惠濟河洪水成因及變化趨勢分析

周星宇 周文治 朱學涵

一、概述

惠濟河是淮河流域豫東平原的一條主要骨干河道，發源于開封市城區，流經開封市祥符區、杞縣、商丘市睢縣、柘城縣、周口市鹿邑縣，在安徽省兩河口匯入渦河，全長181.8km，流域面積4130km2。本文研究范圍為大王廟水文站上游河段及流域。

（一）河道特性

該河段為惠濟河上游，全部位于開封市境內。河道長70km，河底比降1/4000～1/5000，大部分河段為復式斷面，河床寬40～60m，深3.5～4.0m，堤距150～300m，堤高2～3m，堤寬5～9m。

（二）水文站概況

大王廟水文站設立于1964年1月，位于杞縣裴村店鄉周崗村，惠濟河右岸，臨近商丘睢縣，控制流域面積1265km2，河道長70km。該水文站上游主要支流有惠北泄水渠、馬家河、黃汴河、百慈溝、淤泥河等。主要觀測項目有:降水、水位、流量、單沙、輸沙率、蒸發、水文調查、水質、水溫、冰情、墑情、生態流量。上游1.2km有李崗攔河閘一座，下游12km有板橋攔河閘一座，測驗受閘啟閉影響較大。

（三）歷年洪水變化規律

自1964年以來，惠濟河年最大洪峰流量變化較大，變幅為27～313m3/s，平均為79.8m3/s。其中超過300m3/s的洪峰共發生2次，分別發生在1976年8月18日和1977年7月11日，超過200m3/s的洪峰共發生5次，均發生在1978年之前，超過150m3/s的洪峰共發生13次，均發生在1984年之前。根據大王廟水文站近50年實測洪水資料，按照《國家防汛抗旱應急預案》劃定的洪水標準進行頻率分析，5年一遇的一般洪水洪峰流量為159m3/s，10年一遇較大洪水洪峰流量為197m3/s，20年一遇大洪水洪峰流量為291m3/s，50年一遇特大洪水洪峰流量為312m3/s。按此標準，惠濟河自二十世紀九十年代以來沒有發生過較大洪水，2000年以來沒有發生過一般洪水，即使2021年開封市發生歷史罕見暴雨，年降雨量和最大1、3日降雨量均創歷史極值的情況下，惠濟河最大洪峰流量也只有112m3/s。根據1964年至2021年實測洪水資料統計結果，繪制大王廟水文站歷年最大洪峰流量曲線如圖1。圖示可知，自七十年代以來，惠濟河汛期洪水流量明顯逐漸變小。

圖1 大王廟水文站歷年實測最大洪峰流量曲線圖

二、惠濟河汛期洪水逐漸變小的原因分析

惠濟河洪水主要由三部分組成，即開封市區生活及工業生產廢水、引黃灌區退水和雨水。其中生活及工業廢水常年為0.5～3m3/s。引黃灌區退水在不同發展階段變化較大，二十世紀七八十年代，惠濟河上游引黃灌區管理粗放，大水漫灌、晝灌夜排現象比較嚴重，引黃水退排河道年總量為1～3億m3，2000年后為0～0.5億m3，灌區退水顯著減少。惠濟河流域多年平均降雨量為662.7mm，根據1964年以來大王廟雨量站實測資料，繪制歷年降雨量柱狀圖如圖2，圖示可知，惠濟河流域歷年降雨量雖然變幅較大，但整體并沒有變大或變小的趨勢。所以，就惠濟河洪水組成而言，年降雨量變化不是造成惠濟河歷年洪水逐漸變小的原因，上游引黃灌區退水減少是主要原因之一。

圖2 大王廟水文站歷年降雨量柱狀圖

隨著社會經濟的發展進步，流域內人口增加，工農業生產總值高速增長，勢必增大用水需求。根據有關統計數據，惠濟河大王廟水文站以上流域，自六十年代以來，總人口增加約85萬人，糧食產量增加2～3倍，工農業生產總值增加數十倍，生產生活用水量大幅提高，導致地下水資源過度開采，地下水位嚴重下降，再加上流域內攔河蓄水工程處處節制，在水資源總量不變甚至減少的情況下，河道徑流量必然減少。

所以，盡管惠濟河流域年降雨總量沒有明顯變化，但隨著社會經濟快速發展，城鄉生活和工農業生產用水需求不斷增大，加之引黃灌區退水逐漸減少，導致惠濟河年徑流量及汛期洪水不斷減少。

三、歷年洪水成因分析

（一）單純降雨因素造成的洪水

2000年以來，共發生兩次流量超過100m3/s的洪水。一次發生在2004年8月17日，實測洪峰流量為122m3/s；另一次發生在2021年7月23日，實測洪峰流量為113m3/s。兩年主汛期降雨量統計結果見表1。

表1 2021年、2004年汛期降雨量統計表

從這兩年主汛期實測降雨資料可知，發生最大洪峰的當月降雨量均超過340mm，達到該流域多年平均降雨量的一半以上。2021年7月19日至21日，連續3日累計降雨量達328mm，降雨強度為歷史罕見，洪水徑流以超滲產流為主。2004年7月16日至8月16日陰雨連綿，降雨持續時間長，累計降雨量達405mm，洪水徑流主要為蓄滿產流。這兩次降雨產生的洪水，是兩種不同產流方式的典型事例，雖然降雨量很大，甚至為歷史罕見，但最大洪峰流量都不超過150m3/s。因此基本可以斷定，隨著經濟社會不斷發展，生產生活用水需求不斷加大，在現有水利基礎設施保持完整運行通暢的情況下，除非發生更大降雨，否則惠濟河很難再出現超過150m3/s的洪水。

（二）降雨和引黃灌區退水疊加造成的洪水

1981—2000年，惠濟河共發生2次洪峰流量為150m3/s左右的洪水。一次發生在1984年8月13日，最大洪峰流量184m3/s；另一次發生在1992年8月12日，最大洪峰流量149m3/s。

這兩次洪水均發生在主汛期，最大洪峰形成之前的一個月內該流域都出現了降雨總量超過200mm的降雨過程，3日內發生了50～100mm的降雨。降雨是兩次洪峰形成的主要原因之一。另外，引黃灌區退水也是主要原因。

八十年代，河南省沿黃地市普遍開展引黃放淤改土工作，利用引黃工程大量引用汛期高含沙黃河水改良土壤，取得了非常大的成效。同時，放淤改土后的退水排入河道加大了河流流量。根據大王廟水文年鑒記載，1984年惠濟河全年徑流量為2.79億m3，上游引黃退水為3.70億m3，降雨徑流和引黃退水疊加造成了1984年8月13日的最大洪峰。

1992年8月12日惠濟河洪水的成因與1984年類似，只是當年退入河道內的黃河水不是放淤改土退水，而是上游引黃灌區承擔汛期黃河分洪任務的退水。

進入本世紀以來，隨著黃河小浪底水利樞紐投入運行和大規模引黃放淤改土任務結束，引黃退水排入惠濟河的水量越來越少，近十年來都在0.5億m3以下。因此，降雨徑流和引黃退水疊加形成大洪水的情況幾乎不會再發生。

（三）綜合因素造成的特大洪水

自1964年大王廟水文站建站以來，惠濟河共出現5次洪峰流量超過200m3/s的洪水，均發生在七十年代，特別是1976年和1977年連續兩年發生洪峰流量超過300m3/s的特大洪水。總結這兩次特大洪水形成的原因，可歸納為三個方面。

一是降雨原因。1976年8月18日出現306m3/s洪峰的前一日，流域內普降大到暴雨，平均降雨量約100mm，最大點雨量達254mm。1977年7月11日出現313m3/s洪峰之前，流域內一日平均降雨量達173.2mm，三日平均降雨量達224.6mm。大暴雨是造成特大洪水的根本原因。

二是引黃退水原因。流域內引黃灌溉和放淤改土造成地下水位抬升，提高了降雨產流率。七十年代，流域內新建趙口、柳園口兩個引黃灌區，引黃灌溉工作在六十年代后期暫停后開始恢復，地下水補給充分，地下水位始終維持在較高水平，降雨產生徑流的時間縮短，徑流量也得到了大幅提升。另外，引黃灌區退水及汛期引黃分洪退水也是加大汛期洪水的原因之一。

三是水利工程原因。河道淤塞，水利工程毀損不健全，河道瀉水不暢，田野積澇嚴重，降雨徑流極易形成積聚洪水。1977年之前，惠濟河從上至下170多公里基本上沒有進行過系統治理。各級排水河道不通暢，導致逢雨必澇，積澇成洪，如遇較大降雨，就會在河道內形成較大積水。河道高水位，寬水面，大水體，下游一旦暢通或潰決（注：八十年代之前惠濟河經常發生堤防潰決），就會形成特大洪峰。

四、惠濟河洪水變化趨勢預測

由于惠濟河在七十年代連續發生大洪水，河水漫溢堤防潰決的情況經常發生，給當地工農業生產造成很大損失。1977年和1978年，河南省組織豫東有關地市對惠濟河進行了大規模統一疏浚治理，河道行洪能力得到大幅提升，防洪流量達550m3/s。之后，國家逐步加大水利基礎設施建設投入，各級各類水利工程不斷改造完善，流域內降雨徑流排泄通暢，近二十年來沒有再發生過大面積積澇和骨干排水河道堵塞的情況。

根據前述對歷年洪水成因的分析，隨著經濟社會發展，水資源需求不斷加大，惠濟河洪水逐漸變小的趨勢仍會繼續。由于惠濟河不再承擔汛期黃河分洪任務，流域內也不會再出現大量引黃灌區退水入河的情況，惠濟河形成歷年大洪水的條件不再具備。鑒于2021年7月流域內普降歷史罕見暴雨，造成惠濟河最大洪峰流量為113m3/s。因此可以預測，只要惠濟河保持良好運行狀態，不出現人為節制洪水的情況，則惠濟河不會再發生超過150m3/s的洪水■