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黄河下游防洪保护区洪水风险探析

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《黄河水利职业技术学院学报》2017年第1期

摘要:根据黄河下游现状工程及地形条件,把黄河下游防洪保护区划分为9个片区,分析了黄河洪水与保护区洪水遭遇情况,在此基础上确定了黄河下游洪水风险分析采用的洪水来源及量级;利用二维水动力学模型,分析了不同保护区洪水淹没范围;根据保护区社会经济情况,利用ArcGIS平台,分析了各保护区溃口后影响人口、淹没耕地面积等指标;提出了黄河下游溃口后的应急对策与措施。

关键词:黄河下游;保护区;洪水风险;防洪

一、基本概况

黄河下游河床高悬,以“地上悬河”之称闻名于世。人民治黄以来,经过70年坚持不懈的努力,黄河下游建成了由三门峡、小浪底、陆浑、故县、河口村水库,两岸1371km黄河大堤,东平湖及北金堤滞洪区组成的“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系,防洪标准达到近1000年一遇。对于陶城铺以上河段,按照花园口发生洪峰流量达22000m3/s(近1000年一遇)的洪水标准设防。对于陶城铺以下河段,当花园口发生30年一遇至1000年一遇洪水时,经过水库调蓄、滞洪区分洪等工程的综合作用,艾山以下河段洪峰流量均控制在11000m3/s,并以此作为该河段的设防流量。黄河下游防洪保护区涉及河南、河北、山东、安徽及江苏5个省份的110个县,南岸涉及淮河流域、沂沭泗流域及小清河流域,北岸涉及漳卫新河、马颊河、徒骇河等流域。随着黄河治理开发的不断推进以及黄河下游防洪保护区经济社会的发展,尤其是保护区内公路、铁路、河流堤防等工程的不断建设,黄河下游防洪形势、保护区内社会经济及构筑物分布发生了巨大变化。为了满足新形势下黄河治理开发的需要,开展黄河下游防洪保护区洪水风险分析工作十分必要。根据黄河下游河道特征及防洪保护区地形特点,在进行防洪保护区划分时左岸分为沁河口至封丘河段、封丘至台前河段、台前至津浦铁路桥河段、津浦铁路桥至河口河段防洪保护区4个片区;右岸分为郑州至开封河段、开封至兰考河段、兰考至东明河段、东明至东平湖河段、济南至河口河段防洪保护区5个片区。

二、洪水风险分析

1.洪水来源及量级确定

黄河下游防洪保护区洪水来源包括黄河洪水和保护区内河流洪水,其中左岸防洪保护区包括漳卫新河、马颊河、徒骇河等;右岸防洪保护区包括淮河及其支流沙颍河、涡河、浍河、沱河,南四湖水系及京杭运河,小清河等河流。根据历史洪水遭遇情况分析,黄河干流大洪水与保护区内大洪水不遭遇。由于目前黄河下游防洪标准近1000年一遇,因此在进行洪水分析时,黄河洪水选择设防标准洪水。陶城铺以上区间左岸的沁河口至封丘河段、封丘至台前河段及右岸的郑州至开封河段、开封至兰考河段、兰考至东明河段、东明至东平湖河段6个河段,防洪保护区黄河洪水量级摘要:根据黄河下游现状工程及地形条件,把黄河下游防洪保护区划分为9个片区,分析了黄河洪水与保护区洪水遭遇情况,在此基础上确定了黄河下游洪水风险分析采用的洪水来源及量级;利用二维水动力学模型,分析了不同保护区洪水淹没范围;根据保护区社会经济情况,利用ArcGIS平台,分析了各保护区溃口后影响人口、淹没耕地面积等指标;提出了黄河下游溃口后的应急对策与措施。关键词:黄河下游;保护区;洪水风险;防洪选择花园口洪峰达22000m3/s洪水量级,其余河段选择艾山站发生洪峰达11000m3/s对应的1000年一遇洪水量级。考虑到黄河下游大洪水与防洪保护区内河流大洪水不遭遇,在黄河干流洪水量级选择设防标准量级洪水时,不考虑保护区内小洪水的影响,即洪水分析主要考虑黄河干流洪水。

2.口门选择及溃口时机确定

陶城铺以上河段,溃口时机选择洪峰前一天;陶城铺以下河段,溃口时机选择口门处大河流量超10000m3/s。口门的位置对防洪保护区淹没有直接的影响,根据溃口后的淹没影响、历史溃口位置、堤防工程地质条件、河势变化情况等因素,经综合分析确定各保护区口门位置。

3.洪水演进模型构建思路

洪水演进采用二维水动力学方法,并选择MIKE模型进行洪水分析计算。陆地初始边界为干边界,河湖初始边界按照“黄河洪水不填洼,保护区内洪水不出槽”,不考虑保护区内支流水下地形,其基流水面按固结表面考虑,黄河洪水在其表面流动。模型进口边界条件为溃口口门处的分流过程,根据各个保护区的地貌特征及河流水系分布情况确定出口边界条件如下:左岸4片防洪保护区出口边界条件为渤海湾多年平均潮位;右岸郑州至开封河段、开封至兰考河段防洪保护区出口边界条件为洪泽湖出口水位流量关系,兰考至东明河段、东明至东平湖河段防洪保护区出口边界条件为骆马湖出口水位流量关系,济南至河口河段防洪保护区出口边界条件为渤海湾多年平均潮位。由于各保护区面积大,保护区内公路、铁路、桥梁、涵洞等构筑物众多,在进行模型构建时,对构筑物进行了概化处理,总体上保证概化后构筑物的过流能力保持不变。

4.洪水影响分析

根据洪水分析结果,利用ArcGIS平台,对洪水淹没影响进行了分析。经分析,黄河下游防洪保护区总面积约11.98万km2,涉及河南、河北、安徽、山东及江苏5省29个地级市110个县的1.30亿人口,耕地1.39亿亩(1亩=1/15hm2,下同),2013年经济水平下保护区内GDP为3.5万亿元。

三、溃口事件应急对策

口门以上采取“裹、拦、导、分、堵”等措施,即裹护口门两端堤防,延缓口门展宽;利用中游水库拦蓄洪水,减小进入下游的洪水流量;通过修筑挑水坝及开挖引河等措施,缓和口门流势;利用滞洪区及口门以上引黄闸分流洪水,减少进入保护区的洪量;根据水情,适时复堵口门,减少洪灾损失。口门以下保护区采取“转、排、围”等措施,即根据洪水到达时间及淹没水深,适时转移人口及财产,减少淹没损失;开启保护区河道沿线涵闸,保证河道行洪通畅,利用保护区河道及时排泄洪水,减少淹没范围及淹没历时;利用有利地形地物围村挡水,减少淹没损失。

四、结语

黄河安危事关大局,黄河下游堤防一旦溃口,淹没范围大,影响人口多,经济损失严重。溃口后,水沙齐下造成淹没区严重沙化,同时也造成河流、渠道的淤塞,对生态环境产生不利影响。因此,除采取一切必要措施,确保黄河下游防洪工程质量,科学开展防洪调度外,还应根据洪水风险分析成果和洪水风险图,针对下游堤防可能溃决的极端事件,谋划更为精细的应急方案,保证生命安全,减轻洪水灾害的影响和损失。

作者:陈卫宾1;郭晓明2;罗求实1;崔振华1 单位:1.黄河勘测规划设计有限公司,2.黄河水利科学研究院

黄河水利职业技术学院学报责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次