-93.

TV85

B

1007-7596(2016)08-0025-03

2016-06-26

刘力(1982-)，女，辽宁抚顺人，工程师，从事水文、规划设计工作。