黃河下游防洪保護(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)探析范文

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《黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》2017年第1期

摘要：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(hù)區(qū)劃分為9個片區(qū)，分析了黃河洪水與保護(hù)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(xiǎn)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(hù)區(qū)洪水淹沒范圍；根據(jù)保護(hù)區(qū)社會經(jīng)濟(jì)情況，利用ArcGIS平臺，分析了各保護(hù)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。

關(guān)鍵詞：黃河下游；保護(hù)區(qū)；洪水風(fēng)險(xiǎn)；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(jiān)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1371km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(dá)到近1000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(dá)22000m3/s（近1000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1000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11000m3/s，并以此作為該河段的設(shè)防流量。黃河下游防洪保護(hù)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(jìn)以及黃河下游防洪保護(hù)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，尤其是保護(hù)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(hù)區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)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(hù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析工作十分必要。根據(jù)黃河下游河道特征及防洪保護(hù)區(qū)地形特點(diǎn)，在進(jìn)行防洪保護(hù)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(hù)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(jì)南至河口河段防洪保護(hù)區(qū)5個片區(qū)。

二、洪水風(fēng)險(xiǎn)分析

1.洪水來源及量級確定

黃河下游防洪保護(hù)區(qū)洪水來源包括黃河洪水和保護(hù)區(qū)內(nèi)河流洪水，其中左岸防洪保護(hù)區(qū)包括漳衛(wèi)新河、馬頰河、徒駭河等；右岸防洪保護(hù)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(yùn)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(hù)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1000年一遇，因此在進(jìn)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(hù)區(qū)黃河洪水量級摘要：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(hù)區(qū)劃分為9個片區(qū)，分析了黃河洪水與保護(hù)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(xiǎn)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(hù)區(qū)洪水淹沒范圍；根據(jù)保護(hù)區(qū)社會經(jīng)濟(jì)情況，利用ArcGIS平臺，分析了各保護(hù)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。關(guān)鍵詞：黃河下游；保護(hù)區(qū)；洪水風(fēng)險(xiǎn)；防洪選擇花園口洪峰達(dá)22000m3/s洪水量級，其余河段選擇艾山站發(fā)生洪峰達(dá)11000m3/s對應(yīng)的1000年一遇洪水量級。考慮到黃河下游大洪水與防洪保護(hù)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(hù)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。

2.口門選擇及潰口時機(jī)確定

陶城鋪以上河段，潰口時機(jī)選擇洪峰前一天；陶城鋪以下河段，潰口時機(jī)選擇口門處大河流量超10000m3/s。口門的位置對防洪保護(hù)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(hù)區(qū)口門位置。

3.洪水演進(jìn)模型構(gòu)建思路

洪水演進(jìn)采用二維水動力學(xué)方法，并選擇MIKE模型進(jìn)行洪水分析計(jì)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(hù)區(qū)內(nèi)洪水不出槽”，不考慮保護(hù)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(jìn)口邊界條件為潰口口門處的分流過程，根據(jù)各個保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)區(qū)出口邊界條件為駱馬湖出口水位流量關(guān)系，濟(jì)南至河口河段防洪保護(hù)區(qū)出口邊界條件為渤海灣多年平均潮位。由于各保護(hù)區(qū)面積大，保護(hù)區(qū)內(nèi)公路、鐵路、橋梁、涵洞等構(gòu)筑物眾多，在進(jìn)行模型構(gòu)建時，對構(gòu)筑物進(jìn)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(jìn)行了分析。經(jīng)分析，黃河下游防洪保護(hù)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=1/15hm2，下同），2013年經(jīng)濟(jì)水平下保護(hù)區(qū)內(nèi)GDP為3.5萬億元。

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(hù)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(jìn)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(jìn)入保護(hù)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(hù)區(qū)采取“轉(zhuǎn)、排、圍”等措施，即根據(jù)洪水到達(dá)時間及淹沒水深，適時轉(zhuǎn)移人口及財(cái)產(chǎn)，減少淹沒損失；開啟保護(hù)區(qū)河道沿線涵閘，保證河道行洪通暢，利用保護(hù)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(jì)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(xiǎn)分析成果和洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，針對下游堤防可能潰決的極端事件，謀劃更為精細(xì)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。

作者：陳衛(wèi)賓1;郭曉明2;羅求實(shí)1;崔振華1 單位：1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，2.黃河水利科學(xué)研究院