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2015年河南黄河河道排洪能力分析
发布时间:2015-5-15 15:45:19    点击:2449次

 

2015年河南黄河河道排洪能力分析

 

为切实做好2015年河南黄河防汛工作,省防指黄河防办结合2014年黄河水情及黄河河道冲淤变化情况,对2015年我省黄河河道排洪能力进行了分析,预估了各级洪水的演进情况,现分述如下:

一、2014年水情概述

全年水情

据实时水情资料统计,2014112月进入下游(小浪底、黑石关、武陟三站之和,下同)的水量为241.46亿m3,全年进入下游的沙量为0.26亿t,我省末端的孙口水文站年径流量为192.77亿m3,沙量为0.331亿t,详见表1-1

表1-1     2014年下游水文站水沙量统计

站名

汛期

汛期占年(%

水量
(亿m3

沙量
(亿t

水量
(亿m3

沙量
(亿t

水量

沙量

小浪底

227.64

0.260

63.95

0.259

28

100

黑石关

10.42

0.002

7.05

0.002

68

武陟

3.40

0.002

2.74

0.002

81

100

++

241.46

0.26

73.74

0.26

31

100

花园口

225.02

0.230

73.35

0.202

33

88

夹河滩

215.04

0.254

69.16

0.206

32

81

高村

200.96

0.336

65.48

0.258

33

77

孙口

192.77

0.331

63.13

0.265

33

80

 

(二)引水引沙

2014112月黄河河南段引水量45.43968亿m3,引沙量808.6t;汛期引水量13.2175亿m3详见表1-2

表1-2          2014年河南黄河引水引沙量统计表

 

 

  期(710月)

引水量   (亿m3)

占全省(%)

引沙量(万t

占全省(%)

引水量   (亿m3)

占全省(%)

引沙量(万t

占全省(%)

花园口以上

5.2012

11.46%

55.68

6.89%

2.0115

15.22%

71.71

17.14%

 

花园口~夹河滩

11.7409

25.86%

156.53

19.36%

4.4199

33.44%

121.90

29.14%

 

夹河滩~高村

17.473

38.49%

304.35

37.64%

4.578

34.64%

136.63

32.66%

 

高村~

孙口

10.247

22.57%

272.29

33.67%

1.821

13.78%

71.88

17.18%

 

孙口以下

0.735

1.62%

19.75

2.44%

0.387

2.92%

16.21

3.87%

合计

45.3968

100.00%

808.60

100.00%

13.2175

100.00%

418.34

100.00%

(三)调水调沙

2014年黄河调水调沙自6298时开始,至7100时水库调度结束,黄河进行了第十六次调水调沙生产运行,历时12天。本次调水调沙通过科学调控万家寨、三门峡、小浪底水库的泄流时间和流量,以期进一步扩大黄河下游主槽的过流能力,同时探索水库、河道泥沙联合调度方式,兼顾下游引水渠道拉沙的需要;继续实施小浪底水库人工塑造异重流,减少库区泥沙淤积,进一步深化对河道、水库水沙运动规律的认识。调水调沙期间黄河下游花园口及以下各断面通过了33503990m3/s的流量,下游无漫滩、无生产堤偎水现象发生,调水调沙各项工作进展顺利。调水调沙水情灾情组主要负责水情采集和水情分析,监视水库干支流水文站和水位站的水情信息。

(一)水情

1、水库调度过程

6月29日~7月424时,为小浪底水库清水下泄阶段。小浪底与西霞院水库联合调度,最大下泄流量3850m3/s,花园口站最大流量3990m3/s,下游河道流量一般在2000~3990m3/s,小浪底水库于735时库水位降至汛限水位230m以下。自750时开始,小浪底水库转入人工塑造异重流排沙阶段。三门峡水库于750时起,分别按2600、3000、4000m3/s各泄流四小时,7512时起,按5000m3/s空泄直至敞泄。小浪底水库自7510时起,开启一条排沙洞,出库流量按1600m3/s下泄,51110分开启另外两条排沙洞,1130分关闭,788时起,开启三条排沙洞,出库流量2100m3/s790时,出库流量按1000m3/s7100时,调水调沙结束。

2、水情概况

6月29日开始,我省各险工(控导)工程的水位陆续上涨,至72日,孙口水位站水位开始起涨,3日,水位涨幅达到1m左右,标志本次调水调沙初期水头已出河南省界。

经万家寨、三门峡等水库联合调度,751050分在距小浪底大坝11.8kmHH09断面附近监测到异重流潜入点,潜入点水深5.3m,异重流厚度0.8m,流速0.60m/s1420分在距小浪底大坝1.3kmHH01断面监测到异重流,水深36.6m,异重流厚度2.1m,流速0.70m/s1520分左或小浪底水库异重流排沙出库。截止20时已实测异重流14次,测验垂线49条,流速测点331个,含沙量测点201个,监测到了异重流从产生到出库的演进过程。

根据实时水情资料计算,调水调沙期间,三门峡水库排沙5270.05t,小浪底水库排沙2363.70万t。我省黄河下游无漫滩、生产堤偎水现象发生,调水调沙各项工作整体进展顺利。

截至7100时,2014年汛前调水调沙水库调度阶段工作结束,各水库已相继转入正常防汛运用。

7月11日8时,孙口站流量已下降到1530m3/s,调水调沙控泄流量已顺利通过河南段。

3、水沙过程

在本次调水调沙期间,小浪底站最大流量3850m3/s,花园口站最大流量3990m3/s,夹河滩站最大流量3760m3/s,高村站最大流量3490m3/s,孙口站3360m3/s,详见下表。


1-3         2014年调水调沙洪水特征值统计表

 

最大流量
(m³/s)

相应时间

相应水位
m

最大含沙量
(kg/m³)

相应时间

小浪底

3850

2014/7/1 12:48

136.78

69.4

2014/7/6 5:00

花园口

3990

2014/7/2 22:00

91.97

22.2

2014/7/7 17:36

夹河滩

3760

2014/7/3 16:42

75.19

25.3

2014/7/8 20:00

高村

3490

2014/7/4 20:00

61.41

22.5

2014/7/10 14:00

孙口

3360

2014/7/5 7:00

47.52

21.8

2014/7/11 2:00

2014年调水调沙各水文站流量过程线含沙量过程线分别见图1、图2


1  2014年调水调沙各水文站流量过程线

2  2014年调水调沙各水文站含沙量过程线

4、径流量、输沙量及冲淤计算

1-4    2014年汛前黄河调水调沙期下游河道冲淤量计算

水文站

开始时间

结束时间

水量

108m3

输沙量

104t

断面间

引沙量

104t

断面间

冲淤量

104t

小浪底

2014-6-29 8:00

2014-7-9 0:00

23.15

2588

 

 

黑石关

2014-6-29 8:00

2014-7-9 0:00

0.22

0

 

 

 

2014-6-29 8:00

2014-7-9 0:00

0.02

0

 

 

小黑武

2014-6-29 8:00

2014-7-9 0:00

23.39

2588

 

 

花园口

2014-6-30 8:00

2014-7-10 14:00

25.57

1678

38

872

夹河滩

2014-7-1 2:00

2014-7-11 14:00

24.91

1742

14

-79

 

2014-7-1 20:00

2014-7-12 10:00

22.77

1888

46

-192

 

2014-7-2 12:00

2014-7-13 8:00

22.03

1873

43

-28

由上表根据输沙率法分析计算,花园口以上区间淤积872t

二、2014年河南河道冲淤变化

(一)输沙率法计算结果

20141月至12月,黄河下游河南河段主河槽继续冲刷。据输沙率测验结果显示,孙口以上河段共冲刷泥沙0.35166亿t,其中小浪至花园口冲刷0.05067亿t,花园口-夹河滩冲刷0.08325亿t,夹河滩-高村冲刷0.19934亿t,高村-孙口冲刷0.01043亿t,孙口以下冲刷0.001975亿t。各河段冲淤量见表2-1

2-1   2014年河南黄河河道冲淤量表(输沙率法)

 

年输沙量(亿t

区间引沙(亿t

河段冲淤量(亿t

进入下游(小浪底)

0.2638

0.005568

-0.050668

花园口

0.3089

 

0.015653

 

-0.089253

夹河滩

0.3825

 

0.030435

 

-0.199335

高村

0.5514

 

0.027229

 

-0.010429

孙口

0.5346

0.001975

-0.001975

合计

 

0.08086

-0.35166

(二)河道大断面测量计算结果

根据黄河下游河道201310月、20144月和201410月三次统测大断面资料,计算分析了2014年非汛期和汛期各河段的冲淤量,结果见表2-2。从冲淤的沿程分布看,高村以上河道冲刷,高村~孙口河段接近冲淤平衡;汛期西霞院~花园口河道淤积。

2-2     运用年下游河道断面法冲淤量计算成果  单位:亿m³

断面区间

非汛期

汛期

运用年

2013.102014.4

2014.42014.10

2013.102014.10

西霞院~花园口

-0.353

0.132

-0.221

花园口~夹河滩

-0.195

-0.175

-0.37

夹河滩~高村

-0.137

-0.001

-0.138

高村~孙口

-0.011

-0.114

-0.125

(三)2014年洪水与2013年洪水水位比较

2014年调水调沙洪水涨水期的3000 m3/s水位,与上年同期(即2013年调水调沙洪水)相比,得到水位变化,详见表2-3。除了花园口和青庄的同流量水位是抬升的外,其余断面的同流量水位均是降低的,其中花园口以上河段水位降低较少,高村~杨集河段水位降幅较少,孙口以下河段大多数断面普遍降低。

2014年汛初和2013年汛初相比,花园口以上河段的同流量水位降幅不大,铁谢~桃花峪河段的水位降幅只有0.030.09m;花园口的3000 m3/s水位抬升了0.21m,但该站4000m3/s的水位和上年相比基本持平;柳园口和夹河滩3000m3/s水位分别降低了0.27m0.22m;青庄3000 m3/s流量水位抬升了0.21m,但该断面更大流量水位是降低的;国那里和石洼的3000 m3/s水位降幅最大,分别为0.37m0.45m


3-1    2013年和2014年实测3000m3/s水位及其变化

控制站
序号

站名

实测

水位变化

说明

2013年

2014年

1

铁谢

116.16

116.07

-0.09

 

2

裴峪

108.42

108.39

-0.03

 

 

枣树沟

98.89

98.84

-0.05

官庄峪上游附近

3

官庄峪

 

 

 

 

4

沁河口

 

 

 

 

5

秦厂

 

 

 

 

 

桃花峪

95.37

95.3

-0.07

秦厂下游附近

6

花园口

91.67

91.88

0.21

 

7

柳园口

79.57

79.3

-0.27

 

8

夹河滩

75.12

74.9

-0.22

 

9

石头庄

 

 

 

 

10

青庄

61.84

62.05

0.21

更大流量水位是降低的

11

高村

61.31

61.24

-0.07

 

12

苏泗庄

57.73

57.75

0.02

 

13

邢庙

53.01

 

 

 

14

杨集

49.59

49.54

-0.05

 

15

孙口

47.28

47.1

-0.18

 

16

国那里

45.42

45.05

-0.37

 

17

石洼

45.00

44.55

-0.45

 

18

张庄闸

43.58

 

 

 

三、2015年河南黄河河道排洪能力预估

(一)小浪底水库调洪运用方式及调洪演算结果

小浪底水库调洪运用方式分上大洪水下大洪水两种情况。对上大洪水,水库首先按敞泄滞洪运用,如果预报花园口站洪水流量将达10000 m3/s,按控制花园口10000 m3/s运用。对下大洪水,水库首先按敞泄运用,如果预报花园口站洪水流量将达10000 m3/s,按控制花园口10000 m3/s运用,如果预报小花间洪水流量大于10000 m3/s,小浪底水库关闭所有泄水孔,直到小花间洪水流量回落到10000 m3/s以下,然后按控制花园口10000 m3/s泄洪。据统计,自199910月至2008年汛前,小浪底水库已淤积泥沙23.15亿m3,由此可见小浪底水库沉沙库容初期拦沙效应已经完结。

据黄河防总防洪预案提供的成果,调洪演算分别采用1933年、1954年、1958年、1982年典型洪水,计算结果如表3-1

3-1         小浪底水库防洪运用计算成果表

典型年

项目

洪水重现期(年)

5

10

20

50

100

1000

1933  型洪水

小浪底出库流量(m3/s)

7850

8340

8720

9600

9870

9850

花园口洪峰流量(m3/s)

10000

10000

10000

10000

10000

11700

1954  型洪水

小浪底出库流量(m3/s)

7470

7670

7970

8800

8580

7690

花园口洪峰流量(m3/s)

11400

12300

13000

14000

14700

19400

1958  型洪水

小浪底出库流量(m3/s)

7740

8370

8170

9010

9240

7760

花园口洪峰流量(m3/s)

11200

11700

12100

13500

15100

20200

1982  型洪水

小浪底出库流量(m3/s)

7890

8510

8880

9050

9210

8260

花园口洪峰流量(m3/s)

10800

11400

12300

13600

15900

22600

(二)控制站水位与流量关系的调整

根据2014年调水调沙期间和汛期的水位流量关系表现以及汛前汛后的大断面测量情况,对沿程各站的水位流量关系进行了调整,详见附表1

(三)花园口站各级洪水时的沿程水位预估

根据小浪底水库防洪运用计算结果和河南黄河各控制站水位流量关系,推算出2015年花园口站各级洪水的沿程水位,详见附表2

(四)平滩流量预估

从本次调水调沙期间滩岸观测分析,下游大部分河床呈继续下切趋势,河槽过流能力增大,其中铁谢至花园口河段预估平滩流量为7000m3/s左右;花园口至夹河滩河段预估平滩流量为4500-6000m3/s;夹河滩至高村河段预估平滩流量为4500-6200m3/s;高村至孙口河段预估平滩流量为4200-5500m3/s。预计花园口流量8000m3/s以上时,大部分滩区上水。


系成果表

附表1                     2015年黄河下游各控制站设计水位~流量关系成果表

流量(m³/s)

各控制站水位(大沽)

铁谢(12坝)

裴峪

官庄峪

沁河口

秦厂

花园口

柳园口

夹河滩

石头庄

3000

116.35

108.63

98.80

97.48

95.95

91.75

-0.10/79.60

-0.10/75.10

66.85

4000

116.80

109.18

99.28

97.92

96.43

92.35

-0.10/80.10

-0.10/75.74

67.40

5000

117.25

109.65

99.74

98.36

96.89

92.91

-0.07/80.63

-0.10/76.34

67.81

6000

117.63

110.02

100.12

98.76

97.30

93.42

-0.05/81.09

-0.10/76.80

68.13

7000

117.98

110.30

100.40

99.01

97.60

93.80

-0.03/81.47

-0.08/77.12

68.38

8000

118.30

110.48

100.61

99.18

97.85

94.02

-0.02/81.76

-0.06/77.40

68.58

9000

118.57

110.63

100.77

99.33

98.05

94.19

-0.01/81.98

-0.04/77.65

68.74

10000

118.81

110.74

100.90

99.45

98.20

94.30

82.16

-0.04/77.83

68.89

11000

119.02

110.84

101.00

99.57

98.32

94.40

82.29

-0.03/77.99

69.03

12000

119.20

110.94

101.09

99.69

98.44

94.49

82.39

-0.01/78.13

69.15

15000

119.62

111.20

101.34

100.02

98.80

94.73

82.66

78.45

69.45

17000

119.85

111.36

101.51

100.23

99.03

94.87

82.84

78.64

69.62

20000

 

101.72

100.53

99.36

95.06

83.10

78.89

69.87

22000

101.86

100.73

99.58

95.17

83.25

79.03

距铁谢里程(km

0

33.42

77.82

 

89.22

109.87

176.59

200.05

254.96

左岸

大堤桩号

清凤岭

无堤

56+500

67+000

77+550

97+100

164+000

188+580

17+000

堤顶高程(m黄海)

 

 

104.73

 

104.57

98.29

87.01

82.35

73.07

右岸

大堤桩号

4+800

邙山

邙山

邙山

邙山

12+750

85+800

112+900

172+300

堤顶高程(m黄海)

 

 

 

 

 

98.32

86.84

81.35

73.28

大沽减黄海的差值(m

1.187

1.187

1.187

1.187

1.188

1.195

1.21

1.221

 


附表1                       2015年黄河下游各控制站设计水位~流量关系成果

流量(m³/s)

各控制站水位(大沽)

青庄

高村

苏泗庄

邢庙

杨集

孙口

国那里

石洼

张庄闸

3000

62.09

61.34

57.75

53.00

49.70

47.54

-0.10/45.45

-0.20/44.95

43.99

4000

62.77

62.02

58.50

53.74

50.60

48.44

-0.09/46.38

-0.15/45.93

44.83

5000

63.43

62.69

59.17

54.42

51.31

49.04

-0.07/47.08

-0.15/46.63

45.62

6000

63.94

63.16

59.69

54.88

51.88

49.46

-0.05/47.54

-0.10/47.24

46.24

7000

64.26

63.52

60.00

55.18

52.27

49.76

47.93

-0.10/47.58

46.72

8000

64.50

63.75

60.19

55.40

52.55

50.04

48.20

-0.08/47.91

47.10

9000

64.72

63.95

60.33

55.57

52.76

50.29

48.43

-0.02/48.24

47.46

10000

64.88

64.09

60.43

55.72

52.93

50.54

48.66

48.49

47.80

11000

65.02

64.22

60.53

55.86

53.09

50.75

48.89

48.72

48.14

12000

65.14

64.34

60.63

55.99

53.24

50.96

49.11

48.94

48.47

15000

65.45

64.65

60.93

56.38

53.68

51.52

49.74

49.57

17000

65.65

64.86

61.13

56.62

53.96

51.85

50.16

49.99

20000

65.92

65.15

61.43

56.95

 

52.34

 

 

22000

距铁谢里程(km

285.36

290.03

320.74

360.09

388.96

413.46

428.20

429.26

445.19

左岸

大堤桩号

49+400

55+000

80+844

124+200

 

163+950

179+000

 

193+500

堤顶高程(m黄海)

68.47

67.36

64.66

59.19

 

53.75

 

 

50.10

右岸

大堤桩号

 

207+900

240+100

272+965

300+710

326+925

337+602

338+125

堤顶高程(m黄海)

 

67.78

64.24

59.63

55.64

53.15

52.90

52.47

 

大沽减黄海的差值(m

1.237

1.262

1.367

1.439

1.266

1.769

1.425

1.425

1.404

 


附表2                2015年河南黄河河道排洪能力计算成果表

控制站名

大沽减黄海的差值(m

大堤桩号

花园口站为下列流量时各控制站水位(m·大沽)

左岸

右岸

4000

6000

8000

10000

15000

20000

22000

铁谢(12坝)

1.187

清凤岭

4+800

116.8

117.63

118.3

118.81

119.62

119.62

119.62

裴峪

1.187

无堤

邙山

109.18

110.02

110.48

110.74

111.2

111.2

111.2

官庄峪

1.187

56+500

邙山

99.28

100.12

100.61

100.90

101.34

101.72

101.86

沁河口

1.187

67+000

邙山

97.92

98.76

99.18

99.45

100.02

100.53

100.73

秦厂

1.187

77+550

邙山

96.43

97.3

97.85

98.20

98.8

99.36

99.58

花园口

1.188

97+100

12+750

92.35

93.42

94.02

94.30

94.73

95.06

95.17

赵口

1.188

120+000

42+700

87.99

89.17

89.80

90.12

90.58

90.94

91.07

柳园口

1.195

164+000

85+800

79.64

81.04

81.72

82.13

82.64

83.07

83.22

夹河滩

1.21

188+580

112+900

75.65

76.70

77.29

77.77

78.39

78.83

78.97

石头庄

1.221

17+000

172+300

67.26

68.02

68.49

68.80

69.36

69.77

69.90

青庄

1.237

49+400

62.55

63.69

64.34

64.75

65.32

65.77

65.90

高村

1.262

55+000

207+900

61.74

62.87

63.56

63.94

64.49

64.95

65.07

苏泗庄

1.367

80+844

240+100

58.11

59.28

59.98

60.27

60.73

61.17

61.28

连山寺

1.367

84+000

57.75

58.93

59.63

59.92

60.39

60.84

60.95

彭楼

1.367

105+500

55.36

56.53

57.21

57.54

58.08

58.57

58.68

邢庙

1.439

124+200

272+965

53.27

54.44

55.10

55.47

56.07

56.61

56.71

杨集

1.266


300+710

49.93

51.22

52.08

52.58

53.27

53.86

53.95

孙口

1.769

163+950

326+925

47.67

48.87

49.54

50.00

50.91

51.63

51.73

国那里

1.425

179+000

337+602

45.49

46.81

47.61

48.13

49.04

49.86

49.96

石洼

1.425

338+125

44.99

46.36

47.30

47.83

48.87

49.50

49.59

邵庄

1.425

186+000

44.78

46.07

46.98

47.58

48.71

49.41

49.50

张庄闸

1.404

193+500

44.02

45.29

46.31

46.99

48.35

48.92

49.01

 

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