第26卷第1期2004年1月人 民 黄 河Y EL LO W RI VERVol.26,No.1Jan.,2004水文泥沙!2003年秋汛期黄河下游洪水特性分析蒋昕晖,陶 新,刘龙庆,孙文娟(黄河水利委员会水文局,河南郑州 450004)摘 要:受中游洪水、调水调沙试验及后期防洪调度运用影响,黄河下游干流各站于2003年8月28日至10月31日期间先后产生了3次持续洪水过程。
整个洪水过程中,花园口以下各站的同流量水位、各河段的传播时间均比2002年调水调沙期洪水偏小,河道行洪能力也较2002年有了一定程度的恢复。
关 键 词:调水调沙;洪水特性;秋汛;黄河下游;2003年中图分类号:P333 文献标识码:B 文章编号:1000-1379(2004)01-0020-022003年9月6日~10月26日,黄委利用中游渭河、洛河及沁河洪水,通过三门峡、小浪底、陆浑、故县四库联合调节,成功地进行了黄河第二次调水调沙试验和防洪调度运用。
与2002年黄河首次调水调沙试验不同的是,2003年的调水调沙是利用渭河持续洪水和伊河、洛河、沁河(简称伊洛沁河)洪水进行流量、含沙量的∀对接#,同时,还借助异重流排沙和浑水水库排沙,达到了小浪底水库拦粗排细以利于下游输沙入海的目的,下游河道行洪能力得到了一定程度的恢复。
此前,黄河下游受8月28日~9月6日伊洛沁河洪水影响,也产生了一次洪水过程。
黄河下游自8月28日~11月6日先后产生的3次连续洪水过程中,花园口站水量117.9亿m3,输沙量1.673亿t;利津站水量118.0亿m3,输沙量2.766亿t。
小浪底∃利津河段总冲刷泥沙1.531亿t,见表1。
表1 2003年黄河下游洪水水沙量统计站 名起讫时间水 量/亿m3输沙量/亿t冲淤量/亿t小浪底08-25~10-2972.96 1.189花园口08-26~10-30117.9 1.6730.438夹河滩08-27~10-31133.3 2.0770.404高 村08-28~11-01117.9 1.892-0.185孙 口08-29~11-02117.3 2.2780.386艾 山08-31~11-04125.6 2.6000.322泺 口09-01~11-05119.7 2.317-0.283利 津09-02~11-06118.0 2.7660.449合 计 1.531注:小花河段冲淤量指花园口与小浪底、黑石关、武陟之间的差值。
1 洪水来源与组成1.1 伊洛沁河洪水受伊洛沁河洪水影响,黄河下游花园口以下各站自8月26日~9月6日产生了一次洪水过程,其中:花园口站最大流量2780m3/s,最高水位93.44m,最大含沙量10.4kg/m3;高村站最大流量2670m3/s,最高水位63.65m,最大含沙量17.3kg/m3;利津站最大流量2450m3/s,最高水位13.83m,最大含沙量27.0kg/m3。
1.2 黄河第二次调水调沙期洪水黄河防总继2002年首次调水调沙试验后,于9月6日8时至9月18日20时进行了第二次调水调沙运用,小浪底水库最大下泄流量2340m3/s,最大含沙量156kg/m3;洛河黑石关站洪峰流量1390m3/s。
受此影响,黄河花园口以下各站于9月6~23日产生了一次持续洪水过程,其中,花园口站最大流量2720m3/s,最高水位93.18m,最大含沙量87.8kg/m3;高村站最大流量2720 m3/s,最高水位63.51m,最大含沙量85.6kg/m3;利津站最大流量2740m3/s,最高水位13.91m,最大含沙量80.1kg/m3。
1.3 防洪调度运用期洪水9月24日~10月26日,黄河防总在黄河中游来水较大的情况下,应用小浪底、陆浑、故县三座水库进行了防洪调度运用。
期间,小浪底水库最大下泄流量2540m3/s,最大含沙量46.8kg/m3;洛河黑石关站洪峰流量1420m3/s,沁河武陟站洪峰流量901m3/s。
受此影响,黄河下游花园口以下各站于9月24日~11月2日产生了一次持续洪水过程,其中,花园口站最大流量2760m3/s,最高水位93.09m,最大含沙量23.6kg/m3;高村站最大流量2930m3/s,最高水位63.32m,最大含沙量17.8kg/m3;利津站最大流量2870m3/s,最高水位13.86m,最大含沙量30.9kg/m3。
2 洪水特性2.1 洪水持续时间长、量级稳定、水量较大此次黄河下游花园口以下洪水持续时间较长,且量级稳定。
其中,花园口站2300m3/s以上流量持续时间约45天,洪收稿日期:2003-12-15作者简介:蒋昕晖(1972-),男,江苏常州人,工程师。
水期最小流量866m3/s,总水量117.9亿m3(考虑小浪底水库蓄水影响,洪水期花园口站总水量176.7亿m3,超过该站1990以来汛期最大水量);利津站2300m3/s以上流量持续时间约33天,洪水期最小流量1030m3/s,总水量118.0亿m3。
洪水持续时间之长、水量之大均为近年来所罕见。
2.2 黄河下游河道冲刷明显整个洪水期小浪底站输沙量1.189亿t,花园口站输沙量1.673亿t,利津站输沙量2.766亿t。
除夹河滩∃高村以及艾山∃泺口河段微淤外,黄河下游其余河段普遍冲刷。
不计区间引沙,花园口∃利津河段总冲刷泥沙1.093亿t。
2.3 洪水传播时间接近20世纪90年代平均传播时间由于2003年第二次调水调沙期间黄河下游夹河滩以下洪水传播时间受生产堤决口与破口分流影响较大,因此只对黄河下游前两次洪水过程的传播时间进行分析。
以黄河第二次调水调沙期各站最大流量统计,花园口∃利津河段洪水传播时间115h,其中,花园口∃孙口75h,孙口以下40h,与调水调沙前伊洛沁河洪水在下游的传播时间102h 相近,稍长于20世纪90年代同量级洪水平均传播时间85h,而较2002年调水调沙期洪水传播时间313h大大缩短。
2003年调水调沙期洪水与2002年洪水相似,不同于自然洪水,若用最大流量出现时间来计算洪水传播时间,则较难反映真实的洪水演进情况。
故对本次洪水过程中2500m3/s量级的洪水传播时间进行统计分析,花园口∃利津洪水传播时间101h,比2002年调水调沙期同量级洪水传播时间缩短36h。
洪水传播时间缩短的主要原因:一是黄河下游河道在2002年调水调沙后发生了不同程度的冲刷,平滩流量增加,河道行洪能力有所增大;二是下游河道经前期洪水冲刷,河道边界条件较洪水前有所改善;三是前期下游河道未发生大漫滩现象,减轻了由滩槽水量交换引起的传播时间延长等因素影响。
2.4 水位低于2002年调水调沙期洪水本次持续洪水期,花园口以下各站洪水位与2002年洪水位相比,除泺口、利津站分别高于2002年0.02m和0.11m 外,其余各站均低于2002年洪水位,但夹河滩∃艾山河段洪水位仍高于2003年警戒水位0.09~0.45m。
黄河下游各水文站同流量水位与2002年相比偏低0.11~0.34m,且本次洪水前后各站同流量水位降低0.10~0.96m(见表2)。
表2 黄河下游主要水文站同流量水位比较 m站 名流 量/(m3/s)1996年H涨H落H平均2002年H涨H落H平均2003年H涨H落H平均%H1%H2花园口250093.9093.3093.6093.3893.1193.2593.3592.9293.14-0.11-0.43夹河滩250077.1077.1077.1077.2077.2077.2077.4676.5076.98-0.22-0.96高 村250062.9662.4362.7063.6863.4463.5663.5662.8863.22-0.34-0.68孙 口250048.3947.9048.1548.7048.8148.7648.6748.5748.62-0.14-0.10艾 山250040.8140.8440.8341.6141.7241.6741.5041.2541.38-0.30-0.25泺 口240030.7530.4530.6030.9130.9130.9131.0130.5230.77-0.15-0.49利 津240013.7413.6413.6913.7313.7313.7313.7813.3513.57-0.17-0.43 注:%H1指2003年与2002年平均水位之差,%H1指2003年洪水前后同流量水位之差。
本次洪水期间水位较2002年明显下降的主要原因是由于受持续洪水影响,洪水前后下游河道冲刷明显,同流量水位降幅较大。
且此次利用小浪底水库含沙量较大的持续洪水进行调水调沙过程中,小浪底水库出库含沙量采用先大后小的过程,即9月6~11日出库平均含沙量约为103kg/m3,最大含沙量156kg/m3,而9月17~25日、10月12~18日出库含沙量均维持在10kg/m3以下的低含沙水平,10月18日以后为清水下泄,避免了下游洪水在退水期携带较多的泥沙在主槽内淤积,造成洪水冲刷效率降低。
此外,本次洪水期间黄河下游未发生大漫滩现象,也避免了由于洪水漫滩后水流流速降低、挟沙能力减弱而造成泥沙大量淤积的现象发生,保持了退水期洪水对河道的持续冲刷作用。
2.5 河槽行洪能力有所恢复本次洪水期黄河下游各站的水位流量关系均表现为顺时针绳套关系(涨淤落冲),显示下游各站断面普遍处于冲刷状态。
各站水位流量、水位面积关系曲线与2002年调水调沙期洪水相比,同水位下流量、面积曲线均出现不同程度右移,过流面积增加,同流量水位下降明显。
下游各站的水位流量、水位面积关系整体表明2003年洪水期黄河下游河道行洪能力较2002年有所恢复。
不容忽视的是,黄河自1986年以来出现连续的枯水枯沙段,洪峰不高,水量较小,挟沙能力降低,河道淤积萎缩严重。
虽经∀968#洪水淤滩刷槽作用后河道条件有所好转,但1997~ 2002年来水来沙仍较少,河道萎缩加剧,过流能力逐渐减弱。
2002年调水调沙后行洪能力又有所恢复,但2002年汛后至2003年汛前下游部分河段仍出现淤积。
从此次洪水与1996年洪水的同流量水位相比也可看出(见表2),河道行洪能力与1996年相比未有根本改观。
3 结 论2003年黄河调水调沙试验和防洪调度运用是利用黄河中游洪水资源进行的,整个洪水期间小浪底水库出库最大含沙量达到156kg/m3;花园口输沙量为1.673亿t,入海沙量2.766亿m3,小浪底以下河段冲刷1.531亿t,冲刷效果明显,为今后实现小浪底水库异重流排沙和最大限度实现洪水资源化提供了新的经验。
本次洪水过程中同流量水位较2002年明显降低,漫滩流量明显增加,黄河下游河槽的行洪能力有所提高,但目前黄河下游多年来持续出现的河道淤积萎缩严重、行洪能力逐年降低等形势没有根本好转。