鄭州“7·20”特大暴雨河道堤防險情調查分析

汪自力，宋修昌，何鮮峰，李姝昱

（1.黃河水利委員會 黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003； 2.水利部 堤防安全與病害防治工程技術研究中心，河南 鄭州 450003； 3.黃河勘測規(guī)劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003）

河南省鄭州市“7·20”特大暴雨災害是一場極端暴雨導致嚴重城市內澇、河流洪水、山洪滑坡等多災并發(fā)，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失的特別重大自然災害。 特大暴雨期間，鄭州市賈魯河、雙洎河、潁河等3條主要河流均出現(xiàn)超保證水位大洪水，過程洪量均超過歷史實測最大值。 全市124 條大小河流共發(fā)生險情418 處，143 座水庫中有常莊、郭家咀等84 座出現(xiàn)不同程度險情，威脅下游鄭州市區(qū)以及京廣鐵路干線、南水北調工程等重大基礎設施安全［1］。 鄭州市城區(qū)河道堤防出現(xiàn)河道漫溢、堤防決口、岸坡坍塌以及攔（跨）河建筑物損毀等險情，10 條內河下游與賈魯河銜接段壅水頂托影響城區(qū)排澇，引起社會高度關注。

通過現(xiàn)場查勘、調閱資料及座談、詢問談話等方式，重點對影響鄭州市城區(qū)防洪排澇的河道堤防等工程治理、運行維護、應急處置環(huán)節(jié)開展了全面調查，給出了河道堤防、攔（跨）河建筑物的主要險情類型、數(shù)量及分布，分析了出險的主要原因及其存在的問題，并為災后重建提出了對策建議。

1 河道堤防水毀情況

1.1 水系情況

鄭州市基本地形由西南向東北傾斜，呈階梯狀降低，由山區(qū)、丘陵過渡到平原。 如圖1 所示，影響鄭州市主城區(qū)防洪安全的河流主要是外河黃河和內河賈魯河水系。 進入黃河的主要支流有汜水河和枯河，進入賈魯河水系的支流包括索須河、魏河、東風渠、金水河、熊耳河、七里河、潮河以及雙洎河等。 南水北調中線干渠由東向西從城區(qū)南部穿過，承擔部分生態(tài)補水任務，在與索河、須水河、金水河、熊耳河、十八里河、十七里河交接處設置有分水口。 在賈魯河上游修建有尖崗、常莊兩座水庫，在金水河上游修建有郭家咀水庫。 各河段設防標準見圖1［2］，其中對市區(qū)行洪排澇影響較大的河流概況如下。

圖1 鄭州市主城區(qū)水系及設防標準

（1）賈魯河。 發(fā)源于新密、滎陽兩市交界處，流經(jīng)鄭州市西部、北部，在東部出境，環(huán)繞鄭州市區(qū)，是鄭州市的骨干排水河流，承擔著全域85%的排洪、除澇任務。 賈魯河在鄭州市境內長137 km，在周口市匯入沙潁河后入淮河。 賈魯河各河段治理標準不一，自上而下分別為：尖崗水庫至南水北調總干渠段防洪標準為50 a 一遇，設計流量103 m3／s；科學大道至京港澳高速公路段防洪標準為100 a 一遇，設計流量1180 m3／s；京港澳高速公路至中牟隴海鐵路段防洪標準為50 a一遇，設計流量1310 m3／s；中牟隴海鐵路至大王莊彎道段防洪標準為20 a 一遇，設計流量446 m3／s。

（2）兩河一渠。 鄭州市兩河一渠（金水河、熊耳河、東風渠）是貫穿鄭州市中心城區(qū)的帶狀濱水綠色廊道，承擔著城市行洪排澇、為市民提供休閑娛樂服務的功能。

（3）汜水河。 發(fā)源于新密市尖山鄉(xiāng)種灣村，流經(jīng)鞏義、滎陽、上街，后注入黃河，河道設防標準為20 a一遇。

（4）雙洎河。 發(fā)源于登封大冶鎮(zhèn)，流經(jīng)新密、新鄭、長葛市后轉向東南，在周口市扶溝縣曹里鄉(xiāng)擺渡口村匯入賈魯河，河道設防標準為20 a 一遇。

1.2 “7·20”雨情、水情、工情

2021年7月17日8 時至23 日8 時，鄭州市累計降雨400 mm 以上面積達5590 km2，600 mm 以上面積達2068 km2。 這輪降雨折合水量近40 億m3，為鄭州市有氣象觀測記錄以來范圍最廣、強度最強的特大暴雨過程。 最強降雨時段為19 日下午至21 日凌晨，20日鄭州國家氣象站出現(xiàn)最大日降雨量624.1 mm，接近鄭州平均年降雨量640.8 mm，為建站以來最大值189.4 mm的3.3 倍。 20 日16 時至17 時出現(xiàn)201.9 mm 的極端小時雨強，突破我國大陸氣象觀測記錄歷史極值198.5 mm［1］。

受強降雨影響，市域內賈魯河、金水河、十七里河、十八里河、索須河、汜水河、雙洎河均高水位運行。 20日金水河、熊耳河水位均超警戒線，河道滿河槽運行；東風渠水位處于警戒線以下，平均水深1.8 m，最大水深約2.4 m；市區(qū)賈魯河、十七里河、十八里河、七里河、潮河、須水河、索須河、魏河等基本滿河槽運行。 賈魯河中牟水文站7月21 日14：00 實測洪峰水位79.40 m，超歷史最高洪峰水位（1960年11月4 日）1.71 m，超警戒水位1.90 m；洪峰流量608 m3／s，為歷史最大洪峰流量（2019年8月2 日）的2.5 倍，遠超設計流量446 m3／s。魏河等內河與賈魯河銜接段存在卡口，壅水頂托影響城區(qū)排澇。

7月19 日，鄭州市河道工程管理處下發(fā)調度令，要求各河道攔蓄水建筑物于7月19 日15 時落壩運行，各處上報資料表明19 日20 時所轄的30 個攔蓄水建筑物均落壩到位，為洪水順利下泄提供了條件。

常莊水庫7月20 日10：30 出現(xiàn)疑似“管涌”險情，啟用輸水洞泄洪（最大泄量31.4 m3／s）；15：30 啟用溢洪道泄流，18：10 入庫洪峰流量905 m3／s，出庫流量430 m3／s，水庫發(fā)揮了顯著的攔洪錯峰作用；20：45 壓減泄流量100 m3／s 長達4 h，以配合南水北調中線工程應急退水。

1.3 河道堤防工程險情

高水位運行導致部分河段漫溢、決口，多處岸坡坍塌、樹木倒伏，部分攔（跨）河建筑物損毀，河道淤積嚴重。 主要河段險情如下。

（1）賈魯河。 主要險情發(fā)生在中牟縣隴海鐵路橋至大王莊彎道段，共出現(xiàn)決口3 處，均為漫決，詳見表1。

表1 賈魯河決口險情統(tǒng)計

（2）金水河、熊耳河、東風渠。 7月20 日金水河水位超警戒線，發(fā)生漫溢8 處，河道岸坡塌陷166 處，詳見表2、圖2；熊耳河水位超警戒線但無漫溢，岸坡塌陷98 處；東風渠水位處于警戒線以下，無漫溢，岸坡塌陷24 處。

圖2 金水河岸坡坍塌情況

表2 金水河漫溢險情統(tǒng)計

金水河漫溢發(fā)生時間大多為7月20 日17 時至18時，而郭家咀水庫因溢洪道堵塞而不能及時泄洪，臨時開挖溢洪道的泄流時間為7月20 日23：50，庫水漫壩時間為7月21 日0：40；金水河河水渾濁現(xiàn)象可能與南四環(huán)外眾多建筑工地裸露土體被沖入河道有關。

（3）魏河、潮河、七里河。 鄭東新區(qū)魏河改線入賈魯河口、潮河京港澳高速輔道橋、七里河康莊各出現(xiàn)漫溢1 處。 魏河故道入賈魯河口處有涵管連通（見圖3），賈魯河堤防出現(xiàn)坍塌但未決口。

圖3 魏河故道入賈魯河排水涵管（臨賈魯河側）

（4）汜水河。 汜水河滎陽段、上街區(qū)、鞏義段幾乎全線漫溢，決口1 處，橋梁沖毀9 處（見圖4），橋欄桿沖毀2 處，坍塌10 處。

圖4 汜水河鞏義段被沖垮的橋梁和樓房

（5）雙洎河。 新密段漫溢3 處，決口4 處，橋梁沖毀4 座。

1.4 應急處置

管護人員加強巡查，發(fā)現(xiàn)險情及時上報，并盡快對坍塌、樹木倒伏范圍等危險區(qū)域布設警戒線，以防路人進入造成次生災害，災后進行了臨時修復。 當?shù)馗刹咳罕姾臀渚俦e極投身搶險工作，對決口處實施封堵。

2 攔（跨）河建筑物損毀情況

2.1 鄭州市域內攔河建筑物及損毀情況

經(jīng)統(tǒng)計，鄭州市域內所有河流共有攔河建筑物120 座，其中橡膠壩71 座、翻板壩26 座、攔水堰7 座、跌水堰3 座、其他攔河建筑物13 座（溢流壩4 座，翻板閘6 座，液壓壩3 座）。

在“7.20”特大暴雨洪水期間，共有8 座攔河建筑物發(fā)生水毀險情，其中：橡膠壩6 座，攔水堰1 座，跌水堰1 座。

不同管理單位所轄河流攔河建筑物辦理水行政許可手續(xù)及水毀情況不同，辦理水行政許可手續(xù)的占52%。

2.2 賈魯河等橋梁壅水及損毀情況

賈魯河在鄭州市域內共有橋梁47 座，其中賈魯河綜合治理工程新建12 座，在建市政橋梁6 座，均辦理了水行政許可手續(xù)。 原有市政道路與賈魯河交叉橋梁26 座，保留跨主河槽老橋3 座。 此次洪水中有2 座橋梁壅水嚴重，分別是中牟縣北環(huán)花橋（橋梁為原有橋梁，過水斷面縮窄）、中牟縣中店橋（橋底凈空頂部高程低于堤頂高程約1.5 m，梁體阻水）。 另有3 座橋梁發(fā)生水毀，分別是鄭州高新區(qū)歡河橋（發(fā)生樁基損毀）、鄭東新區(qū)小夏街橋和大吳橋（發(fā)生坍塌）。

3 出險原因分析

（1）特大暴雨形成超標準洪水。 “7·20”強降雨在極短時間形成超標準洪水，嚴重超出河道排洪能力造成河道漫溢。 強降雨從河岸護坡與土體接合部入流形成水溝浪窩、局部坍塌。 賈魯河不同河段防洪標準不一，從100 a 一遇到20 a 一遇，在水庫泄洪和排澇疊加形成的洪水作用下，低標準河段出現(xiàn)漫溢、決口險情。 金水河漫溢與上游郭家咀水庫泄洪無關，但南四環(huán)外工地泥土被沖入河道導致水渾、河道淤積影響泄洪。

（2）橋梁阻水。 汜水河跨河橋梁橋面高程較低，山洪帶來樹枝等阻塞橋下河道，造成局部壅水漫過橋頂，加之山區(qū)河流縱比降大，洪水流速高，河床下切嚴重，造成河岸坍塌、橋墩塌陷。 賈魯河綜合整治工程建設時，為方便當?shù)厝罕姵鲂?，部分老橋未拆除，壅高了水位，致使附近堤防漫決。

（3）外河頂托導致內河排澇不暢。 為排內澇，內河與外河交匯處往往通過穿堤涵管連通，當外河水位較低時排水較順暢，而外河高水位運行時，對內河頂托造成排水不暢甚至出現(xiàn)倒灌。 另外，高水位時穿堤涵管接合部位也易發(fā)生滲透破壞。

（4）水工程險情應急處置能力不足。 水工程分屬多部門管理，在強降雨、視線不好、通信不暢等惡劣條件下，存在信息溝通不暢、險情判斷不準、應急搶險能力不足等問題，也影響了水工程的優(yōu)化調度和功能的發(fā)揮。

4 存在問題

此次強降雨暴露出在城市河流堤防規(guī)劃、應急管理能力等方面還存在一些短板，主要反映在以下幾個方面：

（1）河道治理不系統(tǒng)、不徹底。 同一河道不同河段的防洪標準不統(tǒng)一，河道治理不系統(tǒng)，還存在未治理河段以及橋梁阻水等局部堵點，影響整體治理效果。

（2）管護力量薄弱、搶險能力不足。 城區(qū)河道具有點多線長、構筑物復雜的特點，一旦出現(xiàn)險情，管護人員僅能做到排查險情，拉警戒線，驅離危險區(qū)域人員等，難以做到“搶早搶小”、及時遏制險情的發(fā)展。

（3）多頭管理，統(tǒng)一調度不夠。 城區(qū)河道、湖泊及堤壩等水利設施分別由水利部門、城管部門、園林部門等管理，河道防洪標準、管養(yǎng)標準不統(tǒng)一；城區(qū)主要河道普遍缺乏雨水情監(jiān)測設施；閘壩、大型渠道等水利工程調度不統(tǒng)一，不利于上游水庫、河道堤防、大型渠堤的防洪排澇整體功能充分發(fā)揮。

5 結論與建議

5.1 結論

（1）強降雨是導致河道堤防出險的主要原因。 鄭州“7·20”特大暴雨是造成河道出現(xiàn)多處漫溢、河岸坍塌及攔（跨）河建筑物損毀等重大險情的主要原因。短時強降雨及其引起的水庫泄洪、大型渠道應急退水，使賈魯河等河流遠遠超出自身排泄能力。

（2）河道高標準建設保證了主城區(qū)河段的安全。經(jīng)綜合治理后的賈魯河沿線河道及幾個湖泊在“7·20”特大暴雨中起到了很好的調蓄作用，百年一遇的建設標準保證了鄭州城區(qū)河段的安全，減輕了防洪壓力。

（3）橡膠壩等依規(guī)塌壩運行減少了河道壅水。 7月19 日20 時前實現(xiàn)所有河道橡膠壩、液壓壩錯峰降壩、塌壩運行，避免形成人造洪峰。 20 日強降雨前全部塌壩運行，降低了河水壅高，使得洪水能夠及時下泄。

（4）全民抗洪排澇救災降低了災害損失。 解放軍、武警戰(zhàn)士全力搶險，各級黨員干部發(fā)揮先鋒模范作用，人民群眾全面投入抗洪排澇救災，及時封堵了堤防決口，努力把損失降到最低。

5.2 建 議

（1）全面提升河道防洪標準。 整體考慮全面提升河道防洪標準，并妥善處理外洪與內澇、城市景觀建設與河道泄洪安全的關系。

（2）在易形成內澇位置設置強排和防止倒灌工程措施。 在鄭東新區(qū)等地勢較低、主河道高水位運行頂托內河的堤段，設置防止河水倒灌和強排等工程措施。

（3）增設河道水情實時監(jiān)測設備，實施涉水工程統(tǒng)一調度。 城區(qū)主要河道增設水情實時監(jiān)測設備，統(tǒng)一監(jiān)測，第一時間為河道行洪調度提供水位、流量等數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)所有河道與閘壩、調水工程的統(tǒng)一調度。

（4）完善防汛應急預案。 針對此次特大暴雨引起的城市內澇、河道水毀、外洪影響等問題，及時總結經(jīng)驗教訓，破解“城市病”難題。 細化完善防汛應急預案，強化特大暴雨下各部門的聯(lián)動和信息共享，優(yōu)化防洪排澇工程的調度。