西平县小洪河2020年7·22洪水分析

张 鸿，马 涛，宋良军，王卫东

(1.西平县水利局，河南 西平 463900； 2.西平水文局，河南 西平 463900)

1 研究背景

西平县小洪河属洪汝河水系，为淮河二级支流小洪河上中游干流；小洪河田岗水库以上属山区性河流,洪峰流量大，汇流速度快；田岗至杨庄滞洪区大坝间为丘陵性河流，小水走主槽，大水漫滩行洪；杨庄以下进入平原区，两岸有堤防，河槽狭窄，河道弯曲，泄流能力低，大水年份极易形成洪涝灾害[1]。小洪河西平境内段上游建有杨庄滞洪区，中游建有桂李节制闸和老王坡滞洪区进洪闸，下游淤泥河入口以上建有西平县老王坡滞洪区等大中型防洪工程；2008年以来小洪河西平以上流域降雨偏少，未形成大的河道径流汇水。2020年7月21—23日，小洪河西平县及以上流域普降大到暴雨，形成了2007年以来最大洪水过程，在洪水过程中，出现了水库工程防汛调度问题、防汛特征水位问题，因此，有必要对水库防洪库容运用进行探讨，对小洪河桂李水文测站的防汛保证水位及保证流量关系进行分析论证，明确小洪河桂李水文站分洪水位，为小洪河、洪汝河、淮河防汛提供技术支撑。

2 西平县小洪河流域概况

2.1 小洪河历史与现状

小洪河古名沅水，发源于方城县东北境山区，在方城境称贾河，流入叶县境称乾江河，流入舞阳县境称三里河，流入西平县境称洪溪河，经西平县嫘祖镇洪村铺村向东南流入西平县杨庄乡合水镇与滚河(今称小洪河)汇流，始称洪河。元末至正年间(1341—1368年)，因乾江河水常给下游造成洪涝灾害，于舞阳县卸甲店将乾江河向北导入漕河，堵死向东入河水路，从此，乾江河与洪河不再相通，故自元末以后洪河源头为舞阳县三里河。新中国成立后，将滚河定为洪河的上源，源头出自舞钢市南部的苏寨山，1951年在滚河上游老盘店建成石漫滩大型水库，石漫滩水库下游建有田岗中型水库。

滚河自西平县嫘祖镇常寺和宋庄之间入西平县境，始称西平县小洪河，东行35 km到西平县杨庄滞洪区大坝水闸，此段有青铜河、棠溪河、吉斗河、洪溪河、万泉河、运粮河等支流汇入。再东行16 km到小洪河桂李节制闸和老王坡滞洪区进洪闸。下行10 km穿过西平县城区和上下京广高铁、107国道、京广铁路、京港澳高速，17 km到五沟营后郑村出西平县境，该河段有淤泥河汇入，汇入口以上即老王坡滞洪区。经上蔡县、汝南县，在新蔡县城东南三岔口与汝河汇合始称大洪河，大洪河在东南豫皖交界处汇入淮河。西平县境内所辖河段长78 km，无堤防段35 km，有堤防段43 km，解放前安全行洪流量为90 m3/s，1982年治理后安全行洪流量提高到340 m3/s，2001年通过近期治理工程，杨庄滞洪区大坝以下到桂李分洪闸间流量提高到650 m3/s，县城段至老王坡泄洪闸段流量为350 m3/s，分洪道分洪流量为300 m3/s。

2.2 小洪河上游流域控制面积和雨量站分布

西平县小洪河上游流域实际控制面积1 037 km2。其中，西平县西南部流域控制面积344 km2；洪溪河入小洪河河口以上流域控制面积388 km2；小洪河西平境外舞钢市田岗水库控制面积305 km2。其中，田岗区间流域控制面积75 km2，石漫滩水库流域控制面积230 km2。

流域内涉及7·22洪水的雨量站39个，其中，西平县杨庄滞洪区大坝以上小洪河流域13个,田岗水库大坝以上滚河流域15个，洪溪河合水入口以上洪溪河流域11个。

西平县小洪河流域水系示意见图1。

图1 小洪河流域水系示意图

2.3 西平县境小洪河工情概况

西平县小洪河，自宋庄入境到杨庄滞洪区大坝段为自然河道，无堤防，河道比降1∶2 900；杨庄滞洪区大坝至桂李节制闸段为有堤防段，河道比降1∶5 200，堤防等级4级，堤顶高程64～68 m，堤坡1∶2.5，堤顶宽3～10 m，设计流量650 m3/s，防洪标准20 a一遇；桂李节制闸以下至后郑段，河道比降1∶5 200，堤防等级5级，堤顶高程62～64 m，堤坡1∶2.5～1∶3，堤顶宽3～6 m，设计流量350 m3/s，防洪标准10 a一遇。其中，17+900—24+550段为西平县城市水系治理工程范围河段，经2018年河道治理完成后，河道比降为1∶3 000，堤防等级提升为4级，堤顶高程64～65 m，堤坡1∶2.5～1∶3，堤顶宽3～5 m，设计流量420 m3/s，防洪标准提高到20 a一遇。

3 小洪河2020年7·22洪水分析

根据《水利部关于印发全国主要江河洪水编号规定的通知》[2]水防[2019]118号文件精神，西平县小洪河杨庄水文测站超警戒水位(64.50 m)出现在2020年7月22日22时30分，小洪河桂李水文测站超警戒水位(60.50 m)出现在7月22日23时00分，西平县防汛抗旱办公室根据防汛会商动员会决定，各责任单位开始上堤值守、巡堤查险。小洪河属洪汝河水系、淮河三级支流，本次洪水不参与洪水编号，以“小洪河2020年7·22洪水”引用，简称“7·22洪水”。

3.1 降雨分析

3.1.1 降雨过程

2020年7月21—23日，小洪河流域出现一次降雨，属于大到暴雨过程[3]，从21日15时至23日8时，小洪河流域涉及西平县杨庄滞洪区以上汇流区域雨量站39个，降雨量超过200 mm的站点12个，其中，最大降雨量的苇子园站降雨量达251 mm，最小降雨量的月林站降雨量为144 mm。23日8时至24日6时，无降雨。

主要降雨时段有两个：7月21日15—22时为前期时段，峰值19 mm出现在19—20时之间，本阶段苇子园站最大降雨量为49 mm，石漫滩站最小降雨量为30 mm；本阶段降雨使土壤饱和，为产生7·22洪水创造条件；7月21日23时至23日8时为后期时段，峰值39 mm出现在22日4—5时之间，本阶段韦子园站最大降雨量为202 mm，月林站最小降雨量为114 mm；本阶段降雨是产生7·22洪水主要原因，并且为小洪河高水位运行时间的延长创造了条件。

3.1.2 降雨特点

历时短强度大：本次暴雨集中在7月21日18时至22日14时的20 h内，集中在出山以西，石漫滩以南，大王庄以东，李兴楼以西的大部山区以内。日均雨量达200 mm，其中苇子园、黄湾、李兴楼、长岭头、刀子岭降雨量超过212 mm。

3.2 洪水过程

受本次降雨影响，西平县小洪河发生了自2008年以来最大洪水过程，23日08时00分杨庄水文站出现洪峰水位65.3 m，超警戒水位(64.50 m)0.8 m，洪峰流量413 m3/s；桂李水文站出现洪峰水位61.83 m，超警戒水位(60.50 m)1.33 m，洪峰流量400 m3/s；杨庄水文站洪峰高水位均持续2 h，洪峰过后7 h水位降至警戒水位以下；桂李水文站洪峰高水位均持续2 h，洪峰过后20 h水位降至警戒水位以下。小洪河桂李站7·22洪水过程线见图2。

图2 小洪河流域桂李站7·22洪水过程线

3.3 洪水量级

小洪河杨庄水文站以上流域24 h面雨量经计算为155.2 mm，为特大暴雨[4]，重现期约为10 a；杨庄水文站实测洪峰流量为413 m3/s，7·22洪水重现期约为10 a；桂李水文站实测洪峰流量为400 m3/s，7·22洪水重现期约为10 a；根据《水文情报预报规范》(GB /T 22482—2008)[5]综合考虑认定本次西平县小洪河7·22洪水重现期约为10 a，属中洪水。

3.4 洪水传播时间分析

21日15时至23日8时段为主要降雨过程，在此期间，田岗水库于22日3时开始开闸泄水到10时止，流量从20 m3/s逐渐加大到400 m3/s，最大流量持续10 min后到16时逐渐调整到100 m3/s，田岗水库泄水形成的洪峰与小洪河其他降雨径流叠加于17 h后的23日8时到达杨庄水文站，形成了7·22洪水洪峰。本次洪水传播时长17 h,与以往石漫滩到杨庄水文站洪水传播时长8～12 h相比较偏大；杨庄至桂李洪峰出现时间差只有3 h，对比以往的45 h传播时长偏小。初步分析原因：一是小洪河田岗至杨庄大坝段河道13 a来未有大的洪水淹没冲刷，河道滋生大量灌木水草，同时有大量农作物秸秆、枯树，阻碍洪水下泄；二是西平境内小洪河支流汇水对上游来水有顶托作用；三是小洪河杨庄大坝至京广铁路桥段，经过日常管理和城区段治理工程的应用，该段河道行洪能力有很大提高。

3.5 与历史最大洪水对比分析

桂李站至杨庄滞洪区大坝段河道无汇水流入，实际历史洪水以杨庄测站记录为准。有记录以来最大洪水发生于1975年8月，杨庄控制站以上流域平均降雨量为797 mm,洪峰流量4 770 m3/s ，洪峰模数4.6 m3/(s·km2)，为千年一遇洪水。8月5日上游石漫滩水库入库洪峰流量3 460 m3/s，7 d第二个洪峰流量达6 280 m3/s,8日零时30分大坝发生溃决；最大溃坝流量达300 000 m3/s，经历5 h 30 min便向下倾泻洪水1.67亿m3，一股洪水顺小洪河而下，另一股与甘江河决口洪水汇合漫流于舞阳县南一带，后经洪溪河两岸下泄入小洪河。8日7时洪水冲入废杨庄水库(现杨庄滞洪区)，经滞蓄后漫决，造成小洪河左堤决口18处，右堤决口35处，漫堤5 km，总决口宽2.7 km，左堤决口洪水进入老王坡滞洪区约5.71亿m3，右堤决口洪水越过京广铁路入上蔡县与汝河洪水相汇沿洪汝河间平原区漫流而下。

石漫滩水库从1975年8月5日至8日大坝溃决前泄洪时长46.67 h，共调控下泄库水6 450万m3。1975年8月8日9时小洪河杨庄水文站测量最大洪峰流量为451 m3/s，随着石漫滩溃坝洪水漫决小洪河堤防冲毁水文测量设施，杨庄水文站无75·8洪水记录，利用单位线和马斯京根河道连续演算模型对小洪河杨庄控制站来水进行流量演算，至杨庄站洪峰流量为4 770 m3/s。通过分析计算，1975年的75·8历史洪水洪峰模数是2020年7·22洪水的12倍，75·8历史洪水78 h场降水量是7·22洪水41 h场降水量的5倍。由于75·8暴雨比较罕见，加上小洪河上游石漫滩、田岗水库溃坝，形成历史特大洪水，与7·22洪水对照详见表1。

表1 小洪河流域7·22洪水与历史最大洪水对照

3.6 工程防洪调度分析

小洪河杨庄滞洪区以上流域防洪工程有大二型水库1座、中型水库3座、小型水库10余座，其中，大部分水库多年来以自然溢洪方式下泄洪水，只有石漫滩大型水库和田岗中型水库利用防洪库容调节洪水。通过河南省防汛信息移动查询系统查阅出库流量数据，涉及7·22洪水期间石漫滩水库拦蓄了2 090万m3洪水，泄洪1 343.79万m3；田岗水库提前下泄超汛限水位水量1 122.4万m3，泄洪2 801.42万m3。详见表2。

表2 7·22洪水石漫滩、田岗水库迎洪泄水和洪水调度情况

石漫滩水库除险加固工程于2018年10月完工，2020年9月27日通过河南省水利厅组织的竣工验收，施工期间基本空库运行，试运行期间无大汇流进入水库，2020年7·22洪水期间拦蓄入库水量较大，极大减轻了小洪河下游洪水压力；同时石漫滩水库下泄洪水直接进入田岗水库，加上田岗水库区间流域汇水，使田岗水库承担了全部小洪河上游洪水压力。田岗水库是中型水库，防洪库容2 040万m3，田岗水库于6月18日至7月19日期间6次启闸泄水，把库存水量控制在不超过汛限水位86.0 m时库容，但遇到7·22暴雨降水集中在区间流域，田岗水库在7月22日03时开始启闸泄洪，流量从20 m3/s逐渐加大到400 m3/s，但最大泄洪流量只持续10 min逐渐降到100 m3/s，泄洪形成的小洪河上游洪峰与西平县境内各支河道汇流叠加就形成了7·22洪水杨庄水文站23日8时413 m3/s的最大洪峰流量。

4 结果与探讨

4.1 工程防洪调度问题

由7·22洪水全过程分析可以发现，田岗水库前期防洪库容运用中6次下泄超过汛限水位的水量，预留防洪库容不足以滞纳区域暴雨径流，丁胜祥等[6]指出了分散调度无法取得整体最优的弊端。在遭遇7·22洪水区域暴雨时，提前腾出足够防洪库容和错峰调度[7]应引起探讨和重视，并且把田岗水库纳入控制性水库实行小洪河上游水库群联合调度是必然趋势，至少可以避免下泄洪峰与下游小洪河流域支流汇水洪峰叠加。

7·22洪水而言，小洪河桂李站如果按2007年保证水位63 m、分洪流量420 m3/s推演，田岗水库若按400 m3/s流量持续泄水2 h，就必然向西平县老王坡滞洪区分洪，产生0.7亿～1.5亿元滞洪区运用补偿费用[8]，工程调度减灾作用非常明显。这就要求防汛调度方面应做到精准雨水情预报、局部服从整体、全流域联合科学调度。

4.2 防汛特征水位问题

西平县小洪河杨庄滞洪区以下河段有杨庄、桂李、五沟营3个水文测站，7·22洪水期间，杨庄水文测站和桂李水文测站实测水位流量与防汛特征水位数据对比，发现桂李站保证水位和保证流量关系异常。详见表3。

表3 实测水位流量与防汛特征水位数据

《河南省西平县城市水系治理工程(一期)可行性研究报告》[9]提出桂李节制闸Q420时对应水面线高程为62.51 m、Q500时对应水面线高程为63.14 m。因此，小洪河桂李站原防汛特征水位已不适应西平县小洪河防洪调度运用现状，亟待解决。

2021年9月上旬，小洪河流域出现一次较大降雨过程。9月5日，本年度内最大洪峰出现在小洪河桂李站，最大洪峰流量为407 m3/s，最高水位为62.49 m,洪峰持续1.5 h；小洪河五沟营水文站于9月5日9时开始出现超过保证水位56.49 m的洪水，超保洪水持续17 h。河南省水利厅调度田岗水库闭闸停止泄洪，按驻马店市防办提供的最新老王坡滞洪区进洪洪水调度预案要求，针对小洪河桂李站出现的水位流量异常现象，增加了“桂李站流量达到420 m3/s，且下游洪水超过保证水位，上游来水继续保持洪水流量的情况下，开启老王坡滞洪区桂李进洪闸分洪”的调度指示。进一步证明了原小洪河桂李站保证水位63 m、保证流量420 m3/s向老王坡滞洪区分洪的规定与小洪河洪水现实不适应。经过对比2021年9月小洪河桂李站洪水过程，参考小洪河城区段防洪标准提高到20 a一遇的实际，经计算，建议小洪河桂李站防汛特征水位警戒水位和流量不变，变更保证水位为62.51 m，保证流量为420 m3/s。

2021年9月小洪河桂李站洪水过程线见图3。

图3 小洪河流域桂李站2021·09洪水过程线

5 结 论

(1)西平县小洪河7·22洪水主要由小洪河上游降雨径流产生。

(2)洪水期间石漫滩水库拦蓄能力发挥对降低洪水量级起到了主要作用。

(3)建议在防洪工程调度运用中对水库工程防洪库容试行全部拦蓄原则，在流域遇到大的降雨预报前水库腾空到最大防洪库容。

(4)针对7·22洪水期间桂李水文站实测与保证水位流量异常进行调查，分析论证并及时调整小洪河桂李站防汛特征水位。初步分析发生防汛特征水位问题主要原因为小洪河西平县城区段6.6 km河道断面增大，防洪标准由原来的10 a一遇提高到20 a一遇；建议小洪河桂李站防汛特征水位警戒水位和流量不变，保证水位变更为62.51 m，保证流量为420 m3/s。为小洪河、洪汝河、淮河防汛工作提供决策依据。