曹江大拜水文站洪水频率分析

王 英

(广东省水文局 茂名水文分局，广东 茂名 525000)

1 概 述

1.1 曹 江

曹江位于鉴江中游，是鉴江的一级支流，集水面积874 km2，河长100 km，总落差870 m，平均坡降2.76‰，其大于100 km2的主要支流有云炉河、新垌河。另外，在与其相邻的大井河上建有良德水库，与石骨水库通过龙头坳人工渠相连，两大库统称为高州水库。流域水系结构图见图1。

1.2 大拜水文站

大拜水文站设置于曹江上，系高州水库的进库站，集水面积394 km2，属于二类精度的水文站。该站建于1967年1月，位于广东省高州市长坡镇大拜村，E111°09′N22°03′。实测最高水位为102.50 m(冻结基面)，最大流量为3 740 m3/s。大拜水文站断面下游75 m处有实用堰型拦河坝一座，坝顶高程96.26 m。坝的左侧有电站引水渠。电站在坝下约1 km处装有6台机组，3台500 kW，2台320 kW，1台125 kW。电站闸门的开关影响到断面水位流量的变化过程。低水时在基下232 m的引水渠道测流，中高水时在基本水尺断面用缆道测流。引水渠道上测流时，采用7条垂线一点法；在基本水尺断面测流时，采用15条垂线一点法。大拜站的高、中、低水位流量关系均比较稳定，历年来为单一曲线。见图2。

图1 曹江流域水系图

图2 大拜水文站大断面及水位面积曲线图

2 洪水重现期的考证

根据调查访问，曹江干流河道两侧已没有(不存在)古洪水、历史洪水的刻记。 1856、1904和1912年等历史洪水在上世纪70年代的洪水调查中已有测量计算(见《中华人民共和国广东省洪水调查资料》，广东省水利电力厅1991年6月刊印，下简称《调查资料》)。根据《调查资料》及《高州县志》记载，石坟公社大拜大队塘边园村70岁的詹玉中老人讲述：“听我父亲讲：清咸丰6年(1856年)，大水，冲崩我现在住的大屋，当时水浸到头厅；再有清光绪30年(1904年)水浸至我现住的大屋，二厅上五块泥砖；还有民国三年(1914年)大水刚刚浸至屋内二厅地面。”这3处的调查都是较可靠。2010年9月21日发生的大洪水，洪水位102.5 m,洪峰流量3 740 m3/s,为历史之最[1]。

3 大拜水文站洪峰流量频率分析

3.1 资料引用

本次分析引用大拜水文站建站以来(1967年)至2016年的实测洪水资料，系列长50年。

3.2 经验频率计算

3.2.1 特大值的考证与重现期的确定

根据《调查资料》以及湛江水文分站1977年编制的《鉴江流域大拜河段洪水调查资料报告》(下简称《报告》)，1856年洪水坝下水位为99.93 m，相应的坝上水位为103.49 m，对应的洪峰流量为4 040 m3/s；1904年洪水坝下水位为98.77 m，相应的坝上水位为102.56 m，对应的洪峰流量为3 170 m3/s；1914年洪水坝下水位为97.69 m，相应的坝上水位为101.68 m，对应的洪峰流量为2 410 m3/s。根据《调查资料》及《报告》，该3处洪痕高程为较可靠，洪峰流量推算方法合理，成果较可靠。所以，在本次洪水频率分析计算中，1856、1904和1914年洪水洪峰流量均参加洪峰流量频率计算。大拜水文站已知的大洪水情况见表1。

表1 大拜水文站己知的较大洪水情况表

注：表1中水位计算基面为冻结基面，与珠江基面转换关系：2004年以前，冻结基面以上米数+0.009=珠江基面以上米数；2005年以后，冻结基面以上米数+0.056=珠江基面以上米数。

3.2.2 洪水的经验频率计算

1856、1904、1914和2010年的洪水在经验频率计算时均作为特大值来进行处理的，其它洪水的经验频率计算采用实测的系列。方法如下：

特大洪水的经验频率公式为：

式中：N为历史考证期；M为特大洪水序位；a为特大值个数。

实测洪水的频率公式为：

m=l+1,...,n

式中：N为历史考证期；M为特大洪水序位；a为特大值个数；m为实测洪水序号；n为实测系列长度；l为实测系列n中的特大值个数。

3.3 频率适线结果

将以上洪水的频率点绘在频率格纸上，采用P-Ⅲ型曲线目估法适线，Cs/Cv值取3.30，Cv=0.74，适线结果见表2和图3。从适线图上看，点据与线型配合较好。

表2 大拜站流量频率计算参数成果表(P-Ⅲ型曲线配线)

图3 大拜水文站年最大流量频率曲线

4 大拜水文站水位流量关系分析

大拜站历年水位流量关系为单一曲线。本次水位流量关系曲线中，水位在2016年最高水位99.80 m以下采用2016年关系线，水位99.80 m以上采用2010年关系线并进行趋势延长。根据水位流量关系曲线结点表(表3)绘制水位流量关系曲线(图4)。

表3 大拜水文站水位流量关系曲线结点表

图4 大拜站水位流量关系曲线

5 大拜水文站不同频率(重现期)流量及相应水位

根据大拜站年最大流量频率分析，得出各重现期(频率)设计流量。

查图4得出设计流量的相应水位，即为同频率水位。结果见表4。

表4 大拜水文站年最大流量频率及相应水位计算结果

注：表4中水位基面为冻结基面，换算关系：冻结基面以上米数+0.056=珠江基面以上米数。