2021年黃河秋汛洪水特點(diǎn)及預(yù)報(bào)實(shí)踐

范國(guó)慶，郭衛(wèi)寧，張永生，王 鵬

（水利部黃河水利委員會(huì)水文局，450004，鄭州）

2021年8月下旬至10月，受華西秋雨持續(xù)影響，黃河中下游地區(qū)發(fā)生歷史罕見(jiàn)秋汛洪水。黃河干流9天內(nèi)相繼出現(xiàn)3次編號(hào)洪水，潼關(guān)水文站發(fā)生1979年以來(lái)最大洪水，支流渭河、汾河、伊洛河、沁河均發(fā)生有實(shí)測(cè)資料以來(lái)同期最大洪水，多座水庫(kù)突破歷史最高蓄水位，黃河下游出現(xiàn)長(zhǎng)歷時(shí)、大流量洪水過(guò)程，洪水還原后花園口站有兩次洪峰超1萬(wàn)m3。

一、氣象情況

2021年8月下旬至10月中旬，亞洲高緯度巴爾喀什湖至貝加爾湖地區(qū)為寬廣低壓區(qū)，低壓底部多分裂短波槽東移南下；西太平洋副熱帶高壓較常年異常偏強(qiáng)、偏西，孟加拉灣低值系統(tǒng)活躍，形成較強(qiáng)的西南暖濕氣流，為黃河中下游秋雨提供了持續(xù)充沛的水汽輸送。受短波槽和副熱帶高壓共同影響，冷暖空氣持續(xù)交綏于黃河流域，使得中下游出現(xiàn)此次歷史罕見(jiàn)的秋雨過(guò)程。

此次秋汛黃河中游共發(fā)生7場(chǎng)中到大雨及以上降水過(guò)程，其中8月下旬3場(chǎng)，9月上、中、下旬各1場(chǎng)，10月上旬1場(chǎng)，其中9月下旬的過(guò)程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。全流域累積面雨量282.5 mm，較常年同期偏多1.5倍，其中三花干流、伊洛河、沁河累積降水較常年同期偏多3～5倍，北洛河、涇河、渭河下游、汾河偏多2倍左右；山陜南部、渭河上中游偏多1～2倍。

二、秋汛洪水概況

2021年8月下旬至10月下旬黃河秋汛洪水過(guò)程持續(xù)2個(gè)多月，按洪水來(lái)源劃分，潼關(guān)站洪水主要來(lái)自吳堡至龍門區(qū)間、汾河、涇渭河、北洛河，花園口站洪水主要來(lái)自小浪底、陸渾、故縣、河口村水庫(kù)洪水調(diào)度過(guò)程。黃河中游潼關(guān)站2021年秋汛可劃分為6次洪水（見(jiàn)圖1）。

圖1 黃河潼關(guān)站洪水場(chǎng)次劃分

1.第1次洪水（8月20—29日）

受8月21—22日降雨影響，涇渭河、龍三區(qū)間、伊洛河出現(xiàn)明顯洪水過(guò)程。渭河華縣站8月21日6時(shí)54分洪峰流量802 m3/s、23日8時(shí)洪峰流量1 300 m3/s，黃河潼關(guān)站24日7時(shí)30分洪峰流量2 390 m3/s，次洪水量8.93億m3，其中干流龍門站水量4.99億m3，渭河華縣站水量4.6億m3。因?yàn)槭乔镅吹谝粓?chǎng)洪水，小浪底、陸渾、故縣水庫(kù)充分?jǐn)r蓄洪水，伊洛河黑石關(guān)站24日0時(shí)6分洪峰流量496m3/s，黃河花園口站25日6時(shí)洪峰流量841m3/s。

2.第2次洪水（8月31日—9月5日）

受8月28—31日降雨影響，涇河、渭河再次出現(xiàn)明顯洪水。渭河華縣站9月2日18時(shí)洪峰流量1940m3/s，黃河潼關(guān)站3日14時(shí)洪峰流量2 550m3/s。本次洪水潼關(guān)站水量5.71億m3，其中干流龍門站水量2.16億m3，渭河華縣站水量3.42億m3。

3.第3次洪水（9月5—15日）

受9月3—5日降雨影響，涇渭河再次漲水。渭河主要干流站表現(xiàn)為復(fù)式洪水，與之相應(yīng)，干流潼關(guān)站也出現(xiàn)兩個(gè)洪峰流量，分別為6日4時(shí)2 820 m3/s、7日16時(shí)3 310 m3/s。本次洪水潼關(guān)站次洪水量11.42億m3，洪水主要來(lái)自黃河北干流及渭河，干流龍門站水量4.06億m3，渭河華縣站水量6.94億m3。

在潼關(guān)站秋汛第2、第3次洪水同期，伊洛河出現(xiàn)3次洪水過(guò)程，經(jīng)陸渾水庫(kù)、故縣水庫(kù)調(diào)蓄后，黑石關(guān)站最大洪峰流量為9月2日10時(shí)30分1 890 m3/s。潼關(guān)以上來(lái)水大部分被小浪底水庫(kù)攔蓄，黃河下游洪水主要來(lái)自小花區(qū)間，花園口站9月3日6時(shí)24分洪峰流量2 390 m3/s，洪水歷時(shí)17天，次洪水量17.99億m3。

4.第4次洪水（9月15—24日）

受9月17—18日降雨影響，黃河中游渭河、伊洛河、沁河普遍漲水。黃河干流龍門站9月17日14時(shí)33分洪峰流量2 880 m3/s，渭河華縣站20日14時(shí)洪峰流量2 900 m3/s，黃河潼關(guān)站18日8時(shí)42分洪峰流量3 540 m3/s，20日21時(shí)24分洪峰流量4 340 m3/s。本次潼關(guān)站次洪水量18.82億m3，洪水主要來(lái)自黃河干流和渭河，黃河龍門、渭河華縣2站次洪水量分別為9.86億m3、7.83億m3。

伊河?xùn)|灣站9月19日12時(shí)48分洪峰流量2 810 m3/s，洛河盧氏站19日7時(shí)12分洪峰流量2 430 m3/s，兩站均為建站以來(lái)同期最大洪水。經(jīng)陸渾水庫(kù)、故縣水庫(kù)調(diào)蓄后，伊洛河黑石關(guān)站20日9時(shí)洪峰流量2 970 m3/s，為該站1950年有實(shí)測(cè)資料以來(lái)同期最大洪水。沁河洪水經(jīng)河口村水庫(kù)調(diào)蓄后，武陟站20日7時(shí)30分洪峰流量515 m3/s。

小浪底、西霞院水庫(kù)聯(lián)合控泄運(yùn)用，黃河花園口站9月21日7時(shí)洪峰流量3 780m3/s，次洪水量17.29億m3，其中小浪底以上、伊洛河、沁河來(lái)水分別為6.15億m3、8.01億m3、2.45億m3。

5.第5次洪水（2021年黃河1號(hào)、2號(hào)洪水）

受9月22—28日降雨影響，黃河中游渭河、北洛河、伊洛河、沁河出現(xiàn)較大洪水過(guò)程，并分別于潼關(guān)站、花園口站形成黃河2021年1號(hào)洪水、2號(hào)洪水。

渭河華縣站9月28日16時(shí)30分洪峰流量為4 840 m3/s。黃河潼關(guān)站27日15時(shí)48分流量達(dá)到5 020 m3/s，形成黃河2021年第1號(hào)洪水，29日23時(shí)洪峰流量7 480 m3/s，為1988年以來(lái)最大流量。本次洪水潼關(guān)站次洪水量34.53億m3，其中北干流來(lái)水7.593億m3，渭河來(lái)水21.36億m3。

受伊洛河、沁河洪水影響，黃河花園口站9月27日21時(shí)流量達(dá)到4 020 m3/s，形成黃河2021年第2號(hào)洪水，小浪底、陸渾、故縣、河口村4座水庫(kù)聯(lián)合防洪調(diào)度，花園口站沒(méi)有明顯的洪峰，一直維持較大流量過(guò)程。從花園口站形成黃河2021年第2號(hào)洪水的流量4 000 m3/s量級(jí)來(lái)看，伊洛河來(lái)水占37.9%，沁河來(lái)水占46.4%。

6.第6次洪水（2021年黃河3號(hào)洪水）

受10月2—6日降雨影響，黃河山陜區(qū)間南部、渭河、北洛河、汾河普遍漲水，多站出現(xiàn)歷史同期最大洪水，各區(qū)間來(lái)水匯合后，黃河潼關(guān)站10月5日23時(shí)流量5 090 m3/s，形成黃河2021年第3號(hào)洪水，7日7時(shí)36分洪峰流量8 360 m3/s，為1979年以來(lái)最大流量。本次洪水由黃河北干流、涇渭河、北洛河、汾河4個(gè)區(qū)間同時(shí)來(lái)水形成，北干流龍門站6日10時(shí)洪峰流量3 220 m3/s，渭河華縣站8日9時(shí)洪峰流量4 560 m3/s，北洛河狀頭站7日7時(shí)56分洪峰流量1 580 m3/s，汾河河津站9日8時(shí)24分洪峰流量985 m3/s。本次洪水潼關(guān)站水量57.58億m3，其中黃河龍門站來(lái)水16.44億m3，渭河華縣站26.01億m3，汾河河津站6.58億m3，北洛河狀頭站5.316億m3。

洪水期間小浪底水庫(kù)10月9日20時(shí)達(dá)到最高水位273.50 m，也是該水庫(kù)運(yùn)行以來(lái)歷史最高水位。經(jīng)小浪底、陸渾、故縣、河口村4座水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，黃河下游花園口站流量持續(xù)穩(wěn)定在4 800 m3/s左右。

三、秋汛特點(diǎn)

1.降雨歷時(shí)長(zhǎng)、籠罩范圍廣、雨量大、雨區(qū)重疊度高

黃河中下游地區(qū)自8月下旬開(kāi)始，發(fā)生多次明顯強(qiáng)降水過(guò)程，并持續(xù)至10月上旬結(jié)束，時(shí)長(zhǎng)近50天。秋雨落區(qū)覆蓋整個(gè)黃河中下游地區(qū)，250 mm以上暴雨籠罩面積達(dá)23.0萬(wàn)km2，累積面雨量433.6 mm，較常年偏多1.4倍，其中汾河、北洛河、涇河、渭河下游、伊洛河、沁河、三花干流、金堤河、大汶河較常年偏多2~4倍，山陜區(qū)間南部偏多近1倍，均列歷史第一位。8月下旬至10月上旬，黃河中下游共出現(xiàn)7場(chǎng)強(qiáng)降水過(guò)程，主要集中在山陜區(qū)間南部、汾河、涇渭洛河和三花區(qū)間，降雨落區(qū)在上述區(qū)間高度重疊。

2.洪水場(chǎng)次多、過(guò)程長(zhǎng)、洪峰高、水量大

秋汛期間9天內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3次編號(hào)洪水，其中黃河潼關(guān)站編號(hào)2次、花園口站編號(hào)1次。渭河華縣站、伊河?xùn)|灣站、洛河盧氏站洪峰流量超1 000 m3/s洪水過(guò)程分別發(fā)生6次、5次、6次，伊洛河黑石關(guān)站、沁河武陟站明顯洪水過(guò)程分別出現(xiàn)5次、3次。中游潼關(guān)站連續(xù)出現(xiàn)6次洪水，持續(xù)時(shí)間近2個(gè)月；下游花園口站流量在4 000 m3/s以上歷時(shí)達(dá)24天，其中流量在4 800 m3/s左右歷時(shí)近20天。

秋汛期間，渭河、伊洛河、沁河發(fā)生9月份同期歷史最大洪水，汾河、北洛河發(fā)生10月份歷史同期最大洪水，渭河華縣站、汾河河津站出現(xiàn)歷史最高洪水位；潼關(guān)站在3號(hào)洪水期間出現(xiàn)1979年以來(lái)最大流量。對(duì)秋汛洪水初步還原，潼關(guān)站2次洪水洪峰流量分別為7 950 m3/s、9 060 m3/s，花園口兩次洪峰流量分別為12500m3/s、11 000 m3/s。8月下旬至10月黃河潼關(guān)以上來(lái)水161.9億m3、潼關(guān)至花園口區(qū)間來(lái)水82.6億m3，其中1號(hào)、3號(hào)洪水潼關(guān)站總水量高達(dá)92.9億m3。

3.水庫(kù)蓄水位高

由于洪水場(chǎng)次多，水量大，造成小浪底、陸渾、故縣、河口村及東平湖等水庫(kù)高水位運(yùn)行，多座水庫(kù)出現(xiàn)歷史最高或次高蓄水位。10月9日18時(shí)沁河河口村水庫(kù)出現(xiàn)建庫(kù)以來(lái)最高水位279.89 m，2小時(shí)后黃河小浪底水庫(kù)也達(dá)到建庫(kù)以來(lái)最高水位273.50 m；10月12日洛河故縣水庫(kù)達(dá)到建庫(kù)以來(lái)最高水位537.75 m；10月26日伊河陸渾水庫(kù)出現(xiàn)建庫(kù)以來(lái)第二高水位319.36 m。

四、洪水預(yù)報(bào)工作

水利部黃河水利委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱黃委）作為黃河水行政主管部門，在此次秋汛洪水過(guò)程中按照黨中央、國(guó)務(wù)院指示精神，堅(jiān)持以人民為中心，確立了“不傷亡、不漫灘、不跑壩”防御目標(biāo)，精細(xì)調(diào)度干支流各主要水庫(kù)，在確保水庫(kù)安全前提下，精準(zhǔn)控制下游河段流量長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在5 000 m3/s左右。

在此次秋汛期間，洪水預(yù)報(bào)作為防汛決策重要依據(jù)，發(fā)揮了關(guān)鍵的基礎(chǔ)支撐作用。黃委水文部門通過(guò)緊密追蹤天氣形勢(shì)，密切監(jiān)視雨水情變化，強(qiáng)化會(huì)商研判，滾動(dòng)分析預(yù)估，較為準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)了各次洪水過(guò)程。在秋汛關(guān)鍵期，尤其是黃河1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)洪水期間，洪水集中、洪峰高、水量大，下游河道長(zhǎng)時(shí)間處于大流量過(guò)程，多座水庫(kù)出現(xiàn)歷史最高蓄水位，對(duì)洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期、精度、預(yù)報(bào)項(xiàng)目等提出了超常規(guī)要求。

黃河2021年1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)洪水期間，為保障黃河下游灘區(qū)不漫灘、190萬(wàn)民眾不受災(zāi)，黃委以“繡花功夫”精細(xì)精準(zhǔn)調(diào)度干支流水庫(kù)，控制花園口站流量不超5 000 m3/s。特別是3號(hào)洪水到來(lái)前預(yù)測(cè)來(lái)水將達(dá)40億m3，而當(dāng)時(shí)小浪底水庫(kù)可用庫(kù)容不足8億m3，陸渾、故縣、河口村等水庫(kù)高水位運(yùn)行已基本無(wú)洪水?dāng)r蓄能力，同時(shí)黃河下游河道大流量過(guò)程已持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，工程出險(xiǎn)概率升高，防守壓力巨大，防汛到了最為艱難、最為兇險(xiǎn)階段。這種嚴(yán)峻的防汛形勢(shì)下，洪水預(yù)報(bào)中每一個(gè)數(shù)據(jù)、每一個(gè)判斷、每一個(gè)決策都在“走鋼絲”，黃委在加密分析和會(huì)商研判降雨落區(qū)及產(chǎn)匯流情況的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮預(yù)報(bào)人員的豐富經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化人工干預(yù)校正預(yù)報(bào)成果，每2小時(shí)分析一次雨水情形勢(shì)，滾動(dòng)制作黃河潼關(guān)站、潼關(guān)至小浪底區(qū)間、小浪底至花園口區(qū)間以及陸渾、故縣、河口村3座水庫(kù)未來(lái)7天流量過(guò)程預(yù)報(bào)，同時(shí)根據(jù)水庫(kù)調(diào)度方案實(shí)時(shí)演算預(yù)報(bào)黑石關(guān)、武陟及花園口站可能出現(xiàn)的流量過(guò)程，提前14天預(yù)報(bào)了3號(hào)洪水水量，預(yù)估花園口以上10月5—14日來(lái)水量將達(dá)到40億m3以上，與實(shí)況基本吻合，強(qiáng)力支撐了這一最艱難、最兇險(xiǎn)時(shí)期防汛部署。在3號(hào)洪水中提前20小時(shí)預(yù)報(bào)潼關(guān)水文站將于10月7日10時(shí)前后出現(xiàn)8 000 m3/s左右洪峰流量，實(shí)況為7日11時(shí)洪峰流量8 360 m3/s，峰現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)誤差1小時(shí)，洪峰流量預(yù)報(bào)誤差4.3%。在渭河下游嚴(yán)重漫灘情況下，提前1天預(yù)報(bào)華縣水文站將于10月7日12時(shí)前后出現(xiàn)4 300 m3/s左右洪峰流量，實(shí)況為7日15時(shí)洪峰流量4 330 m3/s，洪峰流量預(yù)報(bào)誤差小于1%。

2021年秋汛期間，按照《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》對(duì)有關(guān)預(yù)報(bào)進(jìn)行評(píng)定，其中洪峰流量預(yù)報(bào)合格率為86.5%，峰現(xiàn)時(shí)間預(yù)報(bào)合格率為73.1%，潼關(guān)站7天水量預(yù)報(bào)合格率84.4%，預(yù)報(bào)平均誤差10.2%。盡管總體預(yù)報(bào)精度較好，有效支撐了本次秋汛防御，但在超常規(guī)要求下，現(xiàn)有預(yù)報(bào)能力仍明顯不足，部分長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期情況下預(yù)報(bào)誤差較為明顯。例如在黃河第3號(hào)洪水期間，黃委對(duì)潼關(guān)站10月5—14日來(lái)水量進(jìn)行了滾動(dòng)預(yù)估，預(yù)報(bào)結(jié)果均在30億～40億m3，而實(shí)況為42.58億m3，其中降雨前的預(yù)報(bào)誤差在25%左右，降雨開(kāi)始后的預(yù)報(bào)誤差逐步降低至20%以內(nèi)，預(yù)報(bào)誤差較為明顯，之后隨著降雨過(guò)程的結(jié)束及洪水過(guò)程的演進(jìn)，預(yù)報(bào)精度開(kāi)始明顯提高，預(yù)報(bào)誤差均在10%以內(nèi)。

五、總結(jié)與思考

2021年秋汛是一次因極端秋雨天氣形勢(shì)導(dǎo)致，在黃河流域極為罕見(jiàn)的秋季洪水，多站出現(xiàn)有資料以來(lái)同期最大流量；考慮到河南2021年7月極端暴雨期間黃河流域也受到較大影響，因此今后這種極端暴雨和極端秋汛將是黃河防汛一個(gè)重要威脅，氣候變化導(dǎo)致的極端天氣形勢(shì)使得黃河發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水風(fēng)險(xiǎn)依然存在。

洪水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)在本次秋汛防御中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，是流域防汛部署的前提和基礎(chǔ)。在2021年秋汛中，通過(guò)實(shí)時(shí)分析降雨及其產(chǎn)匯流過(guò)程，加強(qiáng)溝通協(xié)作、信息共享和滾動(dòng)會(huì)商，精細(xì)預(yù)報(bào)了黃河中下游主要站（庫(kù)）洪水過(guò)程，在預(yù)報(bào)精度、預(yù)見(jiàn)期、預(yù)報(bào)項(xiàng)目和響應(yīng)速度等方面突破常規(guī)，為實(shí)現(xiàn)“人員不傷亡、下游不漫灘、工程不跑壩、堤防不決口”的防御目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

秋汛期間洪水預(yù)報(bào)精度總體較好，但也暴露出了一些問(wèn)題，尤其是在氣象預(yù)報(bào)、下墊面改變、人類活動(dòng)影響等多重因素影響下洪水預(yù)報(bào)困難重重。目前黃河洪水預(yù)報(bào)的精度、預(yù)見(jiàn)期、站點(diǎn)范圍以及預(yù)報(bào)調(diào)度一體化等方面都無(wú)法完全滿足防汛需求，亟須通過(guò)數(shù)字孿生流域建設(shè)、預(yù)報(bào)模型改進(jìn)、基礎(chǔ)信息收集處理等方面提升黃河洪水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力。 ■