四川凉山米市水库工程校核洪水分析

刘晓宏，李 萍

（四川省水利水电勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

水利水电工程校核洪水的推求在水文资料条件下通常根据流量资料或暴雨资料计算。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》［1］：“3.1.7当设计流域缺乏洪水和暴雨资料，但工程地点附近已调查到可靠的历史洪水，其重现期又与工程的设计洪水标准接近时，可直接采用历史洪水或进行适当调整，作为该工程的设计洪水。”2008年，黄成宗［2］采用调查洪水配线法、水位（调查）-暴雨频率相应法及水位（调查）洪水频率相应法，解决了水文资料短缺地区的涉及洪水计算的问题，对今后水利、电力、输变电等工程提供借鉴作用。2020年，杨俊强［3］等通过对比分析得出，在实测资料洪水系列中加入历史调查洪水可以延长资料系列，减少误差，合理确定洪水统计参数，提高设计洪水成果的可靠性。

米市水库是安宁河上游左岸重要支流—孙水河上的一座具有控制性的大型骨干工程，防洪是工程重要任务［4］之一。米市水库的设计洪水是水库设计的重要依据，对自身防洪安全有着重要的作用。由于米市水库坝址河段无实测水文资料，本文分别采用了瞬时单位线法和水文比拟法计算米市水库坝址的设计洪水，并与工程河段的调查洪水做比较，基于工程安全，米市水库推荐采用适当调整的历史洪水作为工程的校核洪水。该成果已通过水利部水利水电规划设计总院的审查认可，这种确定工程校核洪水的方法是对《水利水电工程设计洪水计算规范》中“1.0.11和3.1.7”小节中设计洪水计算方法的一种具体应用。

1 水文条件概况

孙水河是安宁河上游左岸的最大支流，发源于昭觉县尼地乡境内的洛马阿木拖山（主峰海拔高程3 491 m），于冕宁县泸沽镇汇入安宁河。孙水河流域海拔高程在1 630～3 491 m之间，流域面积1 618 km2，河长95.2 km，平均比降15‰。拟建米市水库下坝址（推荐坝址）位于依洛沟口上游约800 m处，坝址以上控制集水面积397.9 km2。

根据孙水河流域内暴雨资料分析，孙水河流域24小时暴雨均值在60～90 mm之间，暴雨从上游到下游呈递增趋势，上游米市雨量站多年24小时暴雨均值为63.4 mm，中游波洛、喜德、则约雨量站均值分别为76.4 mm、75.4 mm、87 mm，下游孙水关雨量站均值为77.6 mm。孙水河流域洪水，主要由暴雨形成，洪水成因及特点与暴雨的成因、分布、强度等密切相关。历年最大洪峰流量均发生在6—9月，个别出现在5月。洪水过程较短，一般1～2天。另外，由于近年来，流域植被受人为破坏，蓄水保土能力降低，遇较大降雨时，易形成洪灾。

孙水河流域内四川省水文水资源勘测局先后设立有喜德水位站和孙水关水文站，米市水库位于孙水关水文站上游，下垫面条件基本相似，孙水关水文站水文资料条件较好，因此根据米市水库所在地理位置，结合资料条件，工程水文分析计算依据站确定为孙水关水文站。孙水河流域水系站网及工程位置分布见图1。

图1 孙水河流域水系站网及工程位置分布

2 历史洪水

2.1 孙水关水文站河段历史洪水调查及重现期确定

根据孙水关河段洪水调查有关文献资料，本河段调查到的大洪水在1891年、1917年、1938年、1960年，而1891年、1917年、1938年洪水远较1960年小，也比实测的几场大洪水小。根据孙水关实测流量成果，1960年实测洪峰流量1 400 m3／s，2012年实测洪峰流量2 510 m3／s，2012年洪水远远大于1960年洪水，因此可以确定2012年洪水为1891年以来首大洪水。由于1960年洪水远远小于2012年洪水，并且在实测资料中并不十分突出，不提出作特大值考虑。

综上所述可以确定，2012年洪水是1891～2014年以来的首大洪水，重现期为124年。

2.2 工程河段2012年特大洪水

2012年8月31日，孙水河突发洪水，在孙水河流域造成有史以来最大的洪灾损失。这场洪水起涨快、洪峰高、历时短，主要由8月30-31日孙水河流域普降大雨造成，暴雨的强降水中心出现在孙水河上游热柯达拉乡一带。这次洪水造成孙水河流域部分河段决堤、溃堤、翻堤，沿岸农田被冲毁、村舍倒塌，交通、通讯、供电中断，上游冲毁5座吊桥，规划米市下坝址下游原米市大桥被冲毁，造成直接经济损失30亿元以上。这场洪水在孙水河河口孙水关水文站（集雨面积1 611 km2）实测洪峰流量为2 510 m3／s，峰现时间在2012年8月31日16时12分。

洪水调查河段位于下坝址下游约1 km，河段较为顺直，河段内布设了CS07断面（控制集水面积420 km2）。该断面上游280 m右岸为乃家村，下游660 m处为米市大桥，住户集中，指认洪痕点较多，洪痕较可靠。CS07断面位于下坝址下游约800 m处，该断面为宽浅式，较规整。根据2012年上下游洪调的“8·31”洪痕，投影到河道中泓线后推算出2012年洪水比降，并内插出CS07断面处2012年洪水位，结合实测河道大断面，选取适当的糙率进行推流。推流成果见表1。

表1 2012年CS07断面“8·31”洪水调查推流成果

CS07断面河段上下游住户较多，洪痕点多位于房屋墙角和米市大桥冲毁处，洪痕较为清晰可靠，结合该场暴雨量级以及时空分布分析，推流成果基本合理。

3 设计洪水计算

由于米市水库坝址河段无实测水文资料，采用了瞬时单位线法和水文比拟法计算米市水库坝址的设计洪水，经比较后推荐水文比拟法成果。根据孙水关水文站实测及插补延长的1953～2014年年最大流量系列，对2012年特大洪水提出作特大值处理，组成不连序年最大流量系列进行频率计算。据此计算成果，采用水文比拟法按面积比的2／3次方修正，推求的米市水库坝址设计洪水见表2。由于2012年洪水量级十分突出，重现期缺乏相应的资料再往前推，导致频率曲线配线时2012年洪峰流量点出现“吊灯笼”（频率曲线适线时，由于2012年洪水过大，远远偏离在曲线上方）的情况，经面上综合分析Cv取值为0.6。

表2 米市水库坝址设计洪水成果（水文比拟法移用孙水关站）

根据水工布置，米市水库拟采用沥青混凝土心墙堆石坝，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇。

4 校核洪水成果分析

根据孙水关水文站流量资料频率曲线适线，由于2012年洪峰流量突出，重现期缺乏相应的资料再往前推，频率适线时该点据出现“挂灯笼”现象。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》“1.0.11对大型工程或重要的中型工程，用频率分析法计算的校核标准设计洪水，应对资料条件、参数选用、抽样误差等进行综合分析检查，如成果有偏小可能，应加安全修正值，修正值不宜超过计算值的20%”，为工程安全计，水文比拟法对校核频率洪峰流量增加15%安全修正值，从而推求出2000年一遇水库坝址校核洪水为1 370 m3／s。

根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，采用瞬时单位线法，由设计暴雨过程推求设计净雨过程，再结合流域汇流参数推算出流域设计地面径流过程，然后回加上由稳定入渗量形成的地下径流过程和深层地下水补给的基流量，从而推求出2000年一遇水库坝址校核洪水为1 380 m3／s。

根据2012年洪痕推流成果，米市水库坝址下游附近CS07断面洪峰推算流量达1 810 m3／s。按照面积比的2／3次方移至坝址为1 750 m3／s，根据《水利水电工程设计洪水计算规范》，“3.1.6当设计流域缺乏洪水和暴雨资料，但工程地点附近已调查到可靠的历史洪水，其重现期又与工程的设计洪水标准接近时，可直接采用历史洪水或进行适当调整，作为该工程的设计洪水。”因此，为工程安全计，将2012年洪水推流成果加大15%作为坝址校核洪水使用，从而推求出2000年一遇水库坝址校核洪水为2 010 m3／s。米市水库各方案校核洪水成果见表3。

表3 米市水库校核洪水成果对比

由表3看出，校核洪峰流量为2012年洪水推流成果最大，考虑到该场洪水为工程河段实际发生的特大洪水，而通过水文比拟法及瞬时单位线法推求的校核标准洪峰流量远小于实际已发生的大洪水，从水库调洪成果看，校核洪水分别采用水文比拟法和推流成果作为比较，按照正常蓄水位2 200 m起调，校核洪水位分别为2 200.64 m和2 201.52 m，相差0.88 m。

水工坝顶高程选择原则（沥青混凝土心墙堆石坝）：①设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高；②正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高；③校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高；④正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高+地震安全加高。根据以上4种选择原则进行计算，方法①计算得坝顶高程2 203.17 m，方法②计算得坝顶高程2 203.17 m，方法③计算得坝顶高程2 202.31 m，方法④计算得坝顶高程2 203.39 m。最后选定第4种方法来确定坝高，坝顶高程为2 203.4 m，即坝高的选择原则主要受正常蓄水位控制。因此可以看出，校核洪水因采用方法的不同导致设计洪峰流量相差较大，但对工程整体而言不会有太大的影响。

经综合分析，米市水库校核洪水推荐采用CS07推流成果按照2／3次方移用至坝址后加大15%使用，2000年一遇水库坝址校核洪水为2 010 m3／s。

5 结 语

鉴于2012年孙水河流域发生了特大洪水，水文比拟法和瞬时单位线法推算的坝址2000年一遇校核标准的设计洪峰流量比2012年调查洪峰流量偏小较多。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》的有关规定，采用“2012年调查洪峰加大15%作为坝址2000年一遇的设计洪峰流量”对工程更为安全，因而推荐采用由工程河段调查到的特大洪水推求工程校核洪水。该方法的具体应用对其他水利水电工程校核洪水分析采用具有一定的参考价值。