封丘倒灌区贯孟堤扩建工程对黄河下游防洪影响及消减措施研究.pdf

18水科学与工程技术2023年第4期封丘倒灌区贯孟堤扩建工程对黄河下游防洪影响及消减措施研究胡笑妍12,崔振华12,李荣容1.2（1.黄河勘测规划设计有限公司，郑州450 0 0 3;2.水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹），郑州450 0 0 3）摘要：贯孟堤扩建工程可基本消除设计标准内黄河洪水对封丘倒灌区的淹没威胁，但势必对黄河下游防洪产生一定影响。通过计算不同工况下洪水演进、沿程水位、东平湖启用时间、分洪量及分洪历时，分析提出在百年一遇洪水条件下，贯孟堤扩建工程将在一定程度上增加下游洪峰流量、工程出险几率、东平湖淹没水深，总体对黄河防洪影响较小且可控，可通过将小浪底洪峰段下泄流量从10 0 0 m/s调整至2 0 0 40 0 m/s的方式消除贯孟堤扩建工程防洪影响，且不影响小浪底水库自身防洪安全。关键词：贯孟堤扩建工程；东平湖；防洪影响；消减措施中图分类号：TV213.4;TV882.1D0I:10.19733/ki.1672-9900.2023.04.05The influence of flood control and eliminating measures in the lowerreaches of the Yellow River of the Guanmengdi Expansion Project of(1.Yellow River Engineering Consulting Co.Ltd,Zhengzhou 450003,China;2.Key Laboratory of Water Management andWater Security for Yellow River Basin,Ministry of Water Resources(under construction),Zhengzhou 450003,China)Abstract:The Guanmengdi Expansion Project can basically eliminate the flooding threat of the flood to the Fengqiuinverted irrigation area within the design standard.But it is bound to have a certain impact on flood control in the lowerreaches of the Yellow River.The analysis proposes the Guanmengdi expansion project will increase the downstream peakdischarge,the probability of accident and the submergence depth of Dongping Lake to a certain extent under the 100 yearflood condition by calculating the flood routing,water level along the route,the opening time of Dongping Lake,the flooddiversion volume and the flood diversion duration under different working conditions.The overall impact on the floodcontrol of the Yellow River is small and controllable.The flood control impact of the Guanmengdi expansion project can beeliminated by adjusting the discharge of the flood peak section of Xiaolangdi Reservoir from 1000 m/s to 200400 m/s,without affecting the flood control safety of Xiaolangdi reservoir itself.Key words:Guanmengdi Expansion Project;Dongping Lake;influence of flood control;eliminating measures贯孟堤位于黄河下游左岸河南省新乡市境内，黄影响，促进倒灌区经济社会快速发展。河干流测淤断面辛庄和王高寨之间,长2 1.12 km,是封但是，贯孟堤扩建工程势必对黄河下游防洪产丘倒灌区的控制性工程。封丘倒灌区位于黄河下游左生一定影响，因此，在保持小浪底水库长期有效库岸河南省新乡市封丘县和长垣县境内。贯孟堤设防段容、保证水库及下游大洪水防洪安全条件下，如何突末端姜堂至黄河大堤之间有长约8 km的缺口,形成封破水库现状调度运用方式，研究利用小浪底水库消丘倒灌区的倒灌口门，威胁封丘倒灌区群众防洪安全。减贯孟堤扩建工程防洪影响的可行性十分必要。本通过扩建贯孟堤，沿贯孟堤设防段末端姜堂至临黄堤文结合黄河下游河道过流能力和滩区防洪需求，分石头庄封堵倒灌区缺口，可基本消除设计标准内黄河析计算河段洪水演进、沿程水位变化及东平湖运用洪水对封丘倒灌区的淹没威胁及经济社会发展的负面情况，提出贯孟堤扩建工程主要防洪影响及防治对收稿日期 2 0 2 2-0 8-0 1【作者简介 胡笑妍（19 9 2 一），女（汉族），宁夏中宁人，工程师，主要从事洪水调度、水文水资源研究工作。E-mail:文献标识码：BFengqiu Inverted Irrigation AreaHU Xiaoyans,CUI Zhenhua2,LI Rongrongl?文章编号：16 7 2-9 9 0 0(2 0 2 3)0 4-0 0 18-0 32023年第4期策，以期为支撑贯孟堤扩建工程建设及黄河下游防洪安全提供参考。贯孟堤位置及扩建工程示意图如图1。太岩红C45大广高速旗天然封丘县干渠封黄开河黄河大图1贯孟堤位置及扩建工程示意图1贯孟堤扩建工程对黄河防洪影响分析黄河中下游暴雨洪水多发生在7 一10 月，洪水主要来自河口镇至龙门区间、龙门至三门峡区间（简称龙三间)和三门峡至花园口区间(简称三花间）,其中三门峡以上的“上大洪水”洪峰高、洪量大、含沙量高，如19 3 3 年洪水；三花间的“下大洪水”洪峰高、涨势猛、预见期短，如19 54,19 58,19 8 2 年洪水。根据贯孟堤扩建工程规模设置两种计算方案，分别为不考虑无贯孟堤扩建工程2 、考虑贯孟堤扩建工程按照百年一遇标准设计。两个方案分别选取1933,1954,1958,1982型百年一遇设计洪水过程，采用RSS河流数值模拟系统计算研究河段的洪水演进、沿程水位变化及对东平湖运用的影响。1.1贯孟堤扩建工程对河道行洪影响分析高村、孙口站各典型百年一遇洪水条件下，方案1及方案2 对洪水演进影响计算结果如表1。可见，考虑孟堤扩建工程按照百年一遇标准设计，当发生表1各典型百年一遇洪水条件下贯孟堤扩建方案对洪水演进的影响高村孙口洪水典型洪峰流量/m/s)峰现时间/h最高水位/m洪峰流量/(m/s)方案9938“33年”方案典型方案“54年”方案典型0方案“58年”方案典型-方案“82年”方案典型-胡笑妍，等：封丘倒灌区贯孟堤扩建工程对黄河下游防洪影响及消减措施研究黄新建天然文岩果防洪闸长垣县河行大渠门堤堤渠区灌倒丘堤大黄10000.762.71293613454.3518.312051.312518.4467.113005.213571.3566.119百年一遇洪水时，方案2 相较于方案1高村站洪峰流量增加6 2.7 56 6.1m/s，峰现时间提前2.1 4.4h，最高水位升高0.0 1 0.0 6 m；孙口站洪峰流量增加58.3495.8m/s，峰现时间提前2.8 5.4h，最高水位升高0.0 1 0.10 m。当发生百年以上洪水时，贯孟堤扩建工程按溃堤考虑，封丘倒灌区在洪峰时分洪，对下游洪水演进影响减小。1.2贯孟堤扩建工程对东平湖影响分析河1.2.1东平湖现状运用方式根据2 0 0 9 年国务院批复的黄河蓄滞洪区建设与管理规划，东平湖滞洪区分滞黄河洪水时的运用原则为：当孙口站实测洪峰流量达10 0 0 0 m/s，且有继续上涨趋势，首先运用老湖区；当老湖区分洪能力小于黄河要求分洪流量或洪量时，新湖区投入运用。1.2.2东平湖分洪几率及新湖运用几率分析3 经分析，小浪底水库正常运用后，东平湖滞洪区蓄滞黄河洪水的分洪几率为近3 0 年一遇，老湖防御大汶河洪水标准为近10 年一遇。新湖的运用几率视黄河和汶河来水情况定：二级湖堤的设计标准是防御大清河10 年一遇洪水，因此新湖区滞蓄大清河洪水的运用几率为10 年一遇；滞蓄黄河洪水时，当黄河、大清河洪水遭遇，如遭遇汶河10 年一遇洪水，则需要新湖区滞蓄黄河洪水的运用几率为近3 0 年一遇；如遭遇汶河5年一遇洪水，则需要新湖区滞蓄黄河洪水的运用几率约为8 0 年一遇。1.2.3贯孟堤扩建工程对东平湖运用影响分析各典型百年一遇洪水条件下，孟堤扩建工程对东平湖运用影响计算结果如表2。可见，不考虑汶河来水，贯孟堤扩建工程实施后，东平湖滞洪区分洪几率略有提前，百年一遇洪水东平湖最大分洪量增加0.89亿 1.2 2 亿m,分洪时机提前1 3 h。根据现有东平湖运用方式，不考虑汶河来水，孙口流量超过13500m/s时启用峰现时间/hh最高水位/m新湖区，对应洪水975.164.64972.864.65-2.30.01120.364.97115.965.02-4.40.05118.364.88116.164.92-2.20.05137.164.9713565.03-2.10.069933.99992.258.31243712912.6475.611969.712372.9403.212858.513354.3495.8997.3994.5-2.8149143.6-5.4152.7147.8-4.9166.4162.9-3.550.650.620.0151.1951.280.151.0951.170.0851.2751.370.1量级略超百年一遇洪水。贯孟堤扩建方案按百年一遇标准建设，发生百年一遇洪水时，孙口最大流量为13354.3 m/s,不考虑汶河来水情况下，不启用新湖区。20表2 各典型百年一遇洪水条件下贯孟堤扩建方案对东平湖运用影响东平湖洪水典型方案分洪量/亿m起始分洪时间分洪历时/h方案“33年 典型方案-0方案“54年 典型方案-方案“58年 典型方案-方案3.5“82年典型方案-0项目蓄洪量/亿最高水位/m小浪底与现状相比小浪底水位抬高/m与现状相比小浪底多拦蓄水量/亿m洪峰流量/(m/s)花园口超万洪量/亿m3洪峰流量/(m/s)夹河滩超万洪量/亿m3洪峰流量/(m/s)高村超万洪量/亿m3洪峰流量/(m/s)超万洪量/亿m3孙口与现状相比洪峰流量差别/(m/s)与现状相比超万洪量差别/亿m当发生百年一遇洪水，小浪底水库洪峰段最小下泄40 0 2 0 0 m/s流量时，与小浪底现状运用方式相比，小浪底水库多拦蓄0.9 5亿 1.2 7 亿m,水位抬升0.44 0.58 m，高村 孙口河段洪峰流量减小7 8 3 938m/s，孙口超万洪量减少1.2 9 亿 1.49 亿m。综合上述分析，当发生百年一遇洪水时，通过将小浪底洪峰段下泄流量从10 0 0 m/s调整至2 0 0 400m/s，即可消除贯孟堤改扩建工程防洪影响，同时不影响小浪底水库自身防洪安全。3结语(1)现状设计洪水条件下，贯孟堤扩建工程的建设将在一定程度增加工程下游至孙口段洪峰流量和洪峰水位。(2)现状设计洪水条件下，贯孟堤扩建工程的建设对东平湖运用有一定影响，表现在分洪几率略有提前，同量级洪水淹没东平湖淹没水深加大。(3)可通过将小浪底洪峰段下泄流量从10 0 0 m/s调整至2 0 0 40 0 m/s的方式消除贯孟堤扩建工程防胡笑妍，等：封丘倒灌区贯孟堤扩建工程对黄河下游防洪影响及消减措施研究一一3.07934.18961.11-31.96952.85910.89-4964.72951.22-1表3/小浪底水库不同最小下泄流量方案下游洪水特征值统计1000(现状方式)022.2323.82267.63268.360.731.5914800139006.164.8213710126935.043.2613031118464.482.6412300112002.761.12-1100-1.64洪影响，且不影响水库自身防洪安全。(4)总体来看，贯孟堤扩建工程按百年一遇标准设计，当发生百年一遇洪水时，对防洪影响最大，主要表现在增大下游洪峰流量，工程出险几率增加，同量级洪水淹没东平湖淹没水深加大，总体上工程对黄河防洪影响较小且可控,可通过相应非工程措施消除因工程建设对黄河下游排洪能力的不利影响。参考文献：1史辅成,易元俊,高治定.黄河流域暴雨洪水特性J.水文，1990(4):50-53.2李保国,宋伟华,毕黎明,等.黄河中下游设计洪水成果修订及其影响研究J.人民黄河，2 0 19,41(12):3 0-3 4.3卢书红.东平湖蓄滞洪区调蓄洪水频率分析J.山东水利,2018(11):11-12.4魏军,刘红珍，等.黄河防御洪水方案关键技术研究M.郑州：黄河水利出版社，2 0 17：13 4-13 9,149-154.5陈效国,吴致尧.小浪底水库运用方式研究的回顾与进展J.人民黄河,2 0 0 0(8):1-2,14-46.（责任编辑：尹健婷）2023年第4期2贯孟堤扩建工程防洪影响消减措施分析从防洪影响分析结果来看，贯孟堤扩建工程主要影响百年一遇“下大洪水”的演进过程。本研究考虑通过压减小浪底水库洪峰段下泄最小流量，从而减小高村 孙口河段洪峰流量和东平湖分洪量的方92式，消除贯孟堤扩建工程带来的防洪影响。13341811022183907选取19 54,19 58,19 8 2 年典型百年一遇设计洪水过程进行调洪演算，外包值结果如表3。经计算，对于千年、万年一遇洪水，洪峰段小浪底最小下泄流量0 m/s时，水库库水位分别为271.76,274.89m，不超设计、校核洪水位，不影响水库自身防洪安全。小浪底洪峰段不同下泄流量/（m/s)10020023.6623.5268.28268.210.650.581.431.2714000141004.965.112790128873.383.511939120332.752.8411289113621.221.27-1011-938-1.54-1.4930023.34268.140.511.11142005.24129833.62121262.96114401.37-860-1.3940023.18268.070.440.95143005.38130803.74122203.08115171.47-783-1.2950023.02267.990.360.8144005.52131773.86123143.2115961.62-704-1.1460022.87267.920.290.64145005.65132733.97124083.32116751.72-625-1.04