辉发河干流洪水风险分析

1 概 况
辉发河位于吉林省南部， 是松花江丰满水库 以上的一大支流。辉发河发源于吉林省清源县龙 岗山脉中段的滚马岭， 出源后向北流 33 km 后进 入吉林省境内， 流经梅河口、 辉南、 磐石、 桦甸等县 市， 于桦甸市金沙乡福星村福安屯汇入松花江 （丰 满水库库区） 。流域形状呈扇形， 全流域集水面积 14 896 km2 ， 河长 267 km ， 其中吉林省境内集水面 积 14 376 km2 ， 河长 234 km ， 河道平均比降 0.5 ‰。 辉发河上游海龙水库以上以低山为主， 河道窄 浅。海龙水库至山城镇两岸为丘陵地带， 河道逐渐 变宽， 河谷宽 500~2 000 m。由山城镇到梅河口市 城区段河谷宽 3 000 m 左右。梅河口市到朝阳镇河 谷更加开阔， 中间加入莲河和大沙河， 地势以丘陵 岗地与河谷平地交错分布， 谷宽发展到 4 000 m 左 右， 左岸岗坡及支流河谷已开发为耕地， 右岸谷坡 较缓， 大部分也开垦为耕地。河口段河道两岸较 平坦， 有宽广的河漫滩， 均已开发为水田。 辉发河流域地处亚洲大陆东端的中纬度地 带， 大陆性气候十分明显， 主要特点是四季分明， 春季干燥多风， 夏季温热多雨， 秋季凉爽晴朗， 冬 季寒冷漫长。多年平均降水量在 700~800 mm 之 间， 上游海龙站多年平均降水量为 707.4 mm ， 下游 桦甸站多年平均降水量 754.6 mm 。降水量年内分 配不均匀， 主要集中在 6 9 月份， 站年降水量的
3 防洪工程现状
辉发河防洪体系由水库、 堤防组成。辉发河 干流上游有海龙水库， 总库容 3.16ˑ108 m3 ， 为辉发 河流域唯一一座大型水库， 但由于其控制流域面 积 548 km2 ， 仅占辉发河流域面积的 3.7% ， 对下游 的防洪作用有限。辉发河干流沿岸的防洪任务主 要由沿岸堤防承担。 辉发河海龙水库坝下至辉发河河口， 河道总 长 215.32 km 。辉发河干流堤防多数是 20 世纪 70 年代修建， 1995 年大水后进行了加固治理， 现有堤 防 长 177.55 km ， 其 中 左 岸 堤 防 长 97.92 km ， 右岸
防汛抗旱
［文章编号］ 1002—0624 （2017） 12—0036—03
东北水利水电
2017 年第 12 期
辉发河干流洪水风险分析
高 鹏 1， 刘 力2
（1. 中水东北勘测设计研究有限责任公司， 吉林 长春 130021 ； 2. 丹东市水利勘测设计研究院， 辽宁 丹东 118000）
［摘 要］根据辉发河洪水特点及防洪工程现状， 分析发生大洪水的原因及洪水发生的特点和过程， 应用 MIKE 系列软件模拟一、 二维耦合数值模型， 计算辉发河的洪水淹没范围以及洪水流速， 对辉发河干流左右岸洪水演 进模拟结果进行淹没风险分析， 为辉发河上游的水利工程安全建设规划及防洪评价提供重要依据。 ［关键词］洪水； 风险； 辉发河； MIKE FLOOD ［中图分类号］ TV122 ［文献标识码］B
70% 左右， 受降雨影响， 河水季节变化较大。 辉发河两岸支流较多， 且分布形状呈树枝状 河网， 两岸对称、 平衡发育， 左右岸集水面积大小 相当， 其较大支流有莲河、 大沙河、 一统河、 三统 河、 挡石河和金沙河等。
2 洪水特性分析
辉发河流域洪水均由暴雨产生， 一般一年两 汛， 春汛和夏汛。造成灾害的主要是夏汛洪水， 由 暴雨形7 ， 8 月。洪水过程多为单峰， 一次洪 水过程一般在 7 d 左右， 基本是陡涨陡落， 1 d 洪量 占 3 d 洪量的 40% 以上， 3 d 洪量占 7 d 洪量的 50% 以上。
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2017 年第 12 期
东北水利水电
防汛抗旱
堤防长 79.63 km ， 断续分布在河流两侧， 堤距一般 300~700 m。 辉发河农村段堤防总长 124.59 km ， 占总堤防 长度的 70.2% ， 堤防多修建于 20 世纪 70 年代， 修建 时防洪标准为 10 年一遇， 1995 年大水后进行了加 固治理。堤身以壤土为主， 局部为砾质粗砂， 堤基 为砾质粗砂。城区段堤防总长 52.96 km ， 规划防 洪标准为 50 年一遇， 梅河口市、 辉南县城区堤防 防洪标准现状为 50 年一遇， 桦甸市城区堤防基本 达到 100 年一遇标准。
设置了 14 个上边界， 分别位于海龙水库坝下、 西 河河口以上， 以及区间较大支流西河、 梅河、 莲河、 大沙河、 一统河、 三统河、 挡石河、 蛤蟆河、 石道河、 富太河、 呼兰河、 金沙河河口处， 其中海龙水库坝 下的上边界条件采用海龙水库各频率调洪出库流 量过程， 其它为各区间设计流量过程。下游边界 采用丰满水库 1995 年典型同频率调洪库水位过 程。辉发河河道糙率参考 《辉发河防洪规划报告》 《吉林省辉发河重点段治理工程可行性研究报告》 设计成果， 主槽糙率取值在 0.03 ～0.035 之间， 滩地 糙率取值在 0.06 ～0.09 之间。 4.2 MIKE21 二维水动力学模型 该模块属于平面二维水流模型， 适合模拟具 有自由表面的港口、 河流、 湖泊及海洋等， 采用二 维非恒定流方程组作为控制方程， 包括水流连续 性方程、 水流沿 x 方向及 y 方向的动量方程， 采 用 ADI 逐行法对连续方程及运动方程分别进行时 空上的积分， 每个方向及每个单独的网格线产生 的方程矩阵用追赶法求解。 二维非恒定流方程由水流连续方程和动量方 程组成， 具体形式如下：
∂Q ∂( hu ) ∂( hv) + + =q ∂t ∂x ∂y
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4 洪水风险分析
为了解辉发河发生超标准洪水后， 沿河漫溢 的淹没范围、 淹没水深、 洪水到达时间及洪水在保 护区内的演进过程等信息。采用一维非恒定流模 型 MIKE11 模拟河道洪水演进过程， 采用二维非恒 定流模型 MIKE21 模拟淹没区的洪水演进过程。 采用 MIKE FLOOD 模型将河道一维非恒定流模 型、 淹没区二维非恒定流模型动态耦合， 以模拟漫 溢对编制区的影响。 4.1 一维水动力模型 MIKE11 是模拟河口、 河流、 河网、 灌溉系统水 流、 水质、 泥沙输运等一维问题的专业软件包， 其 核心部分为水动力学模块 （HD） 。模型中描述河 道洪水运动是利用 Abbott 六点隐式格式求解圣? 维南 （Saint-Venant） 方程组， 公式如下： 连续性方程： ∂Q ∂A + =q ∂x ∂t 动量方程：