封丘倒灌區貫孟堤擴建工程對黃河下游防洪影響及消減措施研究

胡笑妍，崔振華，李榮容

（1.黃河勘測規劃設計有限公司，鄭州 450003；2.水利部黃河流域水治理與水安全重點實驗室（籌）, 鄭州 450003）

貫孟堤位于黃河下游左岸河南省新鄉市境內，黃河干流測淤斷面辛莊和王高寨之間，長21.12 km，是封丘倒灌區的控制性工程。封丘倒灌區位于黃河下游左岸河南省新鄉市封丘縣和長垣縣境內。貫孟堤設防段末端姜堂至黃河大堤之間有長約8 km 的缺口，形成封丘倒灌區的倒灌口門，威脅封丘倒灌區群眾防洪安全。通過擴建貫孟堤，沿貫孟堤設防段末端姜堂至臨黃堤石頭莊封堵倒灌區缺口，可基本消除設計標準內黃河洪水對封丘倒灌區的淹沒威脅及經濟社會發展的負面影響，促進倒灌區經濟社會快速發展。

但是，貫孟堤擴建工程勢必對黃河下游防洪產生一定影響，因此，在保持小浪底水庫長期有效庫容、保證水庫及下游大洪水防洪安全條件下，如何突破水庫現狀調度運用方式，研究利用小浪底水庫消減貫孟堤擴建工程防洪影響的可行性十分必要。本文結合黃河下游河道過流能力和灘區防洪需求，分析計算河段洪水演進、沿程水位變化及東平湖運用情況，提出貫孟堤擴建工程主要防洪影響及防治對策，以期為支撐貫孟堤擴建工程建設及黃河下游防洪安全提供參考。貫孟堤位置及擴建工程示意圖如圖1。

圖1 貫孟堤位置及擴建工程示意圖

1 貫孟堤擴建工程對黃河防洪影響分析

黃河中下游暴雨洪水多發生在7—10 月，洪水主要來自河口鎮至龍門區間、龍門至三門峽區間（簡稱龍三間）和三門峽至花園口區間（簡稱三花間），其中三門峽以上的“上大洪水”洪峰高、洪量大、含沙量高，如1933 年洪水；三花間的“下大洪水”洪峰高、漲勢猛、預見期短，如1954，1958，1982 年洪水［1］。

根據貫孟堤擴建工程規模設置兩種計算方案，分別為不考慮無貫孟堤擴建工程［2］、考慮貫孟堤擴建工程按照百年一遇標準設計。兩個方案分別選取1933，1954，1958，1982 型百年一遇設計洪水過程，采用RSS 河流數值模擬系統計算研究河段的洪水演進、沿程水位變化及對東平湖運用的影響。

1.1 貫孟堤擴建工程對河道行洪影響分析

高村、孫口站各典型百年一遇洪水條件下，方案1 及方案2 對洪水演進影響計算結果如表1。可見，考慮孟堤擴建工程按照百年一遇標準設計，當發生百年一遇洪水時，方案2 相較于方案1 高村站洪峰流量增加62.7～566.1m3/s，峰現時間提前2.1～4.4 h，最高水位升高0.01～0.06 m；孫口站洪峰流量增加58.3～495.8 m3/s，峰現時間提前2.8～5.4 h，最高水位升高0.01～0.10 m。當發生百年以上洪水時，貫孟堤擴建工程按潰堤考慮，封丘倒灌區在洪峰時分洪，對下游洪水演進影響減小。

表1 各典型百年一遇洪水條件下貫孟堤擴建方案對洪水演進的影響

1.2 貫孟堤擴建工程對東平湖影響分析

1.2.1 東平湖現狀運用方式

根據2009 年國務院批復的 《黃河蓄滯洪區建設與管理規劃》，東平湖滯洪區分滯黃河洪水時的運用原則為：當孫口站實測洪峰流量達10000 m3/s，且有繼續上漲趨勢，首先運用老湖區；當老湖區分洪能力小于黃河要求分洪流量或洪量時，新湖區投入運用。

1.2.2 東平湖分洪幾率及新湖運用幾率分析［3］

經分析，小浪底水庫正常運用后，東平湖滯洪區蓄滯黃河洪水的分洪幾率為近30 年一遇，老湖防御大汶河洪水標準為近10 年一遇。新湖的運用幾率視黃河和汶河來水情況定：二級湖堤的設計標準是防御大清河10 年一遇洪水，因此新湖區滯蓄大清河洪水的運用幾率為10 年一遇；滯蓄黃河洪水時，當黃河、大清河洪水遭遇，如遭遇汶河10 年一遇洪水，則需要新湖區滯蓄黃河洪水的運用幾率為近30 年一遇；如遭遇汶河5 年一遇洪水，則需要新湖區滯蓄黃河洪水的運用幾率約為80 年一遇。

1.2.3 貫孟堤擴建工程對東平湖運用影響分析

各典型百年一遇洪水條件下，孟堤擴建工程對東平湖運用影響計算結果如表2。可見，不考慮汶河來水，貫孟堤擴建工程實施后，東平湖滯洪區分洪幾率略有提前，百年一遇洪水東平湖最大分洪量增加0.89 億～1.22 億m3，分洪時機提前1～3 h。

表2 各典型百年一遇洪水條件下貫孟堤擴建方案對東平湖運用影響

根據現有東平湖運用方式，不考慮汶河來水，孫口流量超過13500 m3/s 時啟用新湖區，對應洪水量級略超百年一遇洪水。貫孟堤擴建方案按百年一遇標準建設，發生百年一遇洪水時，孫口最大流量為13354.3 m3/s，不考慮汶河來水情況下，不啟用新湖區。

2 貫孟堤擴建工程防洪影響消減措施分析

從防洪影響分析結果來看，貫孟堤擴建工程主要影響百年一遇“下大洪水”的演進過程。本研究考慮通過壓減小浪底水庫洪峰段下泄最小流量，從而減小高村～孫口河段洪峰流量和東平湖分洪量的方式，消除貫孟堤擴建工程帶來的防洪影響。

選取1954，1958，1982 年典型百年一遇設計洪水過程進行調洪演算，外包值結果如表3。

表3 小浪底水庫不同最小下泄流量方案下游洪水特征值統計

經計算，對于千年、萬年一遇洪水，洪峰段小浪底最小下泄流量0 m3/s 時，水庫庫水位分別為271.76，274.89 m，不超設計、校核洪水位，不影響水庫自身防洪安全。

當發生百年一遇洪水，小浪底水庫洪峰段最小下泄400～200 m3/s 流量時，與小浪底現狀運用方式相比，小浪底水庫多攔蓄0.95 億～1.27 億m3，水位抬升0.44～0.58 m，高村～孫口河段洪峰流量減小783 ～938 m3/s，孫口超萬洪量減少1.29 億～1.49 億m3。

綜合上述分析，當發生百年一遇洪水時，通過將小浪底洪峰段下泄流量從1000 m3/s 調整至200 ～400 m3/s，即可消除貫孟堤改擴建工程防洪影響，同時不影響小浪底水庫自身防洪安全。

3 結語

（1）現狀設計洪水條件下，貫孟堤擴建工程的建設將在一定程度增加工程下游至孫口段洪峰流量和洪峰水位。

（2）現狀設計洪水條件下，貫孟堤擴建工程的建設對東平湖運用有一定影響，表現在分洪幾率略有提前，同量級洪水淹沒東平湖淹沒水深加大。

（3）可通過將小浪底洪峰段下泄流量從1000 m3/s調整至200～400 m3/s 的方式消除貫孟堤擴建工程防洪影響，且不影響水庫自身防洪安全。

（4）總體來看，貫孟堤擴建工程按百年一遇標準設計，當發生百年一遇洪水時，對防洪影響最大，主要表現在增大下游洪峰流量，工程出險幾率增加，同量級洪水淹沒東平湖淹沒水深加大，總體上工程對黃河防洪影響較小且可控，可通過相應非工程措施消除因工程建設對黃河下游排洪能力的不利影響。