杨庄水库设计洪水复核分析

陈 敏，李泽军

（1.天津市水利勘测设计院，天津 300204；2.天津市水文水资源勘测管理中心，天津 300061）

杨庄水库位于天津市蓟州区北部山区，属泃河流域。泃河发源于河北省兴隆县大青山南侧，由黄崖关入蓟州境内，向南流经中营、下营至杨庄。杨庄水库于2002年2月正式开工建设，2003年6月开始蓄水，坝址以上流域面积296 km2，总库容2 700万m3。

杨庄水库坝址处无水文站，下游1.8 km有罗庄子水文站，属国家基本站。该站1974年6月由下游6 km处的泥河水文站上迁，建立罗庄子水文站。泥河水文站于1956年6月设立，观测年限为1956年6月至1974年6月，罗庄子水文站从1974年7月开始设站观测至今。

杨庄水库上游设有雨量站4处，分别为茅山、水厂、黄崖关及下营，下营雨量站位于天津市蓟州境内，设立年份为1953年。

由于杨庄水库坝址处无水文站，无法用水量平衡法反推入库洪水。水库上游的下营雨量站，为国家基本雨量站，且观测年份较长，因此考虑采用降雨资料，建立建库前下营站降雨与坝址洪水的相关关系，推求历年洪水，并依据水库较近的雨量站降雨资料插补入库洪水，对杨庄水库设计洪水进行复核。

1 洪水系列复核

本工程原设计洪水系列采用泥河、罗庄子水文站实测1956—2000年系列，并采用水文比拟法推求设计坝址年最大洪峰流量系列。

根据《1841—1970年海河流域水文特征资料》刊印的历史洪水调查表，查得泥河水文站5项特大洪水，其中属于调查考证的历史洪水有3次，即1890、1894、1919年，其洪峰流量分别为 2 510、3 280、2 140 m3/s；实测期内（1956—2000年）特大洪水有2次，即1958、1962年，其洪峰流量分别为1 820、1 750 m3/s。

根据《天津市水利志》卷一《蓟县水利志》刊载的水灾灾情表对1855—1974年水灾灾情描述，经调查考证的3次历史洪水确实是百余年来最大的3次洪水。根据历年《海河流域水文资料》的洪水要素摘录表，调查得到泥河水文站1985、1962年的洪峰流量分别为1 820、1 750 m3/s。

罗庄子、泥河水文站为国家基本水文站，资料详实可靠，经复核调查记录成果较可靠。

2 洪水系列延长

原坝址洪水依据罗庄子水文站洪水成果推算，洪水发生时间按罗庄子水文站统计，罗庄子水文站位于下营雨量站下游，因此洪水发生时间较降雨发生时间滞后。

下营雨量站最大24 h雨量P24h与年最大3 d雨量P3d发生时间基本一致，大多数年份发生在7月下旬至8月上旬，与罗庄子水文站年最大洪水的发生时间基本一致，尤其是大洪水年份一致性更好。1960—2000年下营雨量站年最大24 h雨量P24h与罗庄子最大洪水发生时间一致的年份共有25 a，占61%；年最大3 d雨量P3d与最大洪水发生时间一致的年份共有23 a，占56%。因此，采用年最大P24h雨量与洪峰流量Qm和最大P3d雨量与W3d洪量建立相关关系，推算回归方程，如图1—2所示。

从图1—2可以看出，点距均匀分布在回归线的两侧，降雨与洪水的相关性较好。这是由于杨庄水库流域面积较小，且下营雨量站距离杨庄水库较近，降雨与水库坝址洪峰同频率。根据回归方程，可以延长杨庄水库2000—2017年洪水系列。

图1 年最大P24h雨量与洪峰流量Qm相关分析

图2 年最大P3d雨量与W3d洪量相关分析

3 系列代表性分析

经过本次延长，杨庄水库共计有1956—2017年的62 a系列，同时还有1890、1894、1919年3 a历史洪水，其长度已能满足现行规范对洪水计算的要求。统计计算不同系列的洪峰、洪量的算术平均值，结果详见表1。

表1 不同系列洪峰、洪量算术平均值对比

从表1可以看出，延长后的1890—2017年系列与建库前的1890—2000年系列的均值较为接近，Qm、W3d相对差分别下降7.4%、10.5%；延长的2001—2017年系列较建库前的1890—2000年系列相对差减少很多，Qm、W3d相对差分别下降58.2%、61.7%。延长后系列均值降低是由于延长的2001—2017年系列均值降低较大的缘故。

由于建库前系列已经包含20世纪50—60年代的丰水系列、70—80年代的平水系列以及90年代的枯水系列，由此可见建库前系列具有较好的代表性。

4 洪水分析计算

根据延长后的1890—2017年系列，采用P—Ⅲ型频率曲线进行分析计算，结果详见表2。本次成果较初步设计成果有所降低，其中洪峰流量降低较少，均值降低，Cv值增加，稀遇洪水基本不变化，降低幅度由高标准向低标准增高；最大3 d洪量变化规律与洪峰流量的变化规律一致。

表2 杨庄水库坝址设计洪水计算成果

5 成果的合理性分析

将本次设计洪水的变化规律与《永定河系防洪规划》（2008年）中的官厅山峡站的设计洪水的变化规律进行比较发现，官厅水库山峡站设计洪水2008年成果系列为1925—1937、1939、1941—1944、1949—1997年共67 a，加入历史洪水1801、1893年后组成69 a，设计洪水成果较1984年成果洪峰、洪量均值均减少，但CV值增加，洪水设计值有所降低，稀遇洪水相差不大，常遇洪水减少较多。其原因是由于系列1980年延长至1997年造成的，该段大多数年份属于枯水年。官厅山峡站2008年成果与1984年成果比较，详见表3。

表3 官厅水库山峡站2008年成果与1984年成果比较%

本次杨庄水库设计洪水成果与原成果相差幅度和官厅水库系列延长后的成果基本一致，符合地区洪水变化的一般规律，因此本次洪水复核成果是合理的。