陳衛(wèi)賓，郭曉明，羅求實，崔振華

（1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，450003，鄭州；2.黃河水利科學(xué)研究院，450003，鄭州）

黃河下游防洪保護區(qū)洪水風(fēng)險分析

陳衛(wèi)賓1，郭曉明2，羅求實1，崔振華1

（1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，450003，鄭州；2.黃河水利科學(xué)研究院，450003，鄭州）

根據(jù)黃河下游現(xiàn)狀工程及地形條件，把黃河下游防洪保護區(qū)劃分為9個片區(qū)，分析了黃河洪水與保護區(qū)洪水遭遇情況，在此基礎(chǔ)上確定了黃河下游洪水風(fēng)險分析采用的洪水來源及量級；利用二維水動力學(xué)模型，分析了不同保護區(qū)洪水淹沒范圍；根據(jù)保護區(qū)社會經(jīng)濟情況，利用ArcGIS平臺，分析了各保護區(qū)潰口后影響人口、淹沒耕地面積等指標(biāo)；提出了黃河下游潰口后的應(yīng)急對策與措施。

黃河下游；保護區(qū)；洪水風(fēng)險；防洪

一、基本概況

黃河下游河床高懸，以“地上懸河”之稱聞名于世。人民治黃以來，經(jīng)過70年堅持不懈的努力，黃河下游建成了由三門峽、小浪底、陸渾、故縣、河口村水庫，兩岸1 371 km黃河大堤，東平湖及北金堤滯洪區(qū)組成的“上攔下排、兩岸分滯”的防洪工程體系，防洪標(biāo)準(zhǔn)達到近1 000年一遇。對于陶城鋪以上河段，按照花園口發(fā)生洪峰流量達22 000m3/s（近1 000年一遇）的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。對于陶城鋪以下河段，當(dāng)花園口發(fā)生30年一遇至1 000年一遇洪水時，經(jīng)過水庫調(diào)蓄、滯洪區(qū)分洪等工程的綜合作用，艾山以下河段洪峰流量均控制在11 000 m3/s，并以此作為該河段的設(shè)防流量。

黃河下游防洪保護區(qū)涉及河南、河北、山東、安徽及江蘇5個省份的110個縣，南岸涉及淮河流域、沂沭泗流域及小清河流域，北岸涉及漳衛(wèi)新河、馬頰河、徒駭河等流域。隨著黃河治理開發(fā)的不斷推進以及黃河下游防洪保護區(qū)經(jīng)濟社會的發(fā)展，尤其是保護區(qū)內(nèi)公路、鐵路、河流堤防等工程的不斷建設(shè)，黃河下游防洪形勢、保護區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟及構(gòu)筑物分布發(fā)生了巨大變化。為了滿足新形勢下黃河治理開發(fā)的需要，開展黃河下游防洪保護區(qū)洪水風(fēng)險分析工作十分必要。

根據(jù)黃河下游河道特征及防洪保護區(qū)地形特點，在進行防洪保護區(qū)劃分時左岸分為沁河口至封丘河段、封丘至臺前河段、臺前至津浦鐵路橋河段、津浦鐵路橋至河口河段防洪保護區(qū)4個片區(qū)；右岸分為鄭州至開封河段、開封至蘭考河段、蘭考至東明河段、東明至東平湖河段、濟南至河口河段防洪保護區(qū)5個片區(qū)。

二、洪水風(fēng)險分析

1.洪水來源及量級確定

黃河下游防洪保護區(qū)洪水來源包括黃河洪水和保護區(qū)內(nèi)河流洪水，其中左岸防洪保護區(qū)包括漳衛(wèi)新河、馬頰河、徒駭河等；右岸防洪保護區(qū)包括淮河及其支流沙潁河、渦河、澮河、沱河，南四湖水系及京杭運河，小清河等河流。根據(jù)歷史洪水遭遇情況分析，黃河干流大洪水與保護區(qū)內(nèi)大洪水不遭遇。

由于目前黃河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)近1 000年一遇，因此在進行洪水分析時，黃河洪水選擇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)洪水。陶城鋪以上區(qū)間左岸的沁河口至封丘河段、封丘至臺前河段及右岸的鄭州至開封河段、開封至蘭考河段、蘭考至東明河段、東明至東平湖河段6個河段，防洪保護區(qū)黃河洪水量級選擇花園口洪峰達22 000m3/s洪水量級，其余河段選擇艾山站發(fā)生洪峰達11 000m3/s對應(yīng)的1 000年一遇洪水量級。

考慮到黃河下游大洪水與防洪保護區(qū)內(nèi)河流大洪水不遭遇，在黃河干流洪水量級選擇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)量級洪水時，不考慮保護區(qū)內(nèi)小洪水的影響，即洪水分析主要考慮黃河干流洪水。

表1 各保護區(qū)口門設(shè)置方案

表2 黃河下游防洪保護區(qū)淹沒指標(biāo)

2.口門選擇及潰口時機確定

陶城鋪以上河段，潰口時機選擇洪峰前一天；陶城鋪以下河段，潰口時機選擇口門處大河流量超10 000m3/s。

口門的位置對防洪保護區(qū)淹沒有直接的影響，根據(jù)潰口后的淹沒影響、歷史潰口位置、堤防工程地質(zhì)條件、河勢變化情況等因素，經(jīng)綜合分析確定各保護區(qū)口門位置，詳見表1。

3.洪水演進模型構(gòu)建思路

洪水演進采用二維水動力學(xué)方法，并選擇MIKE模型進行洪水分析計算。

陸地初始邊界為干邊界，河湖初始邊界按照“黃河洪水不填洼，保護區(qū)內(nèi)洪水不出槽”，不考慮保護區(qū)內(nèi)支流水下地形，其基流水面按固結(jié)表面考慮，黃河洪水在其表面流動。

模型進口邊界條件為潰口口門處的分流過程，根據(jù)各個保護區(qū)的地貌特征及河流水系分布情況確定出口邊界條件如下：左岸4片防洪保護區(qū)出口邊界條件為渤海灣多年平均潮位；右岸鄭州至開封河段、開封至蘭考河段防洪保護區(qū)出口邊界條件為洪澤湖出口水位流量關(guān)系，蘭考至東明河段、東明至東平湖河段防洪保護區(qū)出口邊界條件為駱馬湖出口水位流量關(guān)系，濟南至河口河段防洪保護區(qū)出口邊界條件為渤海灣多年平均潮位。

由于各保護區(qū)面積大，保護區(qū)內(nèi)公路、鐵路、橋梁、涵洞等構(gòu)筑物眾多，在進行模型構(gòu)建時，對構(gòu)筑物進行了概化處理，總體上保證概化后構(gòu)筑物的過流能力保持不變。

4.洪水影響分析

根據(jù)洪水分析結(jié)果，利用ArcGIS平臺，對洪水淹沒影響進行了分析。經(jīng)分析，黃河下游防洪保護區(qū)總面積約11.98萬km2，涉及河南、河北、安徽、山東及江蘇5省29個地級市110個縣的1.30億人口，耕地1.39億畝（1畝=1/15 hm2，下同），2013年經(jīng)濟水平下保護區(qū)內(nèi)GDP為3.5萬億元。各保護區(qū)主要影響指標(biāo)見表2。

三、潰口事件應(yīng)急對策

口門以上采取“裹、攔、導(dǎo)、分、堵”等措施，即裹護口門兩端堤防，延緩口門展寬；利用中游水庫攔蓄洪水，減小進入下游的洪水流量；通過修筑挑水壩及開挖引河等措施，緩和口門流勢；利用滯洪區(qū)及口門以上引黃閘分流洪水，減少進入保護區(qū)的洪量；根據(jù)水情，適時復(fù)堵口門，減少洪災(zāi)損失。

口門以下保護區(qū)采取 “轉(zhuǎn)、排、圍”等措施，即根據(jù)洪水到達時間及淹沒水深，適時轉(zhuǎn)移人口及財產(chǎn)，減少淹沒損失；開啟保護區(qū)河道沿線涵閘，保證河道行洪通暢，利用保護區(qū)河道及時排泄洪水，減少淹沒范圍及淹沒歷時；利用有利地形地物圍村擋水，減少淹沒損失。

四、結(jié) 語

黃河安危事關(guān)大局，黃河下游堤防一旦潰口，淹沒范圍大，影響人口多，經(jīng)濟損失嚴(yán)重。潰口后，水沙齊下造成淹沒區(qū)嚴(yán)重沙化，同時也造成河流、渠道的淤塞，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。因此，除采取一切必要措施，確保黃河下游防洪工程質(zhì)量，科學(xué)開展防洪調(diào)度外，還應(yīng)根據(jù)洪水風(fēng)險分析成果和洪水風(fēng)險圖，針對下游堤防可能潰決的極端事件，謀劃更為精細的應(yīng)急方案，保證生命安全，減輕洪水災(zāi)害的影響和損失?！?/p>

責(zé)任編輯 安天杭

Flood risk analysis in protective areas in Yellow River downstream

Chen Weibin,Guo Xiaoming,Luo Qiushi,Cui Zhenhua

According to the current structures and landform in the lower reaches of the Yellow River,nine flood protection areas in Yellow River downstream are specified.Evaluation has beenmade on situation when floodwater from Yellow Rivermeets the floods in protection areas,so as to define the source and degree of floods used by flood risk map.The utilization of two-dimensional hydrodynamic model helps to define the scope of inundation in different protection areas.ARCGIS is adopted to define the indexes of influential population and inundated cultivated land after breach of embankment,on the basis of economic and social development in the region.Emergency measures are proposed for dealingwith breaches along the bank in lower reaches of the Yellow River.

Yellow River downstream;protective areas;flood risk;flood control

TV877+TV122

：B

：1000-1123（2017）05-0057-02

2016-11-14

陳衛(wèi)賓，高級工程師，主要從事水利規(guī)劃工作。

全國重點地區(qū)洪水風(fēng)險圖編制項目。