周星宇 周文治 朱學(xué)涵

一、概述

惠濟(jì)河是淮河流域豫東平原的一條主要骨干河道，發(fā)源于開封市城區(qū)，流經(jīng)開封市祥符區(qū)、杞縣、商丘市睢縣、柘城縣、周口市鹿邑縣，在安徽省兩河口匯入渦河，全長(zhǎng)181.8km，流域面積4130km2。本文研究范圍為大王廟水文站上游河段及流域。

（一）河道特性

該河段為惠濟(jì)河上游，全部位于開封市境內(nèi)。河道長(zhǎng)70km，河底比降1/4000～1/5000，大部分河段為復(fù)式斷面，河床寬40～60m，深3.5～4.0m，堤距150～300m，堤高2～3m，堤寬5～9m。

（二）水文站概況

大王廟水文站設(shè)立于1964年1月，位于杞縣裴村店鄉(xiāng)周崗村，惠濟(jì)河右岸，臨近商丘睢縣，控制流域面積1265km2，河道長(zhǎng)70km。該水文站上游主要支流有惠北泄水渠、馬家河、黃汴河、百慈溝、淤泥河等。主要觀測(cè)項(xiàng)目有:降水、水位、流量、單沙、輸沙率、蒸發(fā)、水文調(diào)查、水質(zhì)、水溫、冰情、墑情、生態(tài)流量。上游1.2km有李崗攔河閘一座，下游12km有板橋攔河閘一座，測(cè)驗(yàn)受閘啟閉影響較大。

（三）歷年洪水變化規(guī)律

自1964年以來，惠濟(jì)河年最大洪峰流量變化較大，變幅為27～313m3/s，平均為79.8m3/s。其中超過300m3/s的洪峰共發(fā)生2次，分別發(fā)生在1976年8月18日和1977年7月11日，超過200m3/s的洪峰共發(fā)生5次，均發(fā)生在1978年之前，超過150m3/s的洪峰共發(fā)生13次，均發(fā)生在1984年之前。根據(jù)大王廟水文站近50年實(shí)測(cè)洪水資料，按照《國(guó)家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》劃定的洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行頻率分析，5年一遇的一般洪水洪峰流量為159m3/s，10年一遇較大洪水洪峰流量為197m3/s，20年一遇大洪水洪峰流量為291m3/s，50年一遇特大洪水洪峰流量為312m3/s。按此標(biāo)準(zhǔn)，惠濟(jì)河自二十世紀(jì)九十年代以來沒有發(fā)生過較大洪水，2000年以來沒有發(fā)生過一般洪水，即使2021年開封市發(fā)生歷史罕見暴雨，年降雨量和最大1、3日降雨量均創(chuàng)歷史極值的情況下，惠濟(jì)河最大洪峰流量也只有112m3/s。根據(jù)1964年至2021年實(shí)測(cè)洪水資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制大王廟水文站歷年最大洪峰流量曲線如圖1。圖示可知，自七十年代以來，惠濟(jì)河汛期洪水流量明顯逐漸變小。

圖1 大王廟水文站歷年實(shí)測(cè)最大洪峰流量曲線圖

二、惠濟(jì)河汛期洪水逐漸變小的原因分析

惠濟(jì)河洪水主要由三部分組成，即開封市區(qū)生活及工業(yè)生產(chǎn)廢水、引黃灌區(qū)退水和雨水。其中生活及工業(yè)廢水常年為0.5～3m3/s。引黃灌區(qū)退水在不同發(fā)展階段變化較大，二十世紀(jì)七八十年代，惠濟(jì)河上游引黃灌區(qū)管理粗放，大水漫灌、晝灌夜排現(xiàn)象比較嚴(yán)重，引黃水退排河道年總量為1～3億m3，2000年后為0～0.5億m3，灌區(qū)退水顯著減少?；轁?jì)河流域多年平均降雨量為662.7mm，根據(jù)1964年以來大王廟雨量站實(shí)測(cè)資料，繪制歷年降雨量柱狀圖如圖2，圖示可知，惠濟(jì)河流域歷年降雨量雖然變幅較大，但整體并沒有變大或變小的趨勢(shì)。所以，就惠濟(jì)河洪水組成而言，年降雨量變化不是造成惠濟(jì)河歷年洪水逐漸變小的原因，上游引黃灌區(qū)退水減少是主要原因之一。

圖2 大王廟水文站歷年降雨量柱狀圖

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，流域內(nèi)人口增加，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值高速增長(zhǎng)，勢(shì)必增大用水需求。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，惠濟(jì)河大王廟水文站以上流域，自六十年代以來，總?cè)丝谠黾蛹s85萬人，糧食產(chǎn)量增加2～3倍，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值增加數(shù)十倍，生產(chǎn)生活用水量大幅提高，導(dǎo)致地下水資源過度開采，地下水位嚴(yán)重下降，再加上流域內(nèi)攔河蓄水工程處處節(jié)制，在水資源總量不變甚至減少的情況下，河道徑流量必然減少。

所以，盡管惠濟(jì)河流域年降雨總量沒有明顯變化，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城鄉(xiāng)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求不斷增大，加之引黃灌區(qū)退水逐漸減少，導(dǎo)致惠濟(jì)河年徑流量及汛期洪水不斷減少。

三、歷年洪水成因分析

（一）單純降雨因素造成的洪水

2000年以來，共發(fā)生兩次流量超過100m3/s的洪水。一次發(fā)生在2004年8月17日，實(shí)測(cè)洪峰流量為122m3/s；另一次發(fā)生在2021年7月23日，實(shí)測(cè)洪峰流量為113m3/s。兩年主汛期降雨量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 2021年、2004年汛期降雨量統(tǒng)計(jì)表

從這兩年主汛期實(shí)測(cè)降雨資料可知，發(fā)生最大洪峰的當(dāng)月降雨量均超過340mm，達(dá)到該流域多年平均降雨量的一半以上。2021年7月19日至21日，連續(xù)3日累計(jì)降雨量達(dá)328mm，降雨強(qiáng)度為歷史罕見，洪水徑流以超滲產(chǎn)流為主。2004年7月16日至8月16日陰雨連綿，降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)降雨量達(dá)405mm，洪水徑流主要為蓄滿產(chǎn)流。這兩次降雨產(chǎn)生的洪水，是兩種不同產(chǎn)流方式的典型事例，雖然降雨量很大，甚至為歷史罕見，但最大洪峰流量都不超過150m3/s。因此基本可以斷定，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，生產(chǎn)生活用水需求不斷加大，在現(xiàn)有水利基礎(chǔ)設(shè)施保持完整運(yùn)行通暢的情況下，除非發(fā)生更大降雨，否則惠濟(jì)河很難再出現(xiàn)超過150m3/s的洪水。

（二）降雨和引黃灌區(qū)退水疊加造成的洪水

1981—2000年，惠濟(jì)河共發(fā)生2次洪峰流量為150m3/s左右的洪水。一次發(fā)生在1984年8月13日，最大洪峰流量184m3/s；另一次發(fā)生在1992年8月12日，最大洪峰流量149m3/s。

這兩次洪水均發(fā)生在主汛期，最大洪峰形成之前的一個(gè)月內(nèi)該流域都出現(xiàn)了降雨總量超過200mm的降雨過程，3日內(nèi)發(fā)生了50～100mm的降雨。降雨是兩次洪峰形成的主要原因之一。另外，引黃灌區(qū)退水也是主要原因。

八十年代，河南省沿黃地市普遍開展引黃放淤改土工作，利用引黃工程大量引用汛期高含沙黃河水改良土壤，取得了非常大的成效。同時(shí)，放淤改土后的退水排入河道加大了河流流量。根據(jù)大王廟水文年鑒記載，1984年惠濟(jì)河全年徑流量為2.79億m3，上游引黃退水為3.70億m3，降雨徑流和引黃退水疊加造成了1984年8月13日的最大洪峰。

1992年8月12日惠濟(jì)河洪水的成因與1984年類似，只是當(dāng)年退入河道內(nèi)的黃河水不是放淤改土退水，而是上游引黃灌區(qū)承擔(dān)汛期黃河分洪任務(wù)的退水。

進(jìn)入本世紀(jì)以來，隨著黃河小浪底水利樞紐投入運(yùn)行和大規(guī)模引黃放淤改土任務(wù)結(jié)束，引黃退水排入惠濟(jì)河的水量越來越少，近十年來都在0.5億m3以下。因此，降雨徑流和引黃退水疊加形成大洪水的情況幾乎不會(huì)再發(fā)生。

（三）綜合因素造成的特大洪水

自1964年大王廟水文站建站以來，惠濟(jì)河共出現(xiàn)5次洪峰流量超過200m3/s的洪水，均發(fā)生在七十年代，特別是1976年和1977年連續(xù)兩年發(fā)生洪峰流量超過300m3/s的特大洪水?？偨Y(jié)這兩次特大洪水形成的原因，可歸納為三個(gè)方面。

一是降雨原因。1976年8月18日出現(xiàn)306m3/s洪峰的前一日，流域內(nèi)普降大到暴雨，平均降雨量約100mm，最大點(diǎn)雨量達(dá)254mm。1977年7月11日出現(xiàn)313m3/s洪峰之前，流域內(nèi)一日平均降雨量達(dá)173.2mm，三日平均降雨量達(dá)224.6mm。大暴雨是造成特大洪水的根本原因。

二是引黃退水原因。流域內(nèi)引黃灌溉和放淤改土造成地下水位抬升，提高了降雨產(chǎn)流率。七十年代，流域內(nèi)新建趙口、柳園口兩個(gè)引黃灌區(qū)，引黃灌溉工作在六十年代后期暫停后開始恢復(fù)，地下水補(bǔ)給充分，地下水位始終維持在較高水平，降雨產(chǎn)生徑流的時(shí)間縮短，徑流量也得到了大幅提升。另外，引黃灌區(qū)退水及汛期引黃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，水利工程毀損不健全，河道瀉水不暢，田野積澇嚴(yán)重，降雨徑流極易形成積聚洪水。1977年之前，惠濟(jì)河從上至下170多公里基本上沒有進(jìn)行過系統(tǒng)治理。各級(jí)排水河道不通暢，導(dǎo)致逢雨必澇，積澇成洪，如遇較大降雨，就會(huì)在河道內(nèi)形成較大積水。河道高水位，寬水面，大水體，下游一旦暢通或潰決（注：八十年代之前惠濟(jì)河經(jīng)常發(fā)生堤防潰決），就會(huì)形成特大洪峰。

四、惠濟(jì)河洪水變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

由于惠濟(jì)河在七十年代連續(xù)發(fā)生大洪水，河水漫溢堤防潰決的情況經(jīng)常發(fā)生，給當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大損失。1977年和1978年，河南省組織豫東有關(guān)地市對(duì)惠濟(jì)河進(jìn)行了大規(guī)模統(tǒng)一疏浚治理，河道行洪能力得到大幅提升，防洪流量達(dá)550m3/s。之后，國(guó)家逐步加大水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入，各級(jí)各類水利工程不斷改造完善，流域內(nèi)降雨徑流排泄通暢，近二十年來沒有再發(fā)生過大面積積澇和骨干排水河道堵塞的情況。

根據(jù)前述對(duì)歷年洪水成因的分析，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，水資源需求不斷加大，惠濟(jì)河洪水逐漸變小的趨勢(shì)仍會(huì)繼續(xù)。由于惠濟(jì)河不再承擔(dān)汛期黃河分洪任務(wù)，流域內(nèi)也不會(huì)再出現(xiàn)大量引黃灌區(qū)退水入河的情況，惠濟(jì)河形成歷年大洪水的條件不再具備。鑒于2021年7月流域內(nèi)普降歷史罕見暴雨，造成惠濟(jì)河最大洪峰流量為113m3/s。因此可以預(yù)測(cè)，只要惠濟(jì)河保持良好運(yùn)行狀態(tài)，不出現(xiàn)人為節(jié)制洪水的情況，則惠濟(jì)河不會(huì)再發(fā)生超過150m3/s的洪水■