2021 年黃河秋汛洪水特點及對山東河段的影響

劉昀，李倩，王靜

（黃河水利委員會山東水文水資源局，山東 濟南 250100）

2021 年華西秋雨較常年偏早17 d[1]，8 月下旬至10 月上旬山陜南部、渭河、汾河、洛河及黃河中下游等地區出現強降水過程，9 月中旬至10 月下旬黃河干支流普遍漲水，中下游地區迎來了自新中國成立以來最嚴重的秋汛，防御形勢異常嚴峻。

1 洪水特點

1.1 洪水發生時段集中、場次多

就黃河而言，當上游唐乃亥水文站或蘭州水文站流量達到2 500 m3/s，中游龍門水文站或潼關水文站流量達到5 000 m3/s，下游花園口水文站流量達到4 000 m3/s 的其中一個條件滿足時，就要對洪水進行編號。9 月27 日至10 月6日，9 d內黃河中下游連續出現3 場編號洪水，其中黃河潼關站編號2 次、花園口站編號1 次。9 月22 至28 日受黃河中游降雨影響，黃河支流渭河、北洛河、伊洛河、沁河出現較大洪水過程，潼關站27 日15：48 出現5 020 m3/s 洪峰流量，形成黃河2021 年第1 號洪水；9 月27 日21 時花園口站流量達到4 020 m3/s，形成黃河2021 年第2 號洪水；10 月2 至6 日受降雨影響，黃河山陜區間南部、渭河、北洛河、汾河流量普遍增大，多站出現歷史同期最大洪水，經各區間來水匯合，10 月5 日23 時黃河潼關站出現5 090 m3/s 洪峰流量，形成黃河2021 年第3 號洪水。

1.2 干流洪水洪峰高、水量大、歷時長

秋汛關鍵期，黃河干流出現峰高量大的洪水。其中1 號洪水期間，潼關站出現1988 年以來最大洪水，洪峰流量7 480 m3/s；3 號洪水期間，潼關站出現1979 年以來最大洪水，洪峰流量8 360 m3/s。經干支流水庫調節，花園口水文站10 月14 日出現4 950 m3/s 的流量，為1996 年以來最大洪水。

據統計，潼關站1 號、3 號洪水共歷時28 d，總水量高達92.90 億m3。受干支流來水影響，黃河下游洪水持續至10 月下旬，經小浪底水庫調控，花園口水文站流量大于4 000 m3/s 的歷時達570 h，流量持續在4 800 m3/s 左右歷時約470 h。

1.3 支流洪水場次多，并出現歷史同期極值

在秋汛期間，渭河華縣站出現了流量超過1 000 m3/s 的洪水6次，伊河東灣站出現流量超過1 000 m3/s 的洪水5次，洛河盧氏站出現流量超過1 000 m3/s 的洪水6 次。經水庫調節，伊洛河黑石關站出現5 次明顯的洪水過程，沁河武陟站出現3 次明顯的洪水過程[1]。渭河、伊洛河、沁河出現9 月份同期歷史最大洪峰極值，汾河、北洛河出現10 月份歷史同期最大洪峰極值，河津站出現歷史最高洪水位。

1.4 水庫蓄水位高、調度難度大，防御形勢復雜

由于秋汛期間干支多輪次洪水相互疊加，造成小浪底、陸渾、故縣、河口村及東平湖等水庫高水位運行，多座水庫出現歷史最高或次高蓄水位。10 月9 日18 時沁河河口村水庫水位279.89 m，為建庫以來最高水位；10 月9 日20 時黃河小浪底水庫也達到建庫以來最高水位273.50 m；10 月12 日洛河故縣水庫水位達到537.75 m，為建庫以來最高水位；10 月26 日伊河陸渾水庫出現建庫以來第二高水位319.36 m。多個水庫接近飽和狀態，諸多不利因素相互疊加，黃河防汛形式異常嚴峻，防御形式非常復雜。

2 秋汛洪水對山東河段的影響

山東河段是黃河最下游的河段，黃河從河南省蘭考縣進入山東，從東營市墾利縣注入渤海，河段全長628 km，河段的特點為上段寬淺，下段窄而彎曲，比降上陡下緩，排洪能力上大下小[2]。干流自上而下設有高村、孫口、艾山、濼口、利津5 個國家重要水文站。

2.1 洪水峰型發生改變，大流量過程持續時間長

山東河段的來水主要受小浪底水庫調度的影響。為了保障黃河下游防洪安全，9 月27 日至10 月9 日期間，小浪底水庫持續攔蓄5 000 m3/s以上的洪水（最大入庫洪峰流量8 210 m3/s），并維持下泄4 000 m3/s 左右的流量，干流山東段各水文站洪峰形式基本表現為平頭洪峰，且起漲、回落較為迅速。高村、艾山、利津水文站秋汛期間流量過程見圖1。秋汛洪水期間，山東河段一直維持較大流量，高村、艾山水文站持續4 500 m3/s 以上流量時間為24 d，利津水文站持續4 500 m3/s以上流量時間為21 d。

圖1 高村、艾山、利津水文站秋汛期間洪水過程線

2.2 斷面形態發生調整

主槽的沖深和展寬與河道整治和沖刷歷時有關[3]，挾沙水流沖淤河槽，塑造形態，河槽則約束水流，改變水流的動力，受上游持續大流量洪水影響，山東部分河段主槽形態發生了較為劇烈的變化。圖2 為高村9 月20 日至10 月25 日測驗斷面變化情況。從圖中可以看出，未經洪水沖刷前，9 月20 日河道斷面為寬淺形式；隨著水位起漲，流量增大，左岸開始淤積，右岸在水流的沖刷和侵蝕作用下逐漸坍塌，長時間大流量過程使主槽左側沖淤交替，而右岸則持續坍塌。整個洪水期間主河槽河勢整體向右擺動，右岸大面坍塌，左岸大面積淤積出灘，河道向窄深形式發展。根據斷面測量結果，洪水期間，高村斷面出現建站以來最大水深。

圖2 高村水文站斷面形態變化圖

秋汛洪水期間艾山斷面形態也發生了較大的變化，洪水初期主流靠左，斷面整體處于沖刷狀態，隨著大流量過程的持續進行，主流逐漸向右擺動，左岸呈現淤積態勢，右岸則逐漸被刷深，整個河道斷面由之前的V 行河槽逐漸向U 形河槽演變，洪水后期，流量漸小，左岸持續淤積，右岸略有沖刷，見圖3。

圖3 艾山水文站斷面形態變化

洪水期間利津斷面也發生了一些變化，但相比高村、艾山站斷面變化程度較弱。隨著洪水的持續進行，主槽逐漸刷深，河槽形態變化以下切為主，當流量逐漸減小時，河道又逐步回淤，見圖4。

圖4 利津水文站斷面形態變化

2.3 山東防御洪水情況

黃河秋汛期間，受降雨影響，山東境內東平湖、金堤河水位大漲，由于黃河下游干流一直持續大流量、高水位過程，山東地區防汛壓力非常大，防御形式異常復雜。10 月7 日東平湖水位超警戒水位0.71 m，但受黃河下游流量控制限制，排入黃河的水量有限，高水位及風浪淘刷使東平湖金山壩出現石護坡坍塌險情，威脅著金山壩后民眾的安全。為了最大限度地控制東平湖水位，南水北調濟平干渠、南水北調穿黃河工程、八里灣船閘及八里灣泄洪閘被啟用，分泄了部分東平湖洪水。由于上游金堤河入黃口——張莊閘（泵站）持續向黃河泄洪，在保證黃河下游艾山站控制流量不超過下游漫灘流量的前提下，必須對東平湖的下泄流量進行精細調度，統籌考慮東平湖和黃河下游防洪壓力，安全優化調度，相機調整東平湖下泄流量，9 月27 日至10 月27 日秋汛期間，陳山口與清河門兩閘頻繁調整閘門高度共計50 余次，保證了東平湖的水量順利排入黃河，同時也保障了東平湖及黃河下游的防洪安全。為了減輕黃河行洪壓力，山東省水利廳下發專項通知，在保障各水庫及閘壩工程安全的前提下，指導沿黃各市加大引黃用水力度，使黃河干流洪水得以分泄，對山東河段的防洪起到了積極的作用。

3 結論及建議

此次秋汛洪水期間超警戒河流、水庫多，洪水量級大，精準的洪水預報成為防汛決策的重要依據。盡管總體預報精度較好，但在洪水到來之前對降雨的預報誤差較大，且中長期預報能力不足，造成部分水庫前期蓄水較多，水位較高，沒有為防御洪水預留足夠的空間。洪水期間部分水文設施被大水沖走或毀壞，給水文測驗帶來困難，甚至影響了測驗精度和測驗質量。

建議提高水文氣象預報精度和中長期水文預報能力，細化極端天氣和超常規洪水的防御方案和安全預案，增強水文設施的抗洪能力，從而為防御非常規洪水、保證汛期水文監測任務正常開展奠定基礎。