黄河下游河道改造方案初步研究

第40卷第1期2018年1月
人民黄河
YELLOW R IV E R
V〇1.40,N o.1
J a n.,2018
【防洪治河】
黄河下游河道改造方案初步研究
崔萌，刘生云，张瑞海，朱亚姬
(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)
摘要:在当前黄河下游滩区经济社会发展和治河矛盾日益突出的情况下，探讨了对黄河下游进行河道改造的初步思路，即通过在黄河下游滩区设置一定标准防护堤及滩区滞洪区，在一定程度上减轻防护堤与下游设防大堤间的洪灾损失。

对黄河下游各河段防护堤防洪标准进行了分析论证;通过对不同河段滩区滞洪容量的分析，提出了滞洪区设置河段;通过对不同标准防护堤和滩区滞洪区联合运用的两类共4个典型方案的分析比较，提出按设计防洪标准修建防护堤、不建滩区滞洪区方案作为推荐方案。

关键词：河道改造；防洪堤；滩区滞洪区；黄河下游
中图分类号：T V212; T V882.1文献标志码：A d o i: 10.3969/j.i w n.1000-1379.2018.01.009
Preliminary Study on the Lower Reaches of the Yellow River Channel Renovation Scheme
CUI M en g，LIU Sheng^^un，Z H A N G Ruihai，Z H U Yaji
(Yellow River Engineering Consulting Co. L td.，Zhengzhou 450003，China)
Abstract：Under the conditions of prominent contradiction between the economic and social development and river regulation in the flood­plains of the lower Yellow R iver，the preliminary^ ideas about channel renovation in the lower Yellow River was put for^-ard by this paper，that is through building a certain standard dikes and flood detention area in the floodplains in the low-er Yellow R iver，to a certain extent，the flood losses would be reduced between the protection dyke and the dykes on the downstream of the Yellow River. This paper analyzed the flood control standard of the protection dyke，put for^-ard the situation of building the flood detention area through analyzing different flood de­tention capacities and put for^-ard the recommended scheme that include building the protection dyke according to the designed flood control standard and not building the flood detention area in the floodplain area.
Key words：channel renovation；protection dam；flood detention area；Lower Yellow River
l研究背景
黄河水少沙多、水沙关系不协调，是世界上最复杂 难治的河流。

目前黄河下游河道整治工程尚不完善, 高村以上游荡型河道河势尚未得到有效控制，“二级 悬河”发育，“横河”“斜河”发生概率增大，威胁下游防 洪安全。

特别是下游滩区居民多，长期以来滩区安全 建设严重滞后,滩区近180万群众安全缺乏保障;滩区 洪灾风险大，淹没频率高，经济发展和群众生活水平 低。

随着流域经济社会的快速发展,滩区内、外经济社 会发展的差距逐渐增大,滩区已成为贯穿豫鲁两省的 “沿黄贫困带”。

为防止小洪水漫滩，减少滩区淹没损 失,滩区群众对生产堤毁而复修、破而复堵，对小浪底 水库拦蓄中小洪水保滩提出了更高的要求。

针对黄河 下游河道和滩区治理提出的新要求，开展了黄河下游 河道与滩区改造方案的研究，旨在通过对黄河下游河 道及滩区进行改造，在黄河下游滩区设置一定标准的 防护堤及滩区滞洪区，在一定程度上减轻防护堤与下 游设防大堤间的洪灾损失，促进滩区经济发展,缓解当前滩区发展与治河防洪日益突出的矛盾。

2治理方案设置格局
在黄河下游滩区内按照一定的设防标准和堤距新 建两道防护堤，防护堤修建后，两道防护堤之间为河 槽，防护堤与两侧黄河大堤之间仍为滩区。

发生防护 堤设防标准以下洪水时，充分利用河槽行洪输沙;滩区 是泄洪通道的一部分，在河槽泄洪能力不足时用于扩 大泄洪断面，增强泄洪能力。

根据滩区地形条件及超防护堤标准洪量分析，考 虑在滩区设置一定数量的滞洪区。

当发生超防护堤设 防标准洪水时，根据滞洪区可分洪量及来水情况，有计 划地分洪运用。

当发生防护堤设防标准内洪水时，考 虑防护堤标准与滞洪区运用，分为两种情况:一是直接
收稿日期=2016-09-20
基金项目：水利部公益性行业科研专项（201401002);国家重 点研发计划项目（2016Y F C0402505)。

作者简介：崔萌（1978—)，女，河南南阳人，高级工程师，研究方向为水利规划。

E-m ail ： 113826857@
•36 •
按照设计防洪标准修建防护堤,不考虑运用滞洪区;二 是修建低于设计标准的防护堤,结合滞洪区运用使较 低标准防护堤达到设计标准。

因此，方案论证的重点 主要在于防护堤标准分析、滩区滞洪区设置以及防护 堤与滞洪区联合运用的河道改造方案。

3防护堤堤距及标准分析
3.1防护堤堤距分析
考虑到防护堤堤距设定存在的不同意见[|-2],本 研究对高村以上游荡型河段拟定两种堤线布置方案：方案一，基于河势演变的复杂性,在研究滩区防护堤布 设时，充分考虑河势变化对防护堤安全的影响,堤距设 定适当留有余地;方案二，以统计分析的主槽过流量占 总流量80%以上的排洪河槽宽度[3_4]为基础,对畸形 河湾等不利河势采用工程措施进行控导，尽可能保持 河道平顺，以控导工程的连线布置堤线。

两方案下京 广铁路桥以上河段堤距均值均为4 900 m,陶城铺以下 河段长清、平阴滩区堤距均值均为2 100 m,两河段堤 线布置基本无差别。

京广铁路桥至高村河段，方案一充 分考虑了 2000年以来河势演变情况，京广铁路桥一东坝 头及东坝头一高村河段堤距均值分别为4.40、4.20 km;方 案二按照排洪河槽宽度，防护堤基本与现状控导工程首 尾连接，两河段堤距均值分别为3.10、3.17 km。

高村至陶 城铺河段，方案一情况下因为上下游河道保持平顺过渡, 所以仅高村以下附近断面堤距逐渐变窄,其余大部分断 面两方案堤距相同。

两方案各河段堤距见表1。

表1两方案不同河段堤距
序号河段现状堤距（河宽）方案一方案二
1京广铁路桥以上8 600 4 900 4 900
2京广铁路桥一东坝头9 300 4 400 3 100
3东坝头一高村11 600 4 200 3 170
4高村一陶城铺 5 400 2 500 2 300
5陶城铺一北店子 2 100 2 100考虑河势变化对工程安全的影响及河道形态、护 滩效益等因素，同时结合近年来的相关研究成果，防护 堤堤距推荐方案一。

3.2防护堤标准分析
防护堤修建后，对防护堤的保护对象进行逐段分 析。

京广铁路桥以上河段主要涉及温孟滩的一部分及路桥一陶城铺河段被分割为23处滩区，除左岸原阳 滩、长垣滩面积较大、居住人口较多外,其余滩地面积 相对较小。

陶城铺以下至北店子河段左岸为设防大 堤,右岸滩区因山梁阻隔，故滩区分布有多个小滩，相 对连片的大滩主要分布在长清县、平阴县，人口共 33.39万，耕地面积2.23万hm2。

根据《防洪标准》（GB 50201—2014)分析，京广铁路桥以上河段设计防洪标 准为10 a—遇（对应小浪底出库流量9 400 m3/s);京 广铁路桥一陶城铺河段长垣滩防洪标准为20 a—遇 (对应花园口流量12 200 m3/s),其他滩区为10 a— 遇（对应花园口流量10 000 m3/s);陶城铺以下长平滩 内长清、平阴县城段防洪标准为30 a—遇（对应艾山 流量10 000 m3/s),非县城段滩区防洪标准为10 a— 遇（对应艾山流量9 900 m3/s)。

4新建滩区滞洪区研究
黄河下游防洪工程体系的上拦工程有三门峡、小 浪底、陆浑、故县、河口村等5座水库;下排工程为河道 及堤防工程，设防标准为防御花园口站洪峰流量22 000 m3/s;两岸分滞工程为东平湖滞洪区和北金堤 滞洪区。

进入黄河下游的洪水需经过防洪工程体系的联 合调度，五库运用后黄河下游各级洪水洪峰流量见表2。

防护堤布设后，对黄河下游不同频率洪水超标准 洪量与各滞洪区最大分洪量的关系进行分析,滞洪区 处理超标准洪水洪量是基本可行的，防护堤与黄河大 堤间滩区设置滞洪区如下:京广铁路桥以上河段，上段 大玉兰至官庄峪断面左岸滩区地势相对较高,分洪量 太小,不考虑设置滞洪区;京广铁路桥一陶城铺河段，结合滩区位置、地形条件、各滩区人口分布等因素，面 积小于30 km2的较小滩区分洪量有限，不设置滞洪 区，对面积大于30 km2的6个自然滩，结合防护堤，通 过修筑围堤形成滞洪区；陶城铺以下河段，考虑到滞洪 区自上而下启用，通过陶城铺以上滞洪区运用（或结 合东平湖）可处理洪水，不再设置滞洪区。

同时，考虑 到黄河下游滩区存在一定的纵比降，为使滞洪区取得 较大库容，通过修建隔堤对滞洪区进行分区，如原阳滩 通过防护堤及在滩内修建隔堤，形成9个分区，以便获 得更大分洪容积，而且调度运用更为方便。

滞洪区设 置及最大分洪量见表 3。

武陟滩，人口 1.64万，耕地面积0.92万hm2。

京广铁
表2五库运用后黄河下游各级洪水洪峰流量
重现期花园口夹河滩高村孙口艾山泺口利津
5 a 一■遇8 0008 0008 0008 0008 0008 0008 000
10 a 一■遇10 00010 00010 0009 9209 9009 9009 900
20 a —■遇12 20010 70010 40010 00010 00010 00010 000
30 a 一遇12 90011 20010 90010 30010 00010 00010 000
100 a—遇14 80013 70013 00012 20010 00010 00010 000注：孙口、艾山站为北金堤、东平湖分洪后结果
•37 •
表3
黄河下游京广铁路桥一陶城铺河段滩区滞洪区布局及最大分洪量岸别
序滩区涉及县范围
面积/
修建隔堤后8 000 m3/s 洪水
10 000 m3/s 洪水12 000 m3/s 洪水号
名称(市）km2
分区数/个最大可分洪量/亿m3最大可分洪量/亿m3最大可分洪量/亿m3
南至滩槽分界线，北至黄河大堤，1
原阳滩
原阳
上端为京广铁路桥，下端为辛寨 断面
265.89 3.12 3.80 4.36
左岸
原阳封丘滩
原阳、
封丘
南至滩槽分界线，北至黄河大堤，
2
上端为辛寨断面，下端为大宫 工程106.3
8 1.71 2.08 2.41
南至滩槽分界线，北至太行堤、黄3
长垣滩
长垣
河大堤，上端为封丘、长垣县界， 下端为渠村闱
81.3
1110.2411.1811.92
中牟、开封市北至滩槽分界线，南至黄河大堤，
1
中牟滩上端为九堡险工，
下端为黑岗 口闱128.35 1.29 1.54 1.76
右
岸
开封市、北至滩槽分界线，
南至黄河大堤，2开封滩开封县、上端为柳园口断面，下端为三义302.6
8 1.60 1.86 2.07
兰考寨闱3兰考兰考、北至滩槽分界线，
南至黄河大堤，179.4
6 6.06 6.617.04
东明滩
东明上端为东坝头,下端为谢寨闱
合计
1 063.7
4724.0227.0729.56
5河道改造方案
根据滩区防护堤标准分析结果,防护堤修建后，长
垣滩应达到20 a —遇防洪标准，长平滩长清、平阴县 城段应达到30 a —遇防洪标准，其他滩区应达到10 a 一遇防洪标准。

实现该目标有两种途径，一是直接按 照设计防洪标准修建防护堤，不设置滞洪区;二是通过 修建低于设计标准的防护堤，结合滞洪区运用达到设
计标准。

因此，防护堤标准及滞洪区设置需进行方案 比选后综合确定。

根据新建滩区滞洪区分析结果，京 广铁路桥以上及陶城铺以下河段不再设置滞洪区，因 此这两个河段防护堤可直接按照设计防洪标准布设, 均为防御10 000 m 3/S 洪水。

防护堤与滞洪区联合运 用多方案分析比较仅针对京广铁路桥一陶城铺河段， 根据防护堤标准及滞洪区布设提出两类方案:第一类 为不设置滞洪区方案，即方案一;第二类为设置滞洪区 方案，即方案二至四。

(1)
方案一:不设滞洪区方案。

长垣滩按照防御
12 200 m 3/s 洪水(20 a —遇标准)设置防护堤,其他滩 区按照10 a —遇标准设置防护堤。

遇超防护堤设防 标准洪水时通过防护堤预设口门进行分洪，滩区与河
槽共同行洪运用。

(2) 方案二:全线防御8 000 m 3/s 洪水方案（简称 “8 000 m 3/s 防护堤方案”）。

京广铁路桥以下至陶城 铺河段，防护堤全部按防御8 000 m 3/S 洪水设防。

花 园口站10 a —遇、20 a —遇洪水超8 000 m 3/s 的洪量 分别为9.5亿、16.5亿m 3。

长垣滩要达到20 a —遇防洪标准,需通过启用滞
洪区分滞超标准洪量16.5亿m 3。

此时京广铁路桥一 东坝头河段的所有滞洪区（原阳滩、原封滩、中牟滩、
开封滩）分洪7.72亿m 3后，还需启用长垣滩（共划分 为11个分区，最大分洪量10.24亿m 3)的9〜10个分 区,或在启用兰考东明滩（最大分洪量6.06亿m 3)的 基础上再考虑启用其他滞洪区。

(3) 方案三:防御10 000 m 3/s 洪水方案（简称阳滩分洪方案”）。

京广铁路桥以下至陶城铺河段，防 护堤全部按防御10 000 m 3/s 洪水设防。

花园口站 20 a —-遇洪水超10 000 m 3/s 洪量为1.26亿m 3。

根据 进入下游河道的洪量和滞洪区最大可分洪量关系，处 理该量级洪水可通过启用区间任何一个滞洪区解决。

由于原阳滩位于最上端，因此利用原阳滩上部的分区 即可处理洪峰流量超10 000 m 3/S 的洪水。

通过运用原阳滩滞洪区（共划分为9个分区，最 大分洪量3.8亿m 3)的3〜4个分区，分滞超10 000
m 3/S 洪量1.26亿m 3,将原阳滩第4分区以下河段洪
峰流量削减至10 000 m 3/s，相当于其下防护堤全部提 高到花园口站20 a —遇防洪标准，其他滩区实际防洪 标准已达到或超过设计防洪标准。

(4) 方案四：组合方案（简称“中牟滩分洪
案”）。

京广铁路桥以下至陶城铺河段，防护堤全部按 防御10 000 m 3/s 洪水设防。

花园口站20 a —遇洪水 超10 000 m 3/S 洪量为1.26亿m 3。

与原阳滩比较，中 牟滩内人口相对较少，为减轻分洪造成的社会影响，当
发生10 a —遇洪水时，可以首先考虑采用中牟滩分 洪，此情况下上游右岸的邙金滩、左岸的原阳滩自然分 洪。

利用中牟滩分洪1.26亿m 3( 10 000 m 3/s 洪水下
• 38 •
最大可分洪量为1.54亿m3),中牟滩以下防护堤标准 提高到20 a—遇,此时其他滩区实际防洪标准已达到 或超过设计防洪标准。

结合其他相关研究成果对以上4个方案进行分 析:从对下游河道淤滩刷槽影响效果来看，方案二至四 漫滩系数（洪峰流量/平滩流量）为2.0〜2.5[5-7],方案 一长垣滩河段防护堤设防标准为12 200 m3/s,漫滩系 数接近3,对滩槽交换影响较大。

从对河道冲淤影响 看,设置滞洪区会加重主槽淤积，且分沙效果较差。

从 保滩效果看,4个方案通过防护堤或结合滞洪区运用 整体上均可处理设计标准洪水,但不设滞洪区方案最 优，中牟滩分洪方案次之,8 000 m3/s防护堤方案最 差。

从技术经济指标分析,通过计算各方案差额投资、多年平均保滩效益及差额投资内部收益率，方案三较 优。

从对滩区安全建设的影响来看，各方案分洪运用 后对已实施滩区安全建设村台的安全性影响不大，可 不作为影响因素,但从方案实施后对下一步安全建设 设施的影响看，不设滞洪区方案中防护堤标准为10 a 一遇，滩区88.5万人仍需进行安全建设安置,方案二 至四中运用的滞洪区内人口需进行安全建设安置，从 安置规模看，方案四最优。

从对防洪调度运用及社会 影响上看，设置滞洪区对大洪水漫滩行洪影响较大，调 度运用产生的社会影响较大。

综合分析，不设滞洪区 方案相对较优，作为本研究推荐方案。

推荐方案具体运用方式为:发生10 a—遇以下洪 水时，河槽过洪，利用防护堤保障标准以下洪水滩区防 洪安全;发生10〜20 a—遇洪水时，陶城铺以上的长垣 滩以及陶城铺以下的长清、平阴县城段利用防护堤保 障滩区防洪安全,其余滩区全部行洪;发生20〜30 a— 遇洪水时，陶城铺以下的长清、平阴县城段利用防护堤 保障滩区防洪安全,其余滩区全部行洪;发生30 a— 遇以上洪水时，下游滩区全部行洪运用。

6结论
本研究对黄河下游河道改造与滩区治理方案设置格局进行了分析,通过对滩区设置防护堤及滩区滞洪 区方案的分析，得出初步研究结论:为进一步缓解黄河 下游滩区经济社会发展和治河日益突出的矛盾，可在 目前黄河下游滩区内，按照2.1〜4.9 km的堤距新建两 道防护堤，长垣滩修建20 a—遇标准防护堤,长平滩 长清、平阴县城段修建30 a—遇防护堤，其他滩区修 建10 a—遇标准防护堤。

防护堤修建后，明确两道防 护堤之内为河槽，防护堤与黄河大堤之间为滩区;发生 设防标准以下洪水时，充分利用河槽行洪输沙。

滩区 是泄洪通道的一部分，在河槽泄洪能力不足时用于扩 大泄洪断面,增强泄洪能力，不同河段滩区根据防护堤 设计标准运用概率有所不同，但目前尚未充分考虑方 案实施对黄河下游河道冲淤的影响，同时防护堤修建 后，给未来的洪水预报、洪水调度、工程抢险与管理可 能带来不利影响。

下一步将结合该方案与基准方案河 道冲淤结果的对比分析以及其他因素,对方案进行综 合比选论证。

参考文献：
[1]黄河勘测规划设计有限公司.黄河下游河道治理战略研
究[R].郑州：黄河勘测规划设计有限公司,2007:90-100. [2]黄河勘测规划设计有限公司.黄河下游滩区治理模式和
安全建设研究[R].郑州：黄河勘测规划设计有限公司，
2007:40-45.
[3]胡一三.河道整治中的排洪河槽宽度[J].人民黄河，
1998,20(3):12.
[4]黄河水利科学研究院.黄河下游滩槽划分办法研究[R]
关P州：黄河水利科学研究院，2007:10-15.
[5]姚文艺，李勇，张原锋，等.维持黄河下游排洪输沙基本功
能的关键技术研究[M].北京:科学出版社，2007:69-77. [6]张原锋，刘晓燕，张晓华.黄河下游中常洪水调控指标
[J].泥沙研究，2006(12):1-5.
[7]侯志军，郭艳霞，李勇.黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽及淹
没风险研究[J].人民黄河，2016,38(1):46-47.
【责任编辑许立新】
(上接第30页）
[2]薛儒生.对黄河下游窄河段河道治理的思考[J].治黄科
技信息,2016(2):1-4.
[3]衣秀勇，关春曼.D H I M IKE F L O O D洪水模拟技术应用与
研究[M].北京：中国水利水电出版社,2014:3-4.
[4]王领元.丹麦M I K E11水动力模块在河网模拟计算中的
应用研究[J].中国水运（学术版），2007,7(2):106-107.[5]张明，张建民，刘敏，等.“调水调沙”对黄河下游河道过水能
力的影响[J].水资源与水工程学报,2009,20(3):140-142. [6]江恩惠，万强，曹永涛.小浪底水库拦沙运用九年后黄河
下游防洪形势预测[J].泥沙研究，2010(1):1-4.
【责任编辑许立新】
•39 •。