新形勢下黃河小浪底水庫防洪保灘能力研究

關鍵詞：前汛期；后汛期；保灘上限水位；保灘標準；小浪底水庫；黃河下游中圖分類號：TV697.1;TV882.1 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2025.08.017引用格式：，，.新形勢下黃河小浪底水庫防洪保灘能力研究[J].人民黃河，2025，47（8）：102-108.

Study on Flood Control and Beach Protection Ability of Xiaolangdi Reservoir of Yellow River Under New Situation

WAN Zhanwei，Baogu，o2（1.Yellow River Engineering Consulting Co.， Ltd.， Zhengzhou 450oO3，China;2.Key Laboratory of Water Management and Water Security for Yellw River Basin，Ministry of Water Resources（Under Construction）， Zhengzhou 450003， China； 3.Tsinghua University，Beijing 100084，China）

Abstract：XiaolagdieseirisaniportantstrateicproectforfloodontrolndscuritinlowerachsofteYeloivere reservoirasbeenputintooperationmorethan2Oyears，greatchangeshavetakenplaceinthewaterandsedimentsituationof heYelow River，thflood-cargcapacityoftlowerachs’ivebd，tesintdepositioinhsevindefodotrolsiationi thefloodplainareasInparticular，thestrateyofcologicalprotectioandigqualitydvelopmentofteYelowRiverBasinandtep ple-orienteddevelopmentconcepthavebeepromoted.Newrequirementsareputforardforflodcontrolsecurityinthebeachareaof the lowerYellowRiverAtpreset，XaolangdiResevoirisintlatestageofdimentcontainment，ndthefloodcontrolstorageapaityf thereservoirislarerantsig，soitispossbletouetesuplusfodcotrolstoragecapacityforfodcotrolndachrotetio TheresearchshowsthatunderthepremiseofensuringtheflodcontrolsafetyofXiaolangdireservoir，theupperleveloffloodcotoland beachprotectiooeratioofthersevoiris58.8inteprfloodseasoad9.5intostfodsasonasedotctossuch asfloodtransportcapacityundationeectofeachareaandthangeofiverflatf，tedwstreaproteiofwis40 m³/s .Throughthecalulationofdiferentcombinationsofsmallandmediumfloodregulation，theXiaolangdiResevoircanesureatthe dowstreamoffodillotoveoeearsinedsodosfodilotoveoe yearinhepostfloodseason.AcodingtotemeasuredsedimentlveloftheYellowRiversince2Ooo，themathematicalmodelpredicts thatXiaolangdiReservoircanmaintaintecurrntbeachprotectionstandardforabout1OyeasInviewofthelaggngsafetycostructionof thelowerYelowRivereachaitissugestedtodepnandrefinethaplicationplanofXiaolangdiResevoirfoodconoldbach protection，andclarifheplicatioti，watervelandratoodefsevoiachprotectio，sostrovidetchcalo for flood control decision-making in the middle and lower reaches.

Keywords：pre-floodseason;postflodseason；uerwaterlevelforbeachprotection；floodcontrolstandardforbeacharea；Xiaolangdi Reservoir； lower Yellow River

1新形勢下黃河中下游防洪條件變化情況

1.1 水沙條件變化

小浪底水利樞紐初步設計階段]，水沙系列采用的是1919—1975年系列。該系列黃河中游龍門、華縣、河津、淞頭站（以下簡稱“四站”）年均水量為302.2億 m³ ，年均沙量為13.90億 t 。為論證水庫防洪減淤效益，從1919—1975年系列中選取以不同豐、平、枯水段開頭的6個50a代表系列進行水庫及下游河道泥沙沖淤計算，6個50a代表系列小浪底水庫年均入庫水量均為289.2億 m³ ，年均入庫沙量均為12.74億t，平均含沙量均為 44.1kg/m³ 。

小浪底水庫投入運用以后的2000—2022年實測系列，黃河中游四站年均水量為273.1億 m³ ，年均沙量為2.64億t。小浪底水庫年均人庫水量為255.0億 m³ ，年均入庫沙量為2.88億t，平均含沙量為 11.3kg/m³ ，與設計水沙系列相比，水量、沙量減少幅度分別為 11.8% ！79.3% 。由于入庫沙量減少明顯，因此水庫淤積速率較設計大大減緩。

1.2 洪水情勢變化

黃河下游洪水主要來自中游的河口鎮至花園口區間，以三門峽以上來水為主的洪水稱為“上大洪水”，洪水特點是洪峰高、洪量大、含沙量高，如1933年洪水；以三門峽至花園口區間來水為主的洪水稱為“下大洪水”，洪水特點是洪峰高、漲勢猛、預見期短，如1954年、1958年和1982年洪水。按照洪水發生時間，可分為前汛期洪水和后汛期洪水，前汛期洪水發生于7—8月，主要由斜向型、經向型暴雨形成，洪水峰量均較大；后汛期洪水發生于9—10月，主要由緯向型暴雨形成，洪水峰量相對較小，含沙量較低[2]

2000年以來黃河洪水特性發生了變化。一是洪水發生次數呈現減少趨勢，大流量級洪水次數減少明顯。黃河潼關站 6000m³/s 以上洪水發生頻次，1980年以前為1.58次/a，2000年以來僅為0.13次/a，最大洪峰流量為2021年的 8350m³/s ；花園口站 6000m³/s 以上洪水發生頻次，1980年以前為1.54次/a，2000年以來僅為0.39次/a，最大洪峰流量為2021年的12500m³/s （不考慮中游水庫調節）。黃河潼關、花園口水文站不同時期各量級洪水發生頻次見圖1。二是年內洪水場次分布發生變化，9—10月洪水場次增加。潼關站1980年以前9—10月洪水發生次數占全年比例為29.1% ，2000年以來比例提高到 51.3% ；花園口站1980年以前9—10月洪水發生次數占全年比例為 28.9% ，2000 年以來比例達到 39.5% 。黃河潼關、花園口水文站不同時期各月洪峰日期和洪水次數見表1。

受水土保持工程、水資源開發利用、水庫調蓄等作用影響，黃河中下游設計洪水也發生了變化。將洪水資料系列延長至2021年，對中下游主要站設計洪水成果進行了復核（見表2），與小浪底水庫設計成果相比，復核后的大洪水變化不明顯，對于 20a 一遇以下洪水，洪峰流量減小 15%～20% 。與黃河流域水文設計成果修訂推薦值3相比，復核后成果變化不大，不同頻率洪水洪峰流量減少幅度均在 5% 以下。2015年國家防汛抗旱總指揮部辦公室批復的《黃河洪水調度方案》（國汛[2015]19號）采用洪水為小浪底設計洪水。為反映新形勢變化，本文防洪保灘能力分析采用的20a一遇及以下洪水分別考慮了小浪底水庫設計成果和黃河流域水文設計成果修訂推薦成果。

圖1 潼關、花園口站不同時期各量級洪水發生頻次 Fig.1Frequency of Floods of Different Magnitudes in Different Periods at Tongguan and Huayuankou Stations

表1潼關、花園口站不同時期各月洪峰日期和洪水次數

b.1Monthly Flood Peak Time and Flood Frequency at Tongguan and Huayuankou Stations in Different

表2三門峽、花園口水文站設計洪水及復核成果

Tab.2Design Flood Results of Sanmenxia and Huayuankou Hydrological Stations

注： ① 洪水資料系列至1969年，經原水電部1976年審查核定； ② 洪水資料系列至2010年，2018年通過水利部水利水電規劃設計總院審查。

1.3 下游河槽過洪能力變化

小浪底水利樞紐初步設計階段，預估小浪底水庫建成運用前黃河下游大部分河槽過洪能力約為5000m³/s ，在小浪底水庫攔沙初期，隨著黃河下游河道發生沖刷下切和塌灘展寬，河槽行洪能力逐步提高。結合水庫蓄洪庫容，提出小浪底水庫中常洪水控制流量為8000m³/s ，相應水庫蓄洪量為7.9億 m³

20世紀80年代以來，進入黃河下游水沙條件發生較大變化，汛期來水比例降低，洪水發生頻次、量級以及持續時間大幅度下降，導致下游河槽逐步淤積萎縮，主槽過流能力逐步降低，至小浪底水庫投入運用時，下游河道最小平灘流量不足 3 000m³/s，2002 年汛前一度減少至 1 800m³/s ，經過小浪底水庫多年調水調沙運用，目前黃河下游河道最小平灘流量已恢復至4600m³/s 。小浪底水庫初步設計提出的中常洪水控制流量指標不能保障灘區居民的防洪安全。

1.4 水庫淤積變化

小浪底水利樞紐初步設計階段，由于設計入庫沙量較多，因此預估水庫運用3～5a淤積量即達到30億m³ 左右，水庫運用 14a 左右攔沙庫容基本淤滿。

小浪底水庫實際運用以后，截至2023年4月，水庫累計淤積泥沙34.57億 m³ ，占設計攔沙庫容75.5億m³ 的 45.8% 。目前，水庫運用處于攔沙后期第一階段，水庫淤積呈現明顯的三角洲形態，水庫淤積形態發展趨勢與設計基本一致。

1.5 水庫防洪運用方式變化

小浪底水利樞紐初步設計階段，設計的水庫防洪運用方式重點考慮小浪底水庫正常運用期，進入下游的洪水考慮小浪底、三門峽、陸渾和故縣4座水庫聯合防洪調度。2014年河口村水庫下閘蓄水運用，現狀中下游聯合防洪調度水庫增加為5座，《黃河洪水調度方案》結合小浪底水庫攔沙期庫容條件，確定了中下游各水庫防洪調度方案，提出預報花園口洪峰流量小于等于 8000m³/s 時，小浪底水庫原則上按進出庫平衡方式運用，視來水來沙及后期天氣情況適時按控制主河槽過流能力相應流量運用。

2黃河下游防洪保灘需求及可行性

黃河下游灘區總面積 3 956km² ，涉及河南、山東兩省48個縣（市、區），共有人口163.6萬人，耕地面積24.8萬 hm²（2023 年統計），目前灘區安全建設滯后，仍有近百萬人生活在洪水威脅中，灘區防洪運用和經濟發展矛盾突出。根據黃河下游灘區洪水風險圖成果[4]，花園口流量達到 6000m³/s 時，洪水淹沒面積643km² ，影響耕地3.86萬 hm² ，影響人口3.84萬人；流量達到 8000m³/s 時，淹沒耕地10.5萬 hm² ，影響人口38.7萬人。

黨和國家十分重視黃河灘區防洪安全問題，20世紀70年代就開始開展灘區防洪安全建設，灘區面積大、人口多，受國家經濟條件的限制，安全建設尚不能滿足灘區廣大群眾的需要。2003年蔡集控導工程附近生產堤決口，水流進入灘區，造成河南、山東兩省共有9處灘區漫灘，淹沒耕地2.53萬 hm² ，14萬人受災，3.9萬間房屋損壞。險情發生后，黨和國家領導人高度關注，不僅做出重要批示，還親臨一線指揮搶險救災。為貫徹黨中央決策部署，保障灘區群眾生命財產安全，推進灘區高質量發展，需要結合新形勢對黃河下游灘區防洪保安問題進行重新審視。

小浪底水庫設計防洪庫容40.5億 m³ ，現狀防洪庫容79.2億 m³ （2023年），較設計防洪庫容多38.7億m³ ，有條件在一定時期內利用富余的防洪庫容進行保灘運用，減少灘區淹沒損失[5]，水庫防洪保灘運用還可為黃河下游灘區安全建設爭取實施時間。

3小浪底水庫防洪保灘運用控制指標

3.1 確保大壩防洪安全的最高保灘運用水位

小浪底水庫保灘運用要以確保大壩防洪安全為前提，因此水庫保灘運用水位以上要留足設計調洪庫容。小浪底水庫校核洪水標準為萬年一遇（同可能最大洪水），按照初步設計，汛期發生上大洪水時所需調洪庫容為30.5億 m³ ，發生下大洪水時所需調洪庫容為40.5億 m³ 。《黃河小浪底水庫防御后汛期的防洪庫容及其對下游的防洪作用分析報告》對后汛期設計洪水成果進行了分析，提出后汛期洪水小浪底水庫預留調洪庫容為22.3億 m³ C

根據小浪底水庫現狀庫容曲線和設計調洪庫容，可初步擬定水庫保灘運用上限水位。以初步擬定的保灘運用水位作為起調水位，按照《黃河洪水調度方案》確定的防洪運用方式，選用萬年一遇典型洪水進行洪水調算，并調整試算起調水位，小浪底水庫校核洪水位達到 275.00m 時對應的起調水位，即水庫保灘運用上限水位。前汛期典型洪水采用小浪底水庫初步設計成果（包含上大洪水、下大洪水），后汛期洪水考慮2021年秋汛洪水為1933年以來發生的最大后汛期洪水，洪量大且洪水過程長，比已有的其他典型洪水更為不利，作為本次計算的典型洪水。不同洪水類型小浪底水庫不同防洪保灘水位方案調洪計算成果見表3。

表3不同洪水類型、不同防洪保灘水位方案調洪計算成果（萬年一遇洪水）

Tab.3Flood Regulation Calculation Results of Different Flood Types and Different Flood Control and Beach Protection Water Level Schemes（ Once-in-a-Million-Year Flood）

對于前汛期，根據上大洪水及下大洪水調算，對大壩安全起控制作用的是下大洪水調算結果，綜合確定洪水保灘運用上限水位為 258.8m ;對于后汛期洪水，保灘運用上限水位為 259.5m 。

3.2 保灘控制流量

保灘流量綜合考慮了洪水輸沙能力、灘區淹沒影響以及未來河道平灘流量變化等因素。從下游洪水輸沙能力看，根據已有研究成果[7]，黃河下游洪峰流量為 4000～5000m³/s 時，下游河道輸沙效率較高，有利于洪水期排沙。從不同量級洪水灘區淹沒情況看，當花園口洪峰流量超過 5000m³/s 時，下游河道有可能發生漫灘；當花園口洪峰流量超過 6000m³/s 時，下游河道漫灘淹沒損失嚴重。從河道平灘流量變化看，當前下游最小平灘流量為 4600m³/s ，考慮灘區生產堤擋水作用，短時段內高村至艾山卡口河段的應急過洪能力可達 5200m³/s ，今后一定時期內，通過小浪底水庫繼續攔沙和調水調沙運用，下游河道平灘流量會維持在 4500～5000m³/s 。綜合近年來下游河道主槽實際過流能力變化情況，本次選取 4500.5000m³/s 作為保灘控制流量分別進行水庫保灘能力分析。

4小浪底水庫防洪保灘能力分析

小浪底水庫防洪保灘運用方式為：預報花園口站超過保灘控制流量時，原則上按保灘流量控制運用；若預報小花間來水較大，則適時減小出庫流量，直至按300m³/s （1臺機組發電流量）下泄，盡可能壓減花園口流量。其他情況的水庫運用原則同《黃河洪水調度方案》。考慮小浪底初步設計洪水和黃河流域水文設計成果修訂推薦成果，分別計算了4 ×500m³/s 和5000m³/s 兩種情況的保灘控制流量。水庫庫容曲線采用最近測量成果，三門峽、小浪底水庫采用2023年實測成果，陸渾水庫采用1992年實測成果，故縣水庫采用2015年實測成果，河口村水庫采用2010年實測成果。小浪底水庫防洪保灘運用的起調水位采用當前水庫汛限水位，即前汛期為235m、后汛期為248 m[8]

4.1 前汛期水庫防洪保灘能力

前汛期上大洪水，選取1933年典型洪水，計算小浪底水庫對20a一遇及以下不同頻率洪水的防洪保灘能力（見表4）。綜合考慮小浪底水庫最高水位和花園口站洪峰流量，可以看出，對于小浪底初步設計洪水，保灘流量為 4500m³/s 時，小浪底水庫對下游河道的保灘能力為5a一遇；當保灘流量為 5000m³/s 時，水庫對下游河道保灘能力可達到 10a 一遇。對于黃河流域水文設計成果修訂推薦洪水，保灘流量為4500.5000m³/s 時，水庫對下游河道保灘能力均為10a一遇。

前汛期下大洪水，選取1954年、1958年、1982年洪水典型，計算小浪底水庫對 20a 一遇及以下洪水的防洪保灘能力，見表5。小花區間來水較大（5a一遇洪水流量為 6350m³/s ），難以保證下游灘區洪水不漫灘，但可以減小下游洪峰流量及縮短洪水漫灘歷時。對于初步設計洪水，保灘流量為 4500m³/s 時，10a一遇洪水，水庫最高水位不超保灘上限水位，可減少下游漫灘歷時 201h ；保灘流量增大至 5000m³/s 時，20a一遇洪水，水庫最高水位不超過保灘上限水位，可減少下游漫灘歷時 170h 。對于黃河流域水文設計成果修訂推薦洪水，保灘流量為 4 500m³/s 時，10a一遇洪水，水庫最高水位不超保灘上限水位，可減少下游漫灘歷時 112h ；保灘流量增大至 5000m³/s 時，20a一遇洪水，水庫最高水位不超過保灘上限水位，可減少下游漫灘歷時 90h 。

表4前汛期上大洪水防洪保灘方案計算成果（1933年典型洪水）

表5前汛期下大洪水防洪保灘方案計算成果（1954年、1958年、1982年典型洪水外包）

Tab.5Calculation Results of Flood Control and Beach Protection Schemes for Large Floods in the First Flood Season （ Typical Outsourcing in 1954，1958 and 1982）

4.2 后汛期水庫防洪保灘能力

小浪底水庫初步設計、黃河流域水文設計成果修訂均未計算后汛期設計洪水，本次后汛期設計洪水采用《黃河小浪底水庫防御后汛期洪水的防洪庫容及其對下游的防洪作用分析報告》成果，該成果也是目前年度黃河中下游洪水調度方案采用的洪水成果。洪水典型選取2021年洪水，計算的小浪底水庫對20a一遇及以下不同頻率洪水的防洪保灘能力，見表6。綜合考慮小浪底水庫最高水位和花園口洪峰流量，保灘流量為 4500.5000m³/s 時，水庫防洪保灘能力均可達到5a一遇。

表6后汛期洪水防洪保灘方案計算成果（2021年典型洪水）

Tab.6Calculation Results of Flood Control and Beach Protection Scheme in Post-Flood Season（Typical in 2021）

4.3 泥沙淤積對水庫防洪保灘能力的影響

現狀條件下，小浪底水庫利用富余防洪庫容保灘運用，水庫具有一定的防洪保灘能力，然而隨著水庫泥沙淤積，水庫富余庫容將逐步減小，相應的防洪保灘能力將會降低。考慮小浪底水庫未來泥沙淤積和形態變化以及汛限水位調整，調洪計算表明，小浪底水庫在累計淤積量達到50億 m³ 之前，均可滿足現狀水庫保灘能力的標準。按照2000年以來黃河實測來沙量（年均沙量3億t左右）預估，小浪底水庫淤積量達到50億m³ 的時間為 10a ，即在2035年以前小浪底水庫均能保持當前的保灘能力；若未來沙量增加，水庫維持當前保灘能力的時間將會縮短

4.4水庫防洪保灘運用對庫區泥沙淤積的影響

根據中下游洪水特性，前汛期下大洪水和后汛期洪水含沙量較低，水庫防洪保灘運用基本不會對庫區泥沙淤積產生影響。而前汛期上大洪水含沙量較高，對這類洪水進行防洪保灘運用，會對庫區淤積產生影響。選用1933年典型5a一遇洪水、10a一遇洪水（設計洪水過程采用黃河流域水文設計修訂成果，沙量按實測沙量進行縮放）的水沙過程，采用水庫水動力學數學模型，計算分析小浪底水庫防洪保灘運用（保灘流量為 5000m³/s ）對中游水庫泥沙淤積的影響，計算河床邊界采用2023年汛前地形。

對比防洪保灘運用和《黃河洪水調度方案》中小浪底水庫防洪運用（以下簡稱“批復防洪運用”）小浪底水庫庫區泥沙淤積情況（見表7），可以看出，防洪保灘運用期間庫區運用水位較高，水庫蓄水量大，因而洪水過后庫區泥沙淤積量大，與批復防洪運用相比，5a一遇洪水小浪底水庫多淤積1.45億t，占入庫沙量的14% ，10a一遇洪水小浪底水庫多淤積2.46億t，占入庫沙量的 16% 。從當前一次防洪保灘運用情況看，庫區最高水位不超過設計的灘面高程 254m ，因此水庫淤積不會占用水庫淤積平衡后的灘庫容，水庫保灘運用后，淤積于河槽部分的泥沙可以通過調水調沙沖刷出庫。鑒于小浪底水庫庫容非常珍貴，而黃河泥沙具有不確定性，小浪底水庫防洪保灘運用應側重于后汛期洪水或下大洪水，對于前汛期上大洪水宜根據洪水含沙量預報等情況相機運用。

表7不同防洪運用方式庫區泥沙淤積計算結果（1933年典型洪水）

Tab.7Calculation Results of Sediment Deposition in Reservoir Area Under Different Flood Control Operation

5 結論和建議

1）小浪底水庫是黃河下游防洪保安的重要戰略性工程，水庫投入運用20多a來，黃河的水沙情勢、下游河道過洪能力、水庫泥沙淤積以及灘區防洪形勢發生了較大變化，尤其是推進黃河流域生態保護和高質量發展戰略和堅持以人民為中心的發展思想，對黃河下游灘區防洪保安提出了新的要求。

2）小浪底水利樞紐初步設計提出中常洪水控制流量為 8000m³/s ，相應防洪庫容7.9億 m³ ，現狀下游河道最小平灘流量僅 4600m³/s ，水庫中常洪水控制流量無法保障下游灘區安全。目前小浪底水庫處于攔沙后期，水庫防洪庫容相對較大，結合近期中下游沙量減少的形勢，有條件利用富余庫容進行保灘運用。

3）以確保大壩防洪安全為前提，研究提出前汛期洪水保灘運用上限水位為 258.8m ，后汛期洪水保灘運用上限水位為 259.5m 。通過不同頻率洪水計算分析，前汛期小浪底水庫可保證5～10a一遇上大洪水下游不漫灘，后汛期可保證5a一遇洪水下游不漫灘，前汛期下大洪水小花間無控區來水較大，難以保證下游灘區洪水不漫灘，但可一定程度上減少洪水漫灘歷時。按照現狀黃河來沙水平預測，小浪底水庫維持當前保灘標準的時間為 10a 左右。

4）前汛期上大洪水含沙量較高，水庫保灘運用會對庫區淤積產生影響，對于1933年型5～10a一遇洪水，水庫保灘運用較設計防洪運用多淤積泥沙1.45億～2.46億t，占來沙量的 14%～16% 。鑒于小浪底水庫庫容非常珍貴，而黃河泥沙具有不確定性，小浪底水庫防洪保灘運用應側重于后汛期洪水或下大洪水，對于前汛期上大洪水宜根據含沙量預報結果等相機運用。

5）當前黃河下游灘區安全建設滯后，為推進黃河流域生態保護和高質量發展戰略實施，建議深化細化黃河下游保灘運用方案，明確小浪底水庫保灘運用時機、水位和調度方式，為中下游洪水調度決策提供技術支撐。

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【責任編輯 許立新】