惠济河洪水成因及变化趋势分析

周星宇 周文治 朱学涵

一、概述

惠济河是淮河流域豫东平原的一条主要骨干河道，发源于开封市城区，流经开封市祥符区、杞县、商丘市睢县、柘城县、周口市鹿邑县，在安徽省两河口汇入涡河，全长181.8km，流域面积4130km2。本文研究范围为大王庙水文站上游河段及流域。

（一）河道特性

该河段为惠济河上游，全部位于开封市境内。河道长70km，河底比降1/4000～1/5000，大部分河段为复式断面，河床宽40～60m，深3.5～4.0m，堤距150～300m，堤高2～3m，堤宽5～9m。

（二）水文站概况

大王庙水文站设立于1964年1月，位于杞县裴村店乡周岗村，惠济河右岸，临近商丘睢县，控制流域面积1265km2，河道长70km。该水文站上游主要支流有惠北泄水渠、马家河、黄汴河、百慈沟、淤泥河等。主要观测项目有:降水、水位、流量、单沙、输沙率、蒸发、水文调查、水质、水温、冰情、墒情、生态流量。上游1.2km有李岗拦河闸一座，下游12km有板桥拦河闸一座，测验受闸启闭影响较大。

（三）历年洪水变化规律

自1964年以来，惠济河年最大洪峰流量变化较大，变幅为27～313m3/s，平均为79.8m3/s。其中超过300m3/s的洪峰共发生2次，分别发生在1976年8月18日和1977年7月11日，超过200m3/s的洪峰共发生5次，均发生在1978年之前，超过150m3/s的洪峰共发生13次，均发生在1984年之前。根据大王庙水文站近50年实测洪水资料，按照《国家防汛抗旱应急预案》划定的洪水标准进行频率分析，5年一遇的一般洪水洪峰流量为159m3/s，10年一遇较大洪水洪峰流量为197m3/s，20年一遇大洪水洪峰流量为291m3/s，50年一遇特大洪水洪峰流量为312m3/s。按此标准，惠济河自二十世纪九十年代以来没有发生过较大洪水，2000年以来没有发生过一般洪水，即使2021年开封市发生历史罕见暴雨，年降雨量和最大1、3日降雨量均创历史极值的情况下，惠济河最大洪峰流量也只有112m3/s。根据1964年至2021年实测洪水资料统计结果，绘制大王庙水文站历年最大洪峰流量曲线如图1。图示可知，自七十年代以来，惠济河汛期洪水流量明显逐渐变小。

图1 大王庙水文站历年实测最大洪峰流量曲线图

二、惠济河汛期洪水逐渐变小的原因分析

惠济河洪水主要由三部分组成，即开封市区生活及工业生产废水、引黄灌区退水和雨水。其中生活及工业废水常年为0.5～3m3/s。引黄灌区退水在不同发展阶段变化较大，二十世纪七八十年代，惠济河上游引黄灌区管理粗放，大水漫灌、昼灌夜排现象比较严重，引黄水退排河道年总量为1～3亿m3，2000年后为0～0.5亿m3，灌区退水显著减少。惠济河流域多年平均降雨量为662.7mm，根据1964年以来大王庙雨量站实测资料，绘制历年降雨量柱状图如图2，图示可知，惠济河流域历年降雨量虽然变幅较大，但整体并没有变大或变小的趋势。所以，就惠济河洪水组成而言，年降雨量变化不是造成惠济河历年洪水逐渐变小的原因，上游引黄灌区退水减少是主要原因之一。

图2 大王庙水文站历年降雨量柱状图

随着社会经济的发展进步，流域内人口增加，工农业生产总值高速增长，势必增大用水需求。根据有关统计数据，惠济河大王庙水文站以上流域，自六十年代以来，总人口增加约85万人，粮食产量增加2～3倍，工农业生产总值增加数十倍，生产生活用水量大幅提高，导致地下水资源过度开采，地下水位严重下降，再加上流域内拦河蓄水工程处处节制，在水资源总量不变甚至减少的情况下，河道径流量必然减少。

所以，尽管惠济河流域年降雨总量没有明显变化，但随着社会经济快速发展，城乡生活和工农业生产用水需求不断增大，加之引黄灌区退水逐渐减少，导致惠济河年径流量及汛期洪水不断减少。

三、历年洪水成因分析

（一）单纯降雨因素造成的洪水

2000年以来，共发生两次流量超过100m3/s的洪水。一次发生在2004年8月17日，实测洪峰流量为122m3/s；另一次发生在2021年7月23日，实测洪峰流量为113m3/s。两年主汛期降雨量统计结果见表1。

表1 2021年、2004年汛期降雨量统计表

从这两年主汛期实测降雨资料可知，发生最大洪峰的当月降雨量均超过340mm，达到该流域多年平均降雨量的一半以上。2021年7月19日至21日，连续3日累计降雨量达328mm，降雨强度为历史罕见，洪水径流以超渗产流为主。2004年7月16日至8月16日阴雨连绵，降雨持续时间长，累计降雨量达405mm，洪水径流主要为蓄满产流。这两次降雨产生的洪水，是两种不同产流方式的典型事例，虽然降雨量很大，甚至为历史罕见，但最大洪峰流量都不超过150m3/s。因此基本可以断定，随着经济社会不断发展，生产生活用水需求不断加大，在现有水利基础设施保持完整运行通畅的情况下，除非发生更大降雨，否则惠济河很难再出现超过150m3/s的洪水。

（二）降雨和引黄灌区退水叠加造成的洪水

1981—2000年，惠济河共发生2次洪峰流量为150m3/s左右的洪水。一次发生在1984年8月13日，最大洪峰流量184m3/s；另一次发生在1992年8月12日，最大洪峰流量149m3/s。

这两次洪水均发生在主汛期，最大洪峰形成之前的一个月内该流域都出现了降雨总量超过200mm的降雨过程，3日内发生了50～100mm的降雨。降雨是两次洪峰形成的主要原因之一。另外，引黄灌区退水也是主要原因。

八十年代，河南省沿黄地市普遍开展引黄放淤改土工作，利用引黄工程大量引用汛期高含沙黄河水改良土壤，取得了非常大的成效。同时，放淤改土后的退水排入河道加大了河流流量。根据大王庙水文年鉴记载，1984年惠济河全年径流量为2.79亿m3，上游引黄退水为3.70亿m3，降雨径流和引黄退水叠加造成了1984年8月13日的最大洪峰。

1992年8月12日惠济河洪水的成因与1984年类似，只是当年退入河道内的黄河水不是放淤改土退水，而是上游引黄灌区承担汛期黄河分洪任务的退水。

进入本世纪以来，随着黄河小浪底水利枢纽投入运行和大规模引黄放淤改土任务结束，引黄退水排入惠济河的水量越来越少，近十年来都在0.5亿m3以下。因此，降雨径流和引黄退水叠加形成大洪水的情况几乎不会再发生。

（三）综合因素造成的特大洪水

自1964年大王庙水文站建站以来，惠济河共出现5次洪峰流量超过200m3/s的洪水，均发生在七十年代，特别是1976年和1977年连续两年发生洪峰流量超过300m3/s的特大洪水。总结这两次特大洪水形成的原因，可归纳为三个方面。

一是降雨原因。1976年8月18日出现306m3/s洪峰的前一日，流域内普降大到暴雨，平均降雨量约100mm，最大点雨量达254mm。1977年7月11日出现313m3/s洪峰之前，流域内一日平均降雨量达173.2mm，三日平均降雨量达224.6mm。大暴雨是造成特大洪水的根本原因。

二是引黄退水原因。流域内引黄灌溉和放淤改土造成地下水位抬升，提高了降雨产流率。七十年代，流域内新建赵口、柳园口两个引黄灌区，引黄灌溉工作在六十年代后期暂停后开始恢复，地下水补给充分，地下水位始终维持在较高水平，降雨产生径流的时间缩短，径流量也得到了大幅提升。另外，引黄灌区退水及汛期引黄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，水利工程毁损不健全，河道泻水不畅，田野积涝严重，降雨径流极易形成积聚洪水。1977年之前，惠济河从上至下170多公里基本上没有进行过系统治理。各级排水河道不通畅，导致逢雨必涝，积涝成洪，如遇较大降雨，就会在河道内形成较大积水。河道高水位，宽水面，大水体，下游一旦畅通或溃决（注：八十年代之前惠济河经常发生堤防溃决），就会形成特大洪峰。

四、惠济河洪水变化趋势预测

由于惠济河在七十年代连续发生大洪水，河水漫溢堤防溃决的情况经常发生，给当地工农业生产造成很大损失。1977年和1978年，河南省组织豫东有关地市对惠济河进行了大规模统一疏浚治理，河道行洪能力得到大幅提升，防洪流量达550m3/s。之后，国家逐步加大水利基础设施建设投入，各级各类水利工程不断改造完善，流域内降雨径流排泄通畅，近二十年来没有再发生过大面积积涝和骨干排水河道堵塞的情况。

根据前述对历年洪水成因的分析，随着经济社会发展，水资源需求不断加大，惠济河洪水逐渐变小的趋势仍会继续。由于惠济河不再承担汛期黄河分洪任务，流域内也不会再出现大量引黄灌区退水入河的情况，惠济河形成历年大洪水的条件不再具备。鉴于2021年7月流域内普降历史罕见暴雨，造成惠济河最大洪峰流量为113m3/s。因此可以预测，只要惠济河保持良好运行状态，不出现人为节制洪水的情况，则惠济河不会再发生超过150m3/s的洪水■