黄河封丘倒灌区滞洪运用方式分析

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1、黄河封丘倒灌区滞洪运用方式分析薛云鹏(黄委会河务局)【文摘】本文介绍了应用夹河滩～高村段二维水沙运动仿真模型，对四个流量级洪水在现状河道状况和三种计算条件下，在夹河滩～高村河段及封丘倒灌区洪水演进计算结果，并封丘倒灌区滞洪作用及运用方式进行了分析。【关键词】分析运用方式封丘倒灌区黄河1封丘倒灌区情况简介封丘倒灌区，位于黄河北岸河南省封丘、长垣县境内，其范围为红旗总干渠以东，太行堤以南及黄河大堤和贯孟堤以北的区域，总面积407km2,区内现有240个村庄，39.68万亩耕地，19.36万人口，其中，贯孟堤末端姜堂至孟岗有约8km的缺口，但姜堂至周营上延工程被生产堤封闭。倒灌区内有天然渠和文

2、岩渠及其众多支流，天然渠和文岩渠在大车集汇集后从渠村闸前入黄。历史上封丘倒灌区曾于1933、1948、1951、1958、1976、1982年等发生倒灌，除1933年因贯孟堤和太行堤冲决，淹没440.5km2外，其余年份淹没面积及滞洪量并不太大。但由于近年来黄河下游连续枯水，黄河河槽持续淤积抬高，河道条件发生很大变化。在现状河道条件下封丘倒灌区的滞洪作用如何，怎样才能发挥出其最佳防洪效益?本文介绍了应用夹河滩～高村段二维水沙运动模型对封丘倒灌区滞洪作用及运用方式计算成果。2模型简介夹河滩～高村段二维水沙运动方仿真模型，是“八五”攻关时委河务局与北京水科院减灾中心合作攻关成果，其后又进行了

3、改进和完善。该模型的目的是计算黄河下游防洪规划、洪水调度及抢险救灾工作中，洪水演进、滩区淹没和滞洪及堤防偎水等情况，要求模型既要有一定的精度，又要有一定的速度，并加强实用性，因此模型设计中，从网格划分、基本方程离散到程序设计，均紧密结合黄河特点，围绕上述要求开展工作，并具有以下特点∶5(1)模型由水沙信息处理模块、网格信息处理模块、水沙计算模块、信息后处理模块，形成从计算前期水沙、地形边界条件处理，到计算结果分析整理的一个完整的系统。(2)模型根据二维不恒定流理论和不平衡输沙理论，应用采用无结构不规则网格对地形进行概化，水流控制方程离散时借鉴体积积分形式有限差分法的优点，在网格的形心计算

4、水深与底高的冲淤变化，在通道上计算流量，使网格的的布设接近实际，对地形概化较为准确，且能够模拟计算河道工程、生产堤、渠堤等阻水通道的漫溢、破口、加高等现象，并把河道分为主槽、嫩滩和老滩分别处理，较好地反映了滩区进水、滞洪、退水对洪水演进的影响。(3)模型对水沙采用非耦合不恒定求解，泥沙计算采用与水流计算相同的不规则网格和离散方法，挟沙力计算采用张红武公式，模型不做泥沙级配计算，但为反映泥沙冲淤对泥沙级配变化的影响，对张红武公式、泥沙沉速公式作了修正，增加模型的自调节能力，能适应对各种含沙量的洪水计算,泥沙计算定性合理。(4)模型经过“96.8”、“82.8”洪水的验证，对黄河下游水沙运动

5、的模拟计算有一定的精度。3计算结果简介3.1计算条件(1)水沙条件为分析封丘倒灌区对黄河各级洪水的滞洪作用，选定历史上倒灌较为严重的1976、1982、1958年实际洪水和82型设计花园口30000m3/s洪水，四个流量级洪水水沙过程分别进行计算，不考虑天然文岩来水影响。(2)地形条件由于贯孟堤末端姜堂至孟岗有约8km的缺口，已被姜堂至周营上延工程被生产堤封闭，因此封丘倒灌区倒灌与否与该段生产堤的高程与破口情况密切相关。本次封丘倒灌区按三种运用条件，计算了现状滩区河道地形下夹河滩至高村河段洪水演进情况，三种运用条件分别是∶方案1—姜堂至周营上延工程被生产堤按要求破除1/2；方案2—姜堂至

6、周营上延工程被生产堤不破口，并与长垣段贯孟堤标准相同；方案3—姜堂至周营上延工程被生产堤不破口，且连同长垣段贯孟堤一起按按临黄堤堤标准加高；53.2计算结果简介夹河滩～高村的洪水演进和封丘倒灌区滞洪情况见表1，下面分别介绍各流量级洪水在三种计算条件下计算结果，其中，1976年和1982年洪水，只计算了方案1和方案2两种情况。表1现状地形条件下夹河滩～高村河段洪水演进计算结果表洪水类别花园口夹河滩计算封丘倒灌区高村洪峰流量（m3/s）洪峰流量（m3/s）w>1万（亿m3）条件Qdm（m3/s）最大水量（亿m3）淹没面积（km2）洪峰流量（m3/s）w>1万（亿m3）76型实际9210901

7、0破口3290.1833.438850不破口0894082型实际15300145005.1破口5510.2443.08124772.5不破口0126702.858型实际223002050019.0破口11641.13163.331756415.4不破口7000.3433.01789715.5加高01911616.582型设计30000破口43003.53243.332400726.42860427.9不破口10862.19208.8