封丘倒灌区贯孟堤扩建工程对黄河下游防洪影响及消减措施研究

胡笑妍，崔振华，李荣容

（1.黄河勘测规划设计有限公司，郑州 450003；2.水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹）, 郑州 450003）

贯孟堤位于黄河下游左岸河南省新乡市境内，黄河干流测淤断面辛庄和王高寨之间，长21.12 km，是封丘倒灌区的控制性工程。封丘倒灌区位于黄河下游左岸河南省新乡市封丘县和长垣县境内。贯孟堤设防段末端姜堂至黄河大堤之间有长约8 km 的缺口，形成封丘倒灌区的倒灌口门，威胁封丘倒灌区群众防洪安全。通过扩建贯孟堤，沿贯孟堤设防段末端姜堂至临黄堤石头庄封堵倒灌区缺口，可基本消除设计标准内黄河洪水对封丘倒灌区的淹没威胁及经济社会发展的负面影响，促进倒灌区经济社会快速发展。

但是，贯孟堤扩建工程势必对黄河下游防洪产生一定影响，因此，在保持小浪底水库长期有效库容、保证水库及下游大洪水防洪安全条件下，如何突破水库现状调度运用方式，研究利用小浪底水库消减贯孟堤扩建工程防洪影响的可行性十分必要。本文结合黄河下游河道过流能力和滩区防洪需求，分析计算河段洪水演进、沿程水位变化及东平湖运用情况，提出贯孟堤扩建工程主要防洪影响及防治对策，以期为支撑贯孟堤扩建工程建设及黄河下游防洪安全提供参考。贯孟堤位置及扩建工程示意图如图1。

图1 贯孟堤位置及扩建工程示意图

1 贯孟堤扩建工程对黄河防洪影响分析

黄河中下游暴雨洪水多发生在7—10 月，洪水主要来自河口镇至龙门区间、龙门至三门峡区间（简称龙三间）和三门峡至花园口区间（简称三花间），其中三门峡以上的“上大洪水”洪峰高、洪量大、含沙量高，如1933 年洪水；三花间的“下大洪水”洪峰高、涨势猛、预见期短，如1954，1958，1982 年洪水［1］。

根据贯孟堤扩建工程规模设置两种计算方案，分别为不考虑无贯孟堤扩建工程［2］、考虑贯孟堤扩建工程按照百年一遇标准设计。两个方案分别选取1933，1954，1958，1982 型百年一遇设计洪水过程，采用RSS 河流数值模拟系统计算研究河段的洪水演进、沿程水位变化及对东平湖运用的影响。

1.1 贯孟堤扩建工程对河道行洪影响分析

高村、孙口站各典型百年一遇洪水条件下，方案1 及方案2 对洪水演进影响计算结果如表1。可见，考虑孟堤扩建工程按照百年一遇标准设计，当发生百年一遇洪水时，方案2 相较于方案1 高村站洪峰流量增加62.7～566.1m3/s，峰现时间提前2.1～4.4 h，最高水位升高0.01～0.06 m；孙口站洪峰流量增加58.3～495.8 m3/s，峰现时间提前2.8～5.4 h，最高水位升高0.01～0.10 m。当发生百年以上洪水时，贯孟堤扩建工程按溃堤考虑，封丘倒灌区在洪峰时分洪，对下游洪水演进影响减小。

表1 各典型百年一遇洪水条件下贯孟堤扩建方案对洪水演进的影响

1.2 贯孟堤扩建工程对东平湖影响分析

1.2.1 东平湖现状运用方式

根据2009 年国务院批复的 《黄河蓄滞洪区建设与管理规划》，东平湖滞洪区分滞黄河洪水时的运用原则为：当孙口站实测洪峰流量达10000 m3/s，且有继续上涨趋势，首先运用老湖区；当老湖区分洪能力小于黄河要求分洪流量或洪量时，新湖区投入运用。

1.2.2 东平湖分洪几率及新湖运用几率分析［3］

经分析，小浪底水库正常运用后，东平湖滞洪区蓄滞黄河洪水的分洪几率为近30 年一遇，老湖防御大汶河洪水标准为近10 年一遇。新湖的运用几率视黄河和汶河来水情况定：二级湖堤的设计标准是防御大清河10 年一遇洪水，因此新湖区滞蓄大清河洪水的运用几率为10 年一遇；滞蓄黄河洪水时，当黄河、大清河洪水遭遇，如遭遇汶河10 年一遇洪水，则需要新湖区滞蓄黄河洪水的运用几率为近30 年一遇；如遭遇汶河5 年一遇洪水，则需要新湖区滞蓄黄河洪水的运用几率约为80 年一遇。

1.2.3 贯孟堤扩建工程对东平湖运用影响分析

各典型百年一遇洪水条件下，孟堤扩建工程对东平湖运用影响计算结果如表2。可见，不考虑汶河来水，贯孟堤扩建工程实施后，东平湖滞洪区分洪几率略有提前，百年一遇洪水东平湖最大分洪量增加0.89 亿～1.22 亿m3，分洪时机提前1～3 h。

表2 各典型百年一遇洪水条件下贯孟堤扩建方案对东平湖运用影响

根据现有东平湖运用方式，不考虑汶河来水，孙口流量超过13500 m3/s 时启用新湖区，对应洪水量级略超百年一遇洪水。贯孟堤扩建方案按百年一遇标准建设，发生百年一遇洪水时，孙口最大流量为13354.3 m3/s，不考虑汶河来水情况下，不启用新湖区。

2 贯孟堤扩建工程防洪影响消减措施分析

从防洪影响分析结果来看，贯孟堤扩建工程主要影响百年一遇“下大洪水”的演进过程。本研究考虑通过压减小浪底水库洪峰段下泄最小流量，从而减小高村～孙口河段洪峰流量和东平湖分洪量的方式，消除贯孟堤扩建工程带来的防洪影响。

选取1954，1958，1982 年典型百年一遇设计洪水过程进行调洪演算，外包值结果如表3。

表3 小浪底水库不同最小下泄流量方案下游洪水特征值统计

经计算，对于千年、万年一遇洪水，洪峰段小浪底最小下泄流量0 m3/s 时，水库库水位分别为271.76，274.89 m，不超设计、校核洪水位，不影响水库自身防洪安全。

当发生百年一遇洪水，小浪底水库洪峰段最小下泄400～200 m3/s 流量时，与小浪底现状运用方式相比，小浪底水库多拦蓄0.95 亿～1.27 亿m3，水位抬升0.44～0.58 m，高村～孙口河段洪峰流量减小783 ～938 m3/s，孙口超万洪量减少1.29 亿～1.49 亿m3。

综合上述分析，当发生百年一遇洪水时，通过将小浪底洪峰段下泄流量从1000 m3/s 调整至200 ～400 m3/s，即可消除贯孟堤改扩建工程防洪影响，同时不影响小浪底水库自身防洪安全。

3 结语

（1）现状设计洪水条件下，贯孟堤扩建工程的建设将在一定程度增加工程下游至孙口段洪峰流量和洪峰水位。

（2）现状设计洪水条件下，贯孟堤扩建工程的建设对东平湖运用有一定影响，表现在分洪几率略有提前，同量级洪水淹没东平湖淹没水深加大。

（3）可通过将小浪底洪峰段下泄流量从1000 m3/s调整至200～400 m3/s 的方式消除贯孟堤扩建工程防洪影响，且不影响水库自身防洪安全。

（4）总体来看，贯孟堤扩建工程按百年一遇标准设计，当发生百年一遇洪水时，对防洪影响最大，主要表现在增大下游洪峰流量，工程出险几率增加，同量级洪水淹没东平湖淹没水深加大，总体上工程对黄河防洪影响较小且可控，可通过相应非工程措施消除因工程建设对黄河下游排洪能力的不利影响。