焦作“２１·７”暴雨洪水及河道堤防險(xiǎn)情調(diào)查

楊長青 焦迎樂 余暢暢 李姝昱

摘 要：２０２１ 年７ 月１３ 日至２４ 日，受臺(tái)風(fēng)“查帕卡”“煙花”以及大陸高壓和副熱帶高壓等多個(gè)天氣系統(tǒng)影響，在東亞大氣環(huán)流異常協(xié)調(diào)作用下，焦作普降暴雨和大暴雨。此次暴雨總量大、歷時(shí)長、范圍廣，導(dǎo)致焦作市大沙河超保證水位，沁河超警戒水位，３ 座中型水庫超汛限水位，多條河道出現(xiàn)險(xiǎn)情，造成了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。大沙河修武水文站洪峰流量５１０ ｍ３ ／ ｓ，為１９５６ 年設(shè)站以來最大洪水。對(duì)焦作“２１·７”暴雨的雨量、時(shí)空分布及洪水特性進(jìn)行分析，有助于掌握該地區(qū)特大暴雨洪水的特性。在現(xiàn)場調(diào)查基礎(chǔ)上，對(duì)河道堤防險(xiǎn)情類型和成因進(jìn)行分析，可為災(zāi)后重建提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：暴雨；洪水；堤防險(xiǎn)情；焦作市

中圖分類號(hào)：ＴＶ１２２．１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０７．０１１

引用格式：楊長青，焦迎樂，余暢暢，等．焦作“２１·７”暴雨洪水及河道堤防險(xiǎn)情調(diào)查［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（７）：５８－６１．

２０２１ 年７ 月１３ 日至２４ 日，河南省遭遇“２１·７”特大暴雨，不但對(duì)鄭州市造成嚴(yán)重洪澇災(zāi)害［１］ ，而且對(duì)焦作市水利工程安全造成嚴(yán)重威脅。焦作市境內(nèi)３座中型水庫超汛限水位，大沙河超保證水位，沁河超警戒水位，多條河道出現(xiàn)漫溢、堤防決口、堤岸坍塌等險(xiǎn)情。本文針對(duì)焦作市地域特點(diǎn)，分析暴雨的成因以及雨量、時(shí)空分布特征，分析洪水特性以及河道堤防險(xiǎn)情類型和成因，以期為災(zāi)后重建規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

１ 焦作市地域特點(diǎn)與“２１·７”暴雨成因

１．１ 地域特點(diǎn)

焦作市位于太行山脈與華北平原過渡地帶，地勢西北高、東南低，呈階梯式變化。所在區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量５８２．３ ｍｍ。焦作市分屬黃河和海河兩大流域，其中黃河流域面積２ １５０ｋｍ２，占全市總面積的５２．８％；海河流域面積１ ９２１ｋｍ２，占４７．２％。境內(nèi)流域面積在１ ０００ ｋｍ２ 以上的河流有５ 條，屬黃河流域的有黃河、沁河、丹河和蟒河，屬海河流域的有大沙河。境內(nèi)現(xiàn)有５ 座中型水庫，另有南水北調(diào)中線工程從境內(nèi)穿過，詳見圖１。境內(nèi)有１４２個(gè)遙測雨量站（其中２０ 個(gè)為基本雨量站），在沁河、丹河、大沙河共設(shè)３ 個(gè)國家基本水文站。

受地形和區(qū)域性氣候條件影響，降水量由山區(qū)到平原逐漸減少，年內(nèi)分配不均，汛期４ 個(gè)月多年平均降水量為３９６．５ ｍｍ，占全年降水量的６８．１％。產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)主要有臺(tái)風(fēng)、臺(tái)風(fēng)倒槽、切變線以及冷鋒、氣旋波和低壓槽等，易在山前迎風(fēng)坡地帶形成暴雨。暴雨主要發(fā)生在７—８ 月，尤以７ 月下旬到８ 月上旬最為集中。暴雨多發(fā)生在北部山區(qū)，以沁陽北部和修武北部山區(qū)最為多發(fā)。

１．２ “２１·７”暴雨成因

河南“２１·７”暴雨是在西太平洋副熱帶高壓異常偏北、夏季風(fēng)偏強(qiáng)等氣候背景下，南海“查帕卡”臺(tái)風(fēng)外圍偏南氣流和副熱帶高壓與東海“煙花”臺(tái)風(fēng)之間偏東氣流疊加，匯聚輸送海上水汽至內(nèi)陸地區(qū)，受深厚的偏東風(fēng)急流及低渦切變天氣系統(tǒng)影響，海上水汽與河南上空對(duì)流系統(tǒng)疊加，遇伏牛山、太行山地形輻合抬升形成的一次極為罕見的大暴雨過程。大氣環(huán)流形勢穩(wěn)定、水汽條件充沛、地形效應(yīng)顯著是這次暴雨的主要成因［２］ 。

２ 暴雨洪水分析

２．１ 暴雨時(shí)間分布

本次降雨歷時(shí)長，累積雨量大。７ 月１３ 日至２４日，焦作市境內(nèi)連續(xù)１２ ｄ 降雨，主要集中在１８ 日２２：００至２２ 日１４：００，其中２０ 日雨量最大，平均降雨量１６２．７ ｍｍ。全市１／２ 的雨量站降雨量大于１５０ ｍｍ，１／６的雨量站降雨量大于２００ ｍｍ。焦作市過程累積平均降雨量４５５．１ ｍｍ，是多年平均汛期降雨量的１１５％，其中修武縣累積平均降雨量６５４．３ ｍｍ。“２１·７”暴雨焦作主要縣市降雨過程線見圖２。

２．２ 暴雨空間分布

本次降雨空間分布不均，暴雨中心主要集中在修武縣北部山區(qū)及市區(qū)中東部，其中東嶺后站累積降雨量達(dá)到９５７．０ ｍｍ，累積降雨量超７００ ｍｍ 的站有９ 個(gè)，超５００ ｍｍ 的站有２９ 個(gè)。焦作市區(qū)、修武縣等北部太行山區(qū)累積降雨量為５００～９００ ｍｍ，博愛縣、武陟縣等中部地區(qū)累積降雨量為４００ ～５００ ｍｍ，沁陽市、溫縣、孟州市等南部平原地區(qū)累積降雨量為３００ ～４００ ｍｍ，降雨量從焦作南部平原地區(qū)向北部太行山區(qū)逐漸增大。焦作市“２１·７”暴雨等值線見圖３。

２．３ 洪水過程

受“２１·７”強(qiáng)降雨過程影響，焦作市境內(nèi)大沙河、沁河等水位明顯上漲，大沙河修武水文站、沁河武陟水文站洪水過程線分別見圖４ 和圖５。修武水文站２２日１８：００出現(xiàn)洪峰水位８３．６５ ｍ，洪峰流量５１０ ｍ３ ／ ｓ，為１９５６ 年設(shè)站以來最大洪水，超過１９６３ 年歷史最高水位（８３．０２ ｍ）和最大流量（２８９ ｍ３ ／ ｓ），超保證水位歷時(shí)約１５ ｈ。武陟水文站２３ 日４：００出現(xiàn)洪峰水位１０６．０１ｍ，洪峰流量１ ５２０ ｍ３ ／ ｓ，超警戒水位歷時(shí)約５２ ｈ。沁河在上游河口村水庫攔蓄條件下形成“９６·８”洪水以后的最大洪水。

３ 暴雨洪水特點(diǎn)

１）降雨籠罩面積廣，持續(xù)時(shí)間長。本次降雨籠罩面積大，焦作市累積降雨量大于４００ ｍｍ 的籠罩面積約為２ ５５８ ｋｍ２，占全市總面積的６２．８ ％；大于５００ ｍｍ的籠罩面積占比３２．２％，多位于北部太行山區(qū)，且降雨持續(xù)時(shí)間長，歷時(shí)１２ ｄ，比“９６·８” 降雨歷時(shí)１１ ｄ略長。

２）降雨強(qiáng)度高，累積降雨量大。本次降雨雖然１ ｈ、６ ｈ 最大點(diǎn)雨量比歷史最大值略小，但２４ ｈ、３ ｄ、７ｄ 最大點(diǎn)雨量分別為３７４．０、７０１．０、９４３．５ ｍｍ，均超過焦作歷史最大點(diǎn)雨量值。根據(jù)轄區(qū)內(nèi)代表雨量站２４ ｈ最大點(diǎn)降雨量頻率分析，海河流域山區(qū)降雨量超過５０ａ 一遇，山前區(qū)降雨量接近１００ ａ 一遇。累積降雨量大，超過焦作“６３·８”“８２·８”和“９６·８”暴雨累積降雨量值；海河流域累積降雨量５９４．７ ｍｍ，遠(yuǎn)超過“６３·８”“８２·８”和“９６·８”暴雨的累積降雨量（分別為３９６．６、２８５．４、２７７．９ ｍｍ）。

３）河道高水位長歷時(shí)行洪。本次暴雨導(dǎo)致焦作境內(nèi)大沙河超保證水位、沁河超警戒水位運(yùn)行且歷時(shí)較長，大沙河修武水文站超保證水位歷時(shí)約１５ ｈ，沁河武陟水文站超警戒水位歷時(shí)約５２ ｈ。隨著洪水向下游演進(jìn)，大沙河干流及支流山門河、新河多處河道漫溢行洪。

４）水庫攔洪削峰作用明顯。為減少上游來水影響，水庫攔蓄洪水和錯(cuò)峰調(diào)洪成效顯著，有效緩解了下游河道防洪壓力。沁河河口村水庫７ 月２０ 日最大入庫流量１ ２２０ ｍ３ ／ ｓ，最大出庫流量５３３ ｍ３ ／ ｓ，削峰率５６．３％。丹河青天河水庫７ 月２２ 日最大入庫流量３０５ｍ３ ／ ｓ，最大出庫流量１６５ ｍ３ ／ ｓ，削峰率４５．９％。蟒河白墻水庫７ 月２１ 日最大入庫流量３２６ ｍ３ ／ ｓ，最大出庫流量１８０ ｍ３ ／ ｓ，削峰率４４．８％。

４ 河道險(xiǎn)情及原因分析

４．１ 河道堤防工程險(xiǎn)情

“２１·７”暴雨致使焦作境內(nèi)多條河道出現(xiàn)漫溢、堤防決口、堤岸坍塌、管涌、穿堤涵閘滲漏等險(xiǎn)情，當(dāng)?shù)馗刹咳罕姺e極組織搶險(xiǎn)，對(duì)工程險(xiǎn)情實(shí)施應(yīng)急處置。主要河道堤防工程險(xiǎn)情如下。

１）大沙河。主要險(xiǎn)情發(fā)生在干流修武縣段、支流山門河段和新河段，山門河匯入口以下河段僅右岸有堤防，洪水漫灘后淹沒左岸灘地，詳見表１。

２）沁河。上游河口村水庫攔蓄洪水，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰下泄，沁河干流僅局部出現(xiàn)險(xiǎn)情，其支流逍遙石河下游東沁陽村附近出現(xiàn)管涌等險(xiǎn)情。

３）蟒河。河道行洪不暢、部分橋梁阻水、個(gè)別河段出現(xiàn)漫決。２０ 日１２ 時(shí)，受黃河水頂托，沁河洪水下泄緩慢，水位上漲導(dǎo)致沁河水倒灌老蟒河，長度達(dá)３．５ｋｍ。２１ 日５ 時(shí)，位于沁河河灘內(nèi)的老蟒河武陟縣澗溝段洪水位超出堤防高度０．６～０．７ ｍ，長度約為５００ ｍ，經(jīng)臨時(shí)加高子堤未造成決口。武陟縣解封段洪水位超出堤防高度約０．５ ｍ，造成左堤漫決約３０ ｍ。

４．２ 出險(xiǎn)原因分析

１）暴雨總量大、歷時(shí)長。“２１·７”暴雨２４ ｈ、３ ｄ、７ ｄ 最大點(diǎn)雨量均超過焦作歷史最大點(diǎn)雨量值；海河流域降雨頻率達(dá)到５０～１００ ａ 一遇，降雨歷時(shí)達(dá)１２ ｄ，超過“９６·８”暴雨。

２）防洪工程存在短板。焦作境內(nèi)大沙河下游約１８．６ ｋｍ、丹河出山口以下至入沁河口１６ ｋｍ、蟒河孟州段１９．６ ｋｍ 河段未治理，防洪標(biāo)準(zhǔn)低；焦作市城區(qū)河道新河、山門河下游、白馬門河下游不滿足城市防洪標(biāo)準(zhǔn)要求；部分城市道路橋梁達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，形成阻水；部分河段受外河頂托內(nèi)河排澇不暢。

３）地理?xiàng)l件限制。大沙河修武段考慮右堤外修武縣城和獲嘉縣城防洪安全，左岸未設(shè)堤防，大洪水時(shí)左岸漫灘行洪，發(fā)揮蓄滯洪水、削減下游洪峰作用。

４）水文監(jiān)測能力不足。水文站網(wǎng)不完善，山門河、白水河作為較大山區(qū)河流，上游無水文站，監(jiān)測預(yù)警能力不足。

５ 結(jié)論和建議

“２１·７”暴雨籠罩面積廣、持續(xù)時(shí)間長、降雨強(qiáng)度高、累積降雨量大，導(dǎo)致大沙河出現(xiàn)有實(shí)測資料以來最大洪水，沁河超警戒水位行洪，３ 座中型水庫超汛限水位運(yùn)行，多條河道出現(xiàn)險(xiǎn)情。對(duì)“２１·７”暴雨洪水的分析有助于進(jìn)一步掌握焦作市暴雨洪水形成條件和變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)短板和不足，對(duì)焦作市防洪規(guī)劃設(shè)計(jì)、洪水預(yù)報(bào)、防汛減災(zāi)具有重要的參考價(jià)值［ ３］ 。經(jīng)過分析，提出建議如下：

１）全面提升河道防洪標(biāo)準(zhǔn)。堅(jiān)持系統(tǒng)治理理念，對(duì)達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)的中小河流開展以流域?yàn)閱卧南到y(tǒng)治理，堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃，兼顧上下游、左右岸關(guān)系，全面提升河道防洪標(biāo)準(zhǔn)。

２）加強(qiáng)防洪綜合治理。加強(qiáng)大沙河、丹河、蟒河等河道治理和管理，特別是對(duì)焦作城區(qū)內(nèi)新河、山門河、白馬門河等影響行洪安全的河段進(jìn)行拓寬，提高行洪能力；對(duì)部分防洪不達(dá)標(biāo)的橋梁和水閘拆除重建；在易形成內(nèi)澇位置設(shè)置強(qiáng)排和防止倒灌工程措施；加強(qiáng)巡堤查險(xiǎn)和搶險(xiǎn)能力培訓(xùn)。

３）完善水文監(jiān)測站網(wǎng)。水文巡測站監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)手段需進(jìn)一步提升，在白水河、山門河等河道中上游建設(shè)專用水文站，進(jìn)行水情實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)現(xiàn)有水文監(jiān)測站網(wǎng)的水位監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，利用雷達(dá)水位計(jì)和視頻監(jiān)控設(shè)備提高水位監(jiān)測的可靠性，穩(wěn)步推進(jìn)“空天地”一體化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，提升流域洪澇災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 汪自力，宋修昌，何鮮峰，等． 鄭州“７·２０”特大暴雨河道堤防險(xiǎn)情調(diào)查分析［Ｊ］．人民黃河，２０２２，４４（７）：４４－４７．

［２］ 靳冰凌，蘆阿咪，張璞，等．“２１·７”豫北極端暴雨天氣成因分析［Ｊ］．氣象與環(huán)境科學(xué)，２０２２，４５（２）：６５－７４．

［３］ 汪自力，何鮮峰，鄧宇，等．河道堤防決口風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與防控對(duì)策探討［Ｊ］．中國水利，２０２２（１０）：３８－４０，３１．

【責(zé)任編輯 許立新】