7.2.1 径流特征分析

7.2.1 径流特征分析

根据淮河流域主要干支流13个水文站的径流资料,通过对极端洪水事件进行极值和重现期分析,选定的水文站为:洪汝河班台站,淮河干流息县站、王家坝站、润河集站、鲁台子站、蚌埠(吴家渡)站,史灌河蒋家集站,淠河横排头站,沙颍河阜阳站,涡河蒙城站,沭河大官庄站、沂河临沂站、中运河运河站。

各站相应的资料序列截至2005年,约50年,不同站略有不同。以汛期流量为研究对象,因为汛期为主要的洪水期,引发流量变化的降水系统比较一致,都为夏季季风系统(其中含有梅雨降水和热带气旋降水)。研究采用广义帕累托分布(GPD),参数检验采用卡方检验;资料采用历年汛期6—9月各月最大流量,每年含有4个值;资料为历年汛期流量最大值序列。极值函数分析表明,淮河多数站点经历过100年一遇以上的洪水过程,GPD分布拟合得到的最大流量值重现期也较为合理。

下面仅给出洪汝河班台站等13站的极值分布特征。考虑班台站的特殊性,以其为例进行具体分析。洪河和汝河在新蔡县城以南汇合成洪汝河,向下至班台又分为两支:西支称大洪河,向南入淮河;东支称分洪道,经濛河分洪道再入淮河。

班台站位于洪河、汝河汇合处,洪汝河为淮河上游北侧的重要支流,其上有众多大中小型水库,“75·8”特大暴雨洪水就发生在这一地区。根据历年汛期最大流量值,样本为1952—2005年,由于1975年8月13日流量(调查资料)为6610m3/s,比第二极值2390m3/s高出一倍还多,这个值一般称为溢出值,这种值对于水文分析造成的影响可以从函数拟合与重现期分析得以体现。

采用GPD分布分析1952—2005年汛期(6—9月)月最大流量。为了降低拟合参数值提高运算性能,参数检验通过0.01显著性水平检验。

图7.2-1(a)为最大月流量的理论分布(蓝线)和经验分布(红线),图7.2-1(b)为最大月流量尾部的理论分布(蓝线)和经验分布(红线),图7.2-1(c)为样本序列。计算得到最大值的重现期为228年。取5年重现期线,共有11个值,与经验分布接近,整体拟合比较合理。

图示(https://www.daowen.com)

图7.2-1 班台站最大流量的GPD拟合示意图

1975年8月,台风引发的特大暴雨中,河南省驻马店地区板桥、石漫滩两座大型水库,竹沟、田岗两座中型水库,58座小型水库在数小时内相继垮坝溃决,主要降水时段为8月4—8日。板桥水库设计最大库容为4.92亿m3,此次洪水中承受的洪水总量为7.012亿m3,8日1时库内水位涨至最高水位117.94m、防浪墙顶过水深0.3m时,大坝在主河槽段溃决,在6小时内向下游倾泻7.01亿m3洪水。石漫滩水库8日0时30分涨至最高水位111.40m、防浪墙顶过水深0.4m时,大坝漫决,库内1.2亿m3的水量在5.5小时内全部泄完,下游田岗水库随之漫决。

1975年8月13日,班台站流量(调查资料)为6610m3/s。板桥、石漫滩两座水库8日向下倾泻8亿m3洪水,加之其他两座中型水库和58座小型水库溃决,抵消了小型水库原蓄水和大型水库原距离最大需水量之差,取两大水库设计最大蓄水量6亿m3作为水利工程造成的洪水(板桥水库4.92亿m3,石漫滩水库1.2亿m3),总共有60亿m3洪水在洪水区漫流。因老王坡滞洪区干河河堤在8月8日漫决,约有10亿m3洪水进入汾泉河流域。到13日,5.5天平均贡献流量1667m3/s,扣除这一部分流量后的值为4943m3/s;以此值计算,取相同的u值,计算得到最大值重现期理论值为121年。

从以上粗略估计可以得到一个初步结论:当水利工程设施失去作用时可能产生负面影响,使得100年一遇(121年)的洪水变成了200年一遇(228年)。

由GDP分布得出的其他各站最大流量值重现期和各级别重现期出现次数见表7.2-1。

表7.2-1 其他各站最大流量值重现期和各级别重现期出现次数

图示