4.3 洪水
4.3.1 黄河洪水
4.3.1.1 黄河洪水特性
黄河下游洪水主要由中游地区暴雨形成，洪水发生时间为6～10月。黄河中游的洪水，分别来自河龙间、龙三间和三花间这三个地区。各区洪水特性分述如下：
（1）河龙间和龙三间。河龙间属于干旱或半干旱地区，暴雨强度大（点暴雨一般可达400～600mm/d，最大点暴雨达1400mm/d），历时较短（一般不超过20h，持续性降雨可达1～2d），日暴雨50mm 以上的笼罩面积达20000～30000km2，最大可达50000～60000km2。一次洪水历时，主峰过程为1d，持续历时一般可达3～5d，形成了峰高量小的尖瘦型洪水过程。区间发生的较大洪水，洪峰流量可达11000～15000m3/s，实测区间最大为18500m3/s（1967年），日平均最大含沙量可达800～900kg/m3。本区间是黄河粗泥沙的主要来源区。
龙三间的暴雨特性与河龙间相似，但由于受到秦岭的影响，暴雨发生的频次较多，历时较长，一般为5～10d，秋季连阴雨的历时可达18d之久（1981年9月）。日降雨强度为100mm左右，中强降雨历时约5d左右，大于50mm 雨区范围达70000km2。本区间所发生的洪水为矮胖型，洪峰流量为7000～10000m3/s。本区间除泾河支流马莲河外，为黄河细泥沙的主要来源区，渭河华县站的日平均最大含沙量为400～600kg/m3。
以上两个区间洪水常常相遭遇，如1933年和1843年洪水。这类洪水主要是由西南东北向切变线带低涡天气系统产生的暴雨所形成，其特点是洪峰高、洪量大，含沙量也大，对黄河下游防洪威胁严重。下游防洪中把这类洪水简称为“上大洪水”。
（2）三花间。三花间属于湿润或半湿润地区，暴雨强度大，最大点雨量达734.3mm/d（1982年7月），一般为400～500mm/d，日暴雨面积为20000～30000km2。一次暴雨的历时一般为2～3d，最长历时达5d。本区间所发生的洪水，多为峰高量大的单峰型洪水过程，历时为5d（1958年洪水）；也发生过多峰型洪水过程，历时可达10～12d（1954年洪水）。区间洪水的洪峰流量一般为10000m3/s左右，实测区间最大洪峰流量为15780m3/s，洪水期的含沙量不大，伊洛河黑石关站日平均最大含沙量为80～90kg/m3。三花间的较大洪水，主要是由南北向切变线加上低涡或台风间接影响而产生的暴雨所形成，具有洪水涨势猛、洪峰高、洪量集中、含沙量不大、洪水预见期短等特点，对黄河下游防洪威胁最为严重。这类洪水称为“下大洪水”。
小浪底水库建成后，威胁黄河下游防洪安全的主要是小花间洪水，据实测资料统计，小花间的年最大洪峰流量从5～10月均有出现，而较大洪峰主要集中在7月、8月。值得注意的是，小花间的大洪水，如223年、1761年、1931年、1935年、1954年、1958年、1982年等，洪峰流量均发生在7月上旬至8月中旬之间，时间更为集中。
由于小花间暴雨强度大、历时长，主要产洪地区河网密集，有利于汇流，故形成的洪水峰高量大。一次洪水历时约5d左右，连续洪水历时可达12d之久。
4.3.1.2 小浪底水库运用后黄河下游的设计洪水
2000年水平年下，黄河中下游防洪工程体系的上拦工程有三门峡、小浪底、陆浑、故县四座水库；下排工程为两岸大堤，设防标准为花园口22000m3/s流量；两岸分滞工程为东平湖滞洪水库，进入黄河下游的洪水须经过防洪工程体系的联合调度。2043年水平年下，上拦工程将增加河口村水库，形成黄河中游三门峡、小浪底、陆浑、故县、河口村五库联合调度的格局。
（1）水库及滞洪区联合防洪运用方式。
1）小浪底水库防洪运用方式。当五站（龙门镇、白马寺、小浪底、五龙口、山路平）预报（预见期8h）花园口洪水流量小于8000m3/s，控制汛限水位，按入库流量泄洪；预报花园口洪水流量大于8000m3/s，含沙量小于50kg/m3，小花间来洪流量小于7000m3/s，小浪底水库控制花园口8000m3/s。此后，小浪底水库须根据小花间洪水流量的大小和水库蓄洪量的多少来确定不同的泄洪方式。
①水库在控制花园口8000m3/s运用过程中，当蓄水量达到7.9亿m3 时，反映了该次洪水为“上大洪水”且已超过了5年一遇标准，小浪底水库可按控制花园口10000m3/s泄洪。此时，如果入库流量小于控制花园口10000m3/s的控制流量，可按入库流量泄洪。当水库蓄洪量达20亿m3，且有增大趋势，说明该次洪水已超过三门峡站100年一遇洪水，为了使小浪底水库保留足够的库容拦蓄特大洪水，需控制蓄洪水位不再升高，可相应增大泄洪流量，允许花园口洪水流量超过10000m3/s，可由东平湖分洪解决。此时，如果入库流量小于水库的泄洪能力，按入库流量泄洪；入库流量大于水库的泄洪能力，按敞泄滞洪运用。当预报花园口10000m3/s以上洪量达20 亿m3，说明东平湖水库将达到可能承担黄河分洪量17.5 亿m3。此后，小浪底水库仍需按控制花园口10000m3/s泄洪，水库继续蓄洪。当预报花园口洪水流量小于10000m3/s，仍按控制花园口10000m3/s泄流，直至泄空蓄水。
②水库按控制花园口8000m3/s运用的过程中，水库蓄洪量虽未达到7.9亿m3，而小花间的洪水流量已达7000m3/s，且有上涨趋势，反映了该次洪水为“下大洪水”。此时，小浪底水库按下泄发电流量1000m3/s控制运用；当水库蓄洪量达7.9亿m3后，开始按控制花园口10000m3/s泄洪。但在控制过程中，水库下泄流量不小于发电流量1000m3/s。
2）三门峡水库的调洪运用方式。
① 对三门峡以上来水为主的“上大洪水”，水库按“先敞后控”方式运用，即水库先按敞泄方式运用；达本次洪水的最高蓄水位后，按入库流量泄洪；当预报花园口洪水流量小于10000m3/s时，水库按控制花园口10000m3/s退水。
②对三花间来水为主的“下大洪水”，三门峡水库的运用方式为：
小浪底水库未达到花园口百年一遇洪水的蓄洪量26亿m3前，三门峡水库不承担蓄洪任务，按敞泄运用。小浪底水库蓄洪量达26亿m3，且有增大趋势，三门峡水库开始投入控制运用，并按小浪底水库的泄洪流量控制泄流，直到蓄洪量达本次洪水的最大蓄量。此后，控制已蓄洪量，按入库流量泄洪；直到小浪底水库按控制花园口10000m3/s投入泄洪运用时，三门峡水库可按小浪底水库的泄洪流量控制泄流，在小浪底水库之前退水。
3）陆浑、故县水库调洪运用方式。预报花园口洪峰流量小于12000m3/s时，当入库流量小于1000m3/s，原则上按进出库平衡方式运用；否则，按控制下泄流量1000m3/s运用。当预报花园口洪水流量达到12000m3/s，水库关闸停泄。当水库蓄洪水位达到蓄洪限制水位时，按入库流量泄洪。当预报花园口洪水流量小于10000m3/s，按控制花园口10000m3/s泄洪。
4）河口村水库调洪运用方式。当预报花园口站流量小于12000m3/s时，若预报武陟站流量小于4000m3/s，水库按敞泄滞洪运用；若预报武陟站流量大于4000m3/s，控制武陟流量不超过4000m3/s。当预报花园口流量出现12000m3/s且有上涨趋势，水库关闭泄流设施；当水库水位达到蓄洪限制水位时，开闸泄洪，其泄洪方式取决于入库流量的大小：若入库流量小于蓄洪限制水位相应的泄流能力，按入库流量泄洪；否则，按敞泄滞洪运用，直到水位回降至蓄洪限制水位。此后，如果预报花园口流量大于10000m3/s，控制蓄洪限制水位，按入库流量泄洪；当预报花园口流量小于10000m3/s，按控制花园口10000m3/s且沁河下游不超过4000m3/s泄流，直到水位回降至汛期限制水位。
5）东平湖水库运用方式。东平湖滞洪水库的分洪运用原则：孙口站实测洪峰流量达10000m3/s，且有上涨趋势，首先运用老湖区；当老湖区分洪能力小于黄河要求分洪流量或洪量时，即需求分洪量大于老湖区的分洪能力3500m3/s，或需求分洪量大于老湖区的容积，新湖区投入运用。东平湖的石洼、林辛、十里堡3座分洪闸的分洪能力约为7500～8500m3/s。也就是说，孙口站洪水流量不超过17500m3/s的情况下，东平湖分洪后可控制黄河流量不超过10000m3/s。东平湖的控制蓄洪水位为43.29m（考虑侧向分洪不利因素，工程设计按43.79m），库容30.5亿m3，扣除汶河来水9.0亿m3和老湖区底水量4亿m3，东平湖能承担黄河分洪的库容为17.5亿m3，也就是说孙口站10000m3/s以上的洪量不超过17.5亿m3，东平湖可控制黄河流量不超过10000m3/s。
（2）工程运用后黄河下游洪水情况及设防流量。按照上述水库及滞洪区的防洪运用方式，对2000年、2043年各级各典型洪水进行防洪调度计算，其中2000水平年黄河中游采用三门峡、小浪底、陆浑、故县四库联合调度，2043水平年黄河中游采用三门峡、小浪底、陆浑、故县、河口村五库联合调度。根据《黄河近期重点治理开发规划》近期应确保防御花园口站洪峰流量22000m3/s堤防不决口。从该表中可以看出，花园口22000m3/s设防流量相应的重现期为近千年，东平湖的分洪运用几率为30年一遇（对于老湖区和新湖区各自的运用几率，受汶河来水影响较大）。黄河下游各断面相应花园口设防标准的流量见表4.3-1。东平湖水库分洪后，在其以下黄河大堤的设防流量，由黄河干流下泄流量与支流加水组成，干流下泄流量为10000m3/s，支流加水按1000m3/s考虑，艾山以下大堤设防流量为11000m3/s。
表4.3-1 工程运用后黄河下游各级洪水流量表 单位：m3/s
注 1000年一遇洪水孙口站流量为北金堤分洪后成果。
4.3.2 汶河洪水
4.3.2.1 汶河洪水特性
汶河洪水皆由暴雨形成。汶河属山溪性河流，源短流急，洪水暴涨暴落，洪水历时短。一次洪水总历时一般在5～6d。如临汶水文站1964年9月12日洪水，洪峰流量6780m3/s，从12日8时起涨至16时出现洪峰，涨水历时仅8h。洪峰流量年际变差大。汶河干流洪水组成：一般性洪水60%～70%来源于汶河北支，30%～40%来源于汶河南支。
4.3.2.2 黄、汶遭遇分析
由于汶河洪水通过东平湖再进入黄河，影响东平湖分洪能力和工程建设的主要因素是汶河进入东平湖的洪量，故本次只分析其12日洪量的遭遇。
花园口至汶河入黄口距离为320km，洪水传播时间为3～4d，按3d计，戴村坝至入黄口距离49.3km，洪水传播时间按1d计，即花园口洪水与戴村坝洪水相遇，洪水传播时间相差2d。据实测资料分析，1953～1997年洪水系列花园口年最大12d洪量均值为48.2亿m3，遭遇汶河戴村坝12d洪量的均值为1.37亿m3，而汶河戴村坝最大12d洪量均值为4.35亿m3。从花园口实测大洪水来看，1958年花园口最大12d洪量为81.5亿m3，遭遇汶河相应洪量仅0.94亿m3，该年汶河洪水较小；1982年花园口最大12d洪量71.6亿m3，遭遇汶河洪量0.16亿m3，汶河洪水也较小。1954年洪水黄河与汶河基本遭遇，花园口最大12日洪量72.7亿m3，正与汶河最大洪量7.57亿m3相遭遇，但汶河该年属中等洪水。1957年汶河大水，与花园口年最大洪量7.57亿m3基本遭遇，该年黄河属中等洪水。另外还有1953年、1955年、1987年、1994年等，黄河年最大12d洪量与汶河基本遭遇，但黄河、汶河均为小洪水。因此，黄河大洪水与汶河大洪水不同时遭遇；黄河的大洪水可以和汶河的中等洪水相遭遇；黄河的中等洪水可以和汶河的大洪水相遭遇；黄河与汶河的小洪水遭遇机会较多。经对花园口及花园口+戴村坝年最大12d洪量同步系列频率分析（洪水资料年份为1960～1997年，共38年），花园口发生不同量级洪水汶河相应来水见表4.3-2。从该表中可知，花园口发生100年一遇洪水，汶河相应来水6.2亿m3；花园口发生1000年一遇洪水，汶河相应来水9.5亿m3。
表4.3-2 花园口不同量级洪水汶河相应洪水洪量成果表 单位：亿m3
4.3.2.3 汶河戴村坝站的设计洪水
（1）戴村坝站天然设计洪水峰、量值。汶河戴村坝站实测洪水资料年限较长，测验资料精度较高。因此，戴村坝洪水资料系列的可靠性、代表性较好。由于受水利工程的影响，洪水资料系列的一致性较差。除个别中型水库外，其余大中型水库都有水位观测资料，通过对大中型水库工程的还原，解决资料基础不一致的问题。
戴村坝站设计洪水的计算方法，首先计算不受大中型水库工程影响的天然设计洪水，再分析大中型水库对各级洪水的影响，计算受大中型水库工程影响后的设计洪水。天然设计洪水成果见表4.3-3。
表4.3-3 汶河戴村坝站天然设计洪水成果表
（2）大中型水库工程影响后戴村坝的设计洪水。经过对大中型水库工程实际蓄洪情况统计、不同典型设计暴雨情况下水库工程蓄洪情况分析和不同时期雨洪关系分析，经计算10年一遇至50年一遇洪水，水库工程5日蓄洪量为1亿m3，12日蓄洪量为1.5亿m3。50年一遇及其以上洪水，水库工程5日蓄洪量为1.5亿m3，12日蓄洪量为2.0亿m3。水库工程影响后戴村坝的设计洪量见表4.3-4。
表4.3-4 水库工程影响后戴村坝站设计洪量成果表 单位：亿m3
