惠济河洪水成因变化及重现期计算研究

周星宇，朱学涵，尚钟睿

（1.河南省豫东水利保障中心，河南 开封 475000；2.河南省开封水文水资源测报分中心，河南 开封 475000）

1 概述

惠济河是豫东平原的一条主要骨干河道，发源于开封市城区，流经开封市祥符区、杞县，商丘市睢县、柘城县，周口市鹿邑县，在安徽省两河口汇入涡河，全长181.8 km，流域面积4 130 km2。其主要承担沿河地市度汛排涝任务，同时担负市、县区工业、生活退水，以及柳园口、黑岗口引黄灌区退水功能。全河段设有大王庙水文站和砖桥水文站。

2 惠济河汛期洪水变化原因分析

2.1 引黄灌区退水

流域内引黄灌溉和放淤改土造成地下水位抬升，提高了降雨产流率。20世纪70年代，流域内新建赵口、柳园口两个引黄灌区，引黄灌溉工作在60年代后期暂停后开始恢复，地下水补给充分，地下水位始终维持在较高水平，降雨产生径流的时间缩短，径流量也得到了大幅提升。

20 世纪80 年代，河南省沿黄地市普遍开展引黄放淤改土工作，利用引黄工程大量引用汛期高含沙黄河水改良土壤，取得了非常大的成效。同时，惠济河上游引黄灌区管理粗放，大水漫灌、昼灌夜排现象比较严重，放淤改土后的退水排入河道加大了河流流量。根据大王庙水文年鉴记载，1984 年惠济河全年径流量为2.79亿m3，上游引黄退水为3.70亿m3，降雨径流和引黄退水叠加造成了1984年8月13日的最大洪峰。

1992 年8 月12 日惠济河洪水的成因与1984 年类似，只是当年退入河道内的黄河水不是放淤改土退水，而是上游引黄灌区承担汛期黄河分洪任务的退水。

引黄退水排入惠济河的越来越少，在0.50 亿m3以下。降雨径流和引黄退水叠加形成大洪水不会再发生。

2.2 降水因素

惠济河为雨源型平原河道，降雨是洪水产生的必要条件。多年实测资料表明，流域内发生日平均降雨50 mm，或月累计降雨200 mm，惠济河就会出现50 m3/s以上的流量，全年70%的降雨和80%以上的洪水都发生在6-9月份汛期。

惠济河流域多年平均降雨量662.70 mm，根据1964年以来大王庙雨量站实测资料，惠济河流域历年降雨量虽然变幅较大，但整体并没有变大或变小的趋势。就惠济河洪水组成而言，年降雨量变化不是造成惠济河历年洪水逐渐变小的原因。

2000年以来，共发生两次流量超过100 m3/s的洪水。一次发生在2004 年8 月17 日，实测洪峰流量为122 m3/s，另一次发生在2021年7月23日，实测洪峰流量为113 m3/s。

2021年7月19日至21日，连续3日累计降雨量达328 mm，降雨强度为历史罕见，洪水径流以超渗产流为主。2004年7月16日至8月16日阴雨连绵，降雨持续时间长，累计降雨量达405 mm，洪水径流主要为蓄满产流。这两次降雨产生的洪水，是两种不同产流方式的典型事例，虽然降雨量很大，甚至为历史罕见，但最大洪峰流量都不超过150 m3/s。因此基本可以断定，随着经济社会不断发展，生产生活用水需求不断加大，在现有水利基础设施保持完整运行通畅的情况下，除非发生更大降雨，否则惠济河很难再出现超过150 m3/s的洪水。

2.3 社会发展与水利工程原因

1977 年之前，惠济河从上至下170 多公里基本上没有进行过系统治理，水利工程毁损不健全。河道淤塞，泄水不畅，上下游你扒我堵的现象经常发生。田野积涝严重，降雨径流极易形成积聚洪水，如遇较大降雨，就会在河道内形成较大积水。河道高水位，宽水面，大水体，下游一旦畅通或溃决（注：20 世纪80 年代之前惠济河经常发生堤防溃决），就会形成特大洪峰。

1977 年和1978 年，河南省组织豫东有关地市对惠济河进行了大规模统一疏浚治理，河道行洪能力得到大幅提升，防洪流量达550 m3/s。之后，国家逐步加大水利基础设施建设投入，各级各类水利工程不断改造完善，流域内降雨径流排泄通畅，近20 年来没再发生过大面积积涝和骨干河道堵塞的情况。

惠济河流域年降雨总量没有明显变化，随着社会经济快速发展，城乡生活和工农业生产用水不断增大，加之引黄灌区退水逐渐减少，导致惠济河年径流量及汛期洪水不断减少。

3 洪水重现期分析

3.1 洪水频率分析

根据大王庙站1964-2021 年年最大流量系列划分的1～5个演变年代系列，分别计算各个演变年代分系列年最大流量的均值Q、均方差S、变差系数Cv、偏态系数Cs，计算结果见表1。

表1 大王庙站年最大流量频率计算表

从大王庙站1-5个演变年代分系列的变化可知：A均值Q的变化趋势为不断减小，且除1系列与2系列的差值偏大以外，其余减小量均相近，说明1系列年最大流量相对其他系列偏大。B变差系数Cv的变化趋势为逐渐增大，与均值Q的变化相反。C偏态系数1系列较小，接近正态分配，说明该系列内大流量与小流量均存在且出现频率相近。5系列偏态系数最大，表示年最大流量数据严重右偏。

3.2 洪水演变分析

根据以上数据，并结合该地区实际情况可知，20世纪80年代，惠济河河道情况已发生了大的变化，流量大幅度减小，原有流量数据以及所计算的洪水重现期已不适合新的河道。

4 洪水重现期基本判断

4.1 洪水重现期计算

计算1964-2021全序列年最大流量频率重现期，计算结果见表2，划分的三个序列洪水重现期计算结果见表3。

表2 大王庙站年最大流量频率重现期计算表

表3 大王庙站年最大流量重现期演变统计表

4.2 年最大流量演变分析

3个系列的年数分别为18年，20年，20年，年最大流量变差系数Cv 从0.456 减小到0.376，流量频率重现期50 年一遇流量从456 m3/s 到130 m3/s、100 年一遇流量从521 m3/s 到133 m3/s，年最大流量演变趋势为大幅减小。

4.3 洪水重现期的规律

从表3 大王庙站年最大流量重现期演变统计表可知，从1964-1981 年到1982-2001 年，50 年一遇的年最大流量的变量为239 m3/s；从1982-2001 年到2002-2021 年，50 年一遇为87 m3/s。从1964-1981年到1982-2001年，100年一遇的年最大流量的变量为275 m3/s；从1982-2001 年到2002-2021 年，100 年一遇为113 m3/s。

①洪水重现期随年代前进而发生演变，年代越早，则年最大流量的变量大；反之，年代越晚，则年最大流量的变量小。②洪水重现期随频率变化而发生演变，频率小，则年最大流量的变量大；反之，重现期频率大，则年最大流量的变量小。

5 结语

惠济河洪水逐渐变小的趋势仍会继续。鉴于2021年7月流域内普降历史罕见暴雨，造成惠济河最大洪峰流量为112 m3/s。可以预测，惠济河不会再发生超过150 m3/s的洪水。