楊長青 焦迎樂 余暢暢 李姝昱

摘 要：２０２１ 年７ 月１３ 日至２４ 日，受臺風“查帕卡”“煙花”以及大陸高壓和副熱帶高壓等多個天氣系統(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)險情，造成了嚴重的洪澇災(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。對焦作“２１·７”暴雨的雨量、時空分布及洪水特性進行分析，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，對河道堤防險情類型和成因進行分析，可為災(zāi)后重建提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：暴雨；洪水；堤防險情；焦作市

中圖分類號：ＴＶ１２２．１ 文獻標志碼：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，不但對鄭州市造成嚴重洪澇災(zāi)害［１］ ，而且對焦作市水利工程安全造成嚴重威脅。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、堤岸坍塌等險情。本文針對焦作市地域特點，分析暴雨的成因以及雨量、時空分布特征，分析洪水特性以及河道堤防險情類型和成因，以期為災(zāi)后重建規(guī)劃設(shè)計提供科學依據(jù)。

１ 焦作市地域特點與“２１·７”暴雨成因

１．１ 地域特點

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個遙測雨量站（其中２０ 個為基本雨量站），在沁河、丹河、大沙河共設(shè)３ 個國家基本水文站。

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)主要有臺風、臺風倒槽、切變線以及冷鋒、氣旋波和低壓槽等，易在山前迎風坡地帶形成暴雨。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、夏季風偏強等氣候背景下，南?！安榕量ā迸_風外圍偏南氣流和副熱帶高壓與東?！盁熁ā迸_風之間偏東氣流疊加，匯聚輸送海上水汽至內(nèi)陸地區(qū)，受深厚的偏東風急流及低渦切變天氣系統(tǒng)影響，海上水汽與河南上空對流系統(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 暴雨時間分布

本次降雨歷時長，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?！埃玻薄ぃ贰北┯杲棺髦饕h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到９５７．０ ｍｍ，累積降雨量超７００ ｍｍ 的站有９ 個，超５００ ｍｍ 的站有２９ 個。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

１）降雨籠罩面積廣，持續(xù)時間長。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)時間長，歷時１２ ｄ，比“９６·８” 降雨歷時１１ ｄ略長。

２）降雨強度高，累積降雨量大。本次降雨雖然１ ｈ、６ ｈ 最大點雨量比歷史最大值略小，但２４ ｈ、３ ｄ、７ｄ 最大點雨量分別為３７４．０、７０１．０、９４３．５ ｍｍ，均超過焦作歷史最大點雨量值。根據(jù)轄區(qū)內(nèi)代表雨量站２４ ｈ最大點降雨量頻率分析，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、沁河超警戒水位運行且歷時較長，大沙河修武水文站超保證水位歷時約１５ ｈ，沁河武陟水文站超警戒水位歷時約５２ ｈ。隨著洪水向下游演進，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 河道險情及原因分析

４．１ 河道堤防工程險情

“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、穿堤涵閘滲漏等險情，當?shù)馗刹咳罕姺e極組織搶險，對工程險情實施應(yīng)急處置。主要河道堤防工程險情如下。

１）大沙河。主要險情發(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，實現(xiàn)錯峰下泄，沁河干流僅局部出現(xiàn)險情，其支流逍遙石河下游東沁陽村附近出現(xiàn)管涌等險情。

３）蟒河。河道行洪不暢、部分橋梁阻水、個別河段出現(xiàn)漫決。２０ 日１２ 時，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３．５ｋｍ。２１ 日５ 時，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 出險原因分析

１）暴雨總量大、歷時長?！埃玻薄ぃ贰北┯辏玻?ｈ、３ ｄ、７ ｄ 最大點雨量均超過焦作歷史最大點雨量值；海河流域降雨頻率達到５０～１００ ａ 一遇，降雨歷時達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，防洪標準低；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準要求；部分城市道路橋梁達不到設(shè)計標準，形成阻水；部分河段受外河頂托內(nèi)河排澇不暢。

３）地理條件限制。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)時間長、降雨強度高、累積降雨量大，導(dǎo)致大沙河出現(xiàn)有實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行，多條河道出現(xiàn)險情。對“２１·７”暴雨洪水的分析有助于進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，對焦作市防洪規(guī)劃設(shè)計、洪水預(yù)報、防汛減災(zāi)具有重要的參考價值［ ３］ 。經(jīng)過分析，提出建議如下：

１）全面提升河道防洪標準。堅持系統(tǒng)治理理念，對達不到防洪標準的中小河流開展以流域為單元的系統(tǒng)治理，堅持統(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準。

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

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)報技術(shù)手段需進一步提升，在白水河、山門河等河道中上游建設(shè)專用水文站，進行水情實時監(jiān)測，對現(xiàn)有水文監(jiān)測站網(wǎng)的水位監(jiān)測設(shè)施進行升級改造，利用雷達水位計和視頻監(jiān)控設(shè)備提高水位監(jiān)測的可靠性，穩(wěn)步推進“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：

［１］ 汪自力，宋修昌，何鮮峰，等． 鄭州“７·２０”特大暴雨河道堤防險情調(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，２０２２，４５（２）：６５－７４．

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

【責任編輯 許立新】