沙潁河流域賈魯河“21·7”暴雨洪水調(diào)查分析

魯志杰，王凱，胡友兵，馮志剛

（淮河水利委員會(huì)水文局（信息中心）,安徽 蚌埠 233001）

1 基本情況

1.1 雨情

受華北大陸高壓前部的東北風(fēng)與副高外圍的西南風(fēng)形成低渦切變及西南低空急流共同影響，2021年7 月14 日開(kāi)始，淮河流域大部普降暴雨到大暴雨。強(qiáng)降雨主要集中在7 月19—22 日，沙潁河上游局地特大暴雨，沙潁河周口以上面雨量接近250mm。本次強(qiáng)降雨主要特點(diǎn)是累計(jì)雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、短時(shí)降水強(qiáng)、極端性突出。強(qiáng)降雨過(guò)程主要出現(xiàn)在7月19—22 日，雨區(qū)主要集中在沙潁河周口以上地區(qū)，面雨量100、200 及400mm 以上的籠罩面積為3.43 萬(wàn)、1.95 萬(wàn)、0.34 萬(wàn)km2。根據(jù)國(guó)家氣象站資料，單站1小時(shí)最大雨量為鄭州站201.9mm，打破了陸地國(guó)家氣象站1 小時(shí)最大雨量記錄。

1.2 水情

受強(qiáng)降雨影響，淮河流域沙潁河等河流發(fā)生超警戒洪水，賈魯河發(fā)生有實(shí)測(cè)資料以來(lái)最大洪水。賈魯河中牟站、扶溝站最高水位、最大流量均排歷史系列第1 位（扶溝站洪峰流量為考慮上游潰漫后的流量）。沙潁河周口站、槐店站、洪汝河楊莊站、桂李站、五溝營(yíng)站發(fā)生超警戒水位洪水，超警戒水位幅度為0.03～2.06m；淮北支流洪汝河、沙潁河上游昭平臺(tái)、宿鴨湖等8 座大型水庫(kù)和賈魯河上游常莊、尖崗等21 座中型水庫(kù)超過(guò)汛限水位，最高超汛限水位0.06～6.03m，其中賈魯河尖崗、常莊、佛爾崗、五星、紙房、安溝、李灣、丁店8 座中型水庫(kù)超過(guò)有實(shí)測(cè)資料以來(lái)最高水位，超幅為0.15～4.26m。位于鄭州市區(qū)南部金水河上游小型水庫(kù)郭家咀水庫(kù)出現(xiàn)洪水漫溢險(xiǎn)情。

2 洪水調(diào)查分析情況

賈魯河發(fā)源于河南省新密市，向東北流經(jīng)鄭州市，至市區(qū)東北郊折向南，流經(jīng)中牟縣、尉氏縣，至周口市匯入沙潁河。賈魯河干流全長(zhǎng)276.5km，河道平均比降0.302‰，流域面積5896km2，耕地面積520 萬(wàn)畝。流域多年平均年降水量648.9mm，多年平均年徑流深78.4mm。

2.1 洪水淹沒(méi)情況

通過(guò)調(diào)查和勘測(cè)，賈魯河潰口、漫溢洪水主要淹沒(méi)區(qū)域分布在沿賈魯河兩岸的3 部分區(qū)域：一是位于鄭州市中牟縣與開(kāi)封市交界處，淹沒(méi)面積約28.18km2，最大滯蓄水量0.313 億m3；二是位于周口市扶溝縣高集閘至北關(guān)閘區(qū)段，淹沒(méi)面積約43.09km2，最大滯蓄水量0.538 億m3；三是周口市西華縣聶堆鎮(zhèn)至王營(yíng)鄉(xiāng)，淹沒(méi)面積69.82km2，最大滯蓄水量0.845 億m3。

三部分淹沒(méi)區(qū)域總淹沒(méi)面積約141.1km2，總滯蓄水量1.696 億m3。洪澇淹沒(méi)面積及滯蓄水量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 洪澇淹沒(méi)區(qū)域及滯蓄水量調(diào)查統(tǒng)計(jì)表

2.2 洪水量級(jí)分析

以賈魯河干流具有長(zhǎng)系列流量資料的中牟、扶溝水文站為控制節(jié)點(diǎn)，依據(jù)實(shí)測(cè)水文資料和洪水調(diào)查資料，并考慮堤防潰決、漫溢，以及上游主要中型水庫(kù)攔洪調(diào)蓄、中游清水河跨流域分水的影響，分別分析實(shí)測(cè)洪水和還原洪水的量級(jí)和重現(xiàn)期。

2.2.1 實(shí)測(cè)洪水量級(jí)分析

由于中牟站以上未發(fā)生堤防漫決，采用中牟站斷面實(shí)測(cè)洪水過(guò)程分析洪峰流量和各時(shí)段洪水總量。本次洪水中牟站實(shí)測(cè)最大流量608m3/s；最大1、3、7 天洪量分別為0.5037 億、1.232 億、1.95 億m3。最大流量和各時(shí)段最大洪量均位列本站自1959 年以來(lái)資料系列第1 位。

本次洪水扶溝站最大流量331m3/s，位列本站1951 年以來(lái)實(shí)測(cè)最大流量系列第8 位。最大1、3、7 天洪量分別為0.2825 億、0.8156 億、1.671 億m3，分別位列相應(yīng)實(shí)測(cè)洪量系列第7、4、3 位。

由于賈魯河中牟至扶溝河段堤防出現(xiàn)潰漫，有0.85 億m3水量滯蓄在河道兩岸低洼地，減少了河道的下泄流量和洪水總量。根據(jù)河段中游水文巡測(cè)資料和洪水調(diào)查資料，對(duì)扶溝站以上河段淹沒(méi)區(qū)域一、二滯蓄的潰漫水量進(jìn)行過(guò)程分析，河段最大潰漫流量467m3/s，推算出含河段潰漫水量的實(shí)測(cè)最大流量為780m3/s（7 月24 日），在實(shí)測(cè)最大流量系列中排第1 位；最大1、3、7 天洪量分別為0.615 億、1.525億、2.449 億m3，位列相應(yīng)實(shí)測(cè)洪量系列第1、2、3位。經(jīng)對(duì)實(shí)測(cè)最大流量、各時(shí)段洪水總量資料系列頻率分析，中牟站最大流量、最大洪量（1、3、7 天）重現(xiàn)期約100 年。扶溝站最大流量重現(xiàn)期為50～100年，最大1、3、7 天洪量重現(xiàn)期為50 年左右。

2.2.2 還原洪水量級(jí)分析

2.2.2.1 中牟站還原洪水

賈魯河中牟站以上流域內(nèi)有6 座中型水庫(kù)（賈魯河尖崗、賈峪河常莊、索須河丁店、楚樓、河王、十八里河上游后湖），集水面積為483.7km2，占中牟站以上集水面積的23%，洪水期間攔洪削峰的作用明顯。中牟站的還原洪水，重點(diǎn)考慮6 座中型水庫(kù)的影響。

采用馬斯京根法將水庫(kù)蓄變量合并過(guò)程演算至中牟水文站（洪水演算參數(shù)采用分析值：K=20h、x=0.28，Δt=2h），與中牟站實(shí)測(cè)洪水過(guò)程疊加，作為中牟站還原洪水過(guò)程。經(jīng)還原計(jì)算，中牟站還原洪水最大流量973m3/s（7 月21 日），最大1、3、7 天洪量分別為0.729 億、1.586 億、2.358 億m3。

2.2.2.2 扶溝站還原洪水

（1）上游水庫(kù)影響

受賈魯河上游6 座中型水庫(kù)的影響，采用中牟站受水庫(kù)的影響過(guò)程，通過(guò)流量演算，計(jì)算至扶溝站。本次洪水佛爾崗水庫(kù)攔蓄洪水量不大，據(jù)反推入庫(kù)洪水資料統(tǒng)計(jì)，水庫(kù)消減洪峰僅8%，最大攔蓄洪水量0.16 億m3。佛爾崗水庫(kù)對(duì)扶溝站影響，采用水庫(kù)蓄水變量過(guò)程演算至扶溝站（K=40h、x=0.25，Δt=2h）。

（2）清水河引水

清水河起于賈魯河高集閘閘上左岸，流經(jīng)扶溝縣、西華縣于周口市川匯區(qū)毛寨村龍路口（閘）匯入新運(yùn)河，入沙潁河左岸，全長(zhǎng)約99km，河道水量為跨賈魯河流域引出水量。洪水期間清水河7 月22—31 日自高集閘上引出賈魯河流域的水量0.52 億m3，最大引水流量159m3/s。

（3）中牟至扶溝河段潰漫水量

根據(jù)洪水調(diào)查，洪水期中牟至扶溝河段出現(xiàn)12處堤防潰漫，潰漫水量過(guò)程已計(jì)入扶溝站實(shí)測(cè)洪水過(guò)程。

（4）還原計(jì)算成果

根據(jù)上游水庫(kù)影響過(guò)程和清水河的分水流量過(guò)程，分別疊加至扶溝站包含河段潰漫流量的實(shí)測(cè)過(guò)程，即為扶溝站的還原流量過(guò)程。中牟、扶溝站還原流量過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 賈魯河中牟（左圖）、扶溝站（右圖）實(shí)測(cè)流量與還原流量過(guò)程線圖

經(jīng)還原計(jì)算，扶溝站還原洪水最大流量1160m3/s（7 月24 日），最大1、3、7 天洪量分別為0.890 億、2.198 億、3.250 億m3。根據(jù)還原洪水計(jì)算成果，參考實(shí)測(cè)洪水頻率曲線，分別估算中牟、扶溝站最大流量和不同時(shí)段洪量的重現(xiàn)期。中牟站還原洪水最大流量重現(xiàn)期約250 年，最大1、3、7 天洪量重現(xiàn)期分別約為250、200、200 年。扶溝站還原洪水最大流量重現(xiàn)期約250 年，最大1、3、7 天洪量重現(xiàn)期分別約為250、200、超過(guò)50 年。

3 總結(jié)與建議

本次賈魯河洪水，總體評(píng)價(jià)為有實(shí)測(cè)資料以來(lái)的最大洪水。通過(guò)調(diào)查分析，賈魯河上游河段經(jīng)過(guò)多年系統(tǒng)治理，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50～100 年，河段最高水位低于堤頂高程0.5m 左右，河道行洪能力增加明顯。中下游河段雖經(jīng)部分治理，但未經(jīng)系統(tǒng)治理，河段過(guò)水?dāng)嗝婷娣e變化不顯著，河道行洪能力變化不大。防洪標(biāo)準(zhǔn)普遍20 年一遇（下游部分河段只有10 年一遇），河道的設(shè)計(jì)保證流量500m3/s 左右，遠(yuǎn)低于本次實(shí)測(cè)洪水量級(jí)，造成中下游河段出現(xiàn)多處潰漫險(xiǎn)情。本次洪水反映出賈魯河現(xiàn)狀防洪體系還存在明顯短板。

3.1 健全堤防工程、提高防洪標(biāo)準(zhǔn)

本次暴雨洪水規(guī)模雖遠(yuǎn)超賈魯河中下游河道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但也充分暴露了中下游河段防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，部分河段兩岸僅僅依靠地形約束河道水流，甚至無(wú)堤可防。建議后續(xù)復(fù)核修正流域設(shè)計(jì)洪水成果，完善河道堤防建設(shè)，提高河道行洪能力。

3.2 完善水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)、提高水文監(jiān)測(cè)能力

賈魯河流域現(xiàn)有水文站7 處，其中干流2 處水文站，中牟、扶溝站河長(zhǎng)占干流總河長(zhǎng)50%，中間無(wú)水文控制站；河道霍莊閘、陳崗閘、高集閘無(wú)水文監(jiān)測(cè)設(shè)施。各水文測(cè)站測(cè)驗(yàn)手段仍然以人工監(jiān)測(cè)為主，現(xiàn)代化水平較低，高洪測(cè)流能力較低。建議按照水文站網(wǎng)布設(shè)原則完善水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，配備高水平的自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備，加強(qiáng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力建設(shè)，全面提高水文監(jiān)測(cè)能力。

3.3 強(qiáng)化預(yù)測(cè)手段、提升預(yù)警能力

本次暴雨洪水暴露出短臨天氣降水預(yù)報(bào)的不足，應(yīng)加強(qiáng)氣象短臨天氣降水預(yù)報(bào)方面的技術(shù)研究。由于賈魯河多年來(lái)未發(fā)生較大洪水，且控制斷面較少，因此現(xiàn)有水文預(yù)報(bào)方案亟待修訂，并需分析研究無(wú)資料地區(qū)的水文預(yù)報(bào)方法■