鄭州市防洪減災(zāi)問題分析與應(yīng)對措施探討

譚大偉，李 揚，沈福新，李曉光

(1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021;2.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120;3.鄭州市水利建筑勘測設(shè)計院，河南 鄭州 450006)

鄭州市地跨黃河、淮河兩大流域、水系發(fā)達，是一個洪澇災(zāi)害頻繁的城市。2021年“7·20”鄭州特大暴雨事件[1]，反映出了鄭州防洪減災(zāi)的諸多現(xiàn)實問題，暴露出了防洪減災(zāi)體系存在的薄弱環(huán)節(jié)，迫切需要系統(tǒng)完善鄭州市防洪減災(zāi)體系布局，全面提升防范洪水風(fēng)險威脅能力，從根本上改變市域防洪能力與鄭州市功能定位及高質(zhì)量發(fā)展要求不相適應(yīng)的局面。

1 洪澇情況

1.1 歷史洪澇災(zāi)害

黃河洪水進入下游段，首當其沖威脅鄭州市，曾經(jīng)給鄭州帶來深重災(zāi)難，1723—1938年共發(fā)生過7次重大決堤災(zāi)情。歷史上賈魯河流域洪澇災(zāi)害亦相當嚴重，據(jù)史料記載，建國前較大的洪澇災(zāi)害1723—1938年有11次。建國后，洪澇災(zāi)害仍接連不斷，1954—2021年有12次，受災(zāi)嚴重，造成人員傷亡、經(jīng)濟損失。

1.2 “7·20”特大暴雨災(zāi)害

1.2.1 災(zāi)害情況

鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害是一場因極端暴雨導(dǎo)致嚴重城市內(nèi)澇、河流洪水、山洪滑坡等多災(zāi)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(zāi)害。鄭州市相關(guān)單位存在風(fēng)險意識不強，對這場特大災(zāi)害認識準備不足、防范組織不力、應(yīng)急處置不當?shù)葐栴}。

“7·20”特大暴雨單日降水均已突破自1951年鄭州建站以來60年的歷史記錄。鄭州市全市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。死亡失蹤380人，農(nóng)作物受災(zāi)面積101.4萬畝，造成經(jīng)濟損失409億元。

1.2.2原因分析

一是極端天氣變化增加受災(zāi)概率。受全球氣候變暖影響，海平面上升，極端天氣事件日益增多。近期西太平洋副熱帶高壓偏強偏北，同時熱帶地區(qū)臺風(fēng)活動進入頻發(fā)期，降雨水汽來源更加充沛，局地強降水發(fā)生的頻率和強度增加，極端性更強[2]。二是城市快速發(fā)展增加防洪壓力。改革開放40多年來，鄭州市中心城市建成區(qū)面積增長10倍多，從1981年的65km2增加至2020年的709.69km2；人口從1978年的437.9萬人增加至2020年的1260萬人，城鎮(zhèn)化率從1978年的32.4%增加至2020年的79.1%。隨著鄭州市人口集聚水平不斷提高，城市建設(shè)高速發(fā)展，快速城鎮(zhèn)化的熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)日益增強，增加城區(qū)的降雨幾率和強度；高密度的城市開發(fā)建設(shè)致使不透水面積增加，目前鄭州市主城區(qū)不透水面積達73%，下滲減少，流域徑流系數(shù)大幅度增大，導(dǎo)致匯流時間縮短、徑流峰值加大；建成區(qū)距離西部山區(qū)越來越近，洪水快速入城，進一步加劇暴雨洪水對城市的威脅[3- 4]。

2 防洪問題與形勢分析

明晰當前防洪體系建設(shè)與防洪新形勢的不適應(yīng)性問題，梳理總結(jié)防洪體系建設(shè)中存在的主要問題，明確新時期鄭州市防洪減災(zāi)體系建設(shè)的新形勢新要求。

2.1 防洪除澇主要問題

2.1.1河道防洪標準偏低、部分河段行洪能力不足

鄭州市現(xiàn)狀河道防洪標準與國家中心城市、特大城市定位不匹配，整體標準偏低。鄭州主城區(qū)河道總長272.73km，僅賈魯河南水北調(diào)至京港澳高速段河道達到100年一遇防洪標準(河道長度38km，占比14%)。市域雙洎河、潁河等主要防洪河道不足20年一遇防洪標準的河道長167.73km(占比44.6%)，河道防洪標準普遍偏低。部分河段卡點、堵點較多，河道泄洪排澇能力不足，行洪不暢，威脅河道行洪安全。

2.1.2上游水庫攔洪能力萎縮、病險隱患較為普遍

大部分水庫淤積嚴重，庫區(qū)被侵占現(xiàn)象普遍，庫容萎縮，防洪能力達不到設(shè)計標準。由于建設(shè)年代較早(已達到50年合理使用年限的水庫有82座，占比59%)，138座水庫中128座有不同程度的淤積，總淤積量約2137萬m3，28座水庫庫區(qū)存在私搭亂建違法侵占庫容等現(xiàn)象。如郭家咀水庫，原總庫容487萬m3，已淤積78萬m3、被侵占180萬m3，庫容僅剩229萬m3。

中小水庫比例高、土壩比例高、老舊水庫比例高，病險問題較為普遍，防洪功能難以有效發(fā)揮。全市138座水庫均為中小型水庫，小型水庫占90%，土壩比例高達95%，且96%屬于老舊水庫。雖然大多數(shù)水庫曾于2002—2012年進行過除險加固，受當時政策及資金限制，除險加固不盡徹底，并且經(jīng)過10余年的運行，加之“7.20”特大暴雨的影響，水庫又產(chǎn)生了壩坡塌坑、裂縫，溢洪道、放水管部分結(jié)構(gòu)被沖毀等一些新問題，全市有105座水庫需進行水毀修復(fù)，有18座病險水庫需進行除險加固。

2.1.3區(qū)域澇水調(diào)蓄空間不足、外排能力總體較弱

澇水消納蓄滯缺乏有效空間，總體調(diào)蓄能力嚴重不足。老城區(qū)缺乏大型公園和開敞空間且未與周邊區(qū)域徑流有效銜接，城市快速擴張過程中，原有農(nóng)田、綠地、水系(池塘、河道、湖泊)等透水、蓄水性強的“天然調(diào)蓄池”部分被占用、被不透水的硬化鋪裝所取代，對遇洪調(diào)蓄、行洪空間管控預(yù)留與建設(shè)不足；城市景觀湖泊龍湖、龍子湖等還沒納入洪澇水調(diào)蓄體系，城區(qū)湖泊的調(diào)蓄作用和調(diào)蓄潛力都未能有效發(fā)揮；澇水外排通道不暢、管網(wǎng)排水能力偏低，外排抽排能力明顯不足。

2.1.4超標準洪水應(yīng)對能力低、應(yīng)急聯(lián)動響應(yīng)機制不完善

鄭州市應(yīng)對超標準洪水“分流”“導(dǎo)流”措施與能力不足，“超蓄”空間缺乏安排。近年來，鄭州市雨情、汛情監(jiān)測系統(tǒng)及智慧水利平臺雖然得到了不斷完善，但由于涉及多個部門間的協(xié)作，高效的應(yīng)急聯(lián)動機制尚未形成，預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)智能化程度不高，尤其是超標準暴雨洪水的應(yīng)急及快速響應(yīng)能力還存在短板。

2.1.5監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管控能力較弱，調(diào)度決策智慧化水平偏低

鄭州市監(jiān)測預(yù)警信息化與調(diào)度決策智能化在規(guī)模、成效方面有待提高，不能適應(yīng)“四預(yù)”的智慧化管理需要。全市流域面積50km2以上有防洪任務(wù)的河流監(jiān)測覆蓋率為67.8%，主要監(jiān)測方式為巡測，自動化程度較低。新型傳感設(shè)備、智能視頻攝像頭和衛(wèi)星、無人機遙感等高新技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用，缺乏點、線、面協(xié)同感知和天、空、地多維度立體感知，距離智慧防洪調(diào)度決策仍有一定差距。

2.1.6社會洪水防御意識薄弱，防洪保障支撐力度不足

社會洪水防御意識薄弱，專業(yè)搶險與全民避險自救能力尚需提高。社會公眾與水利管理及技術(shù)人員防大災(zāi)、抗大災(zāi)、搶大險認識不足，社會公眾風(fēng)險意識不強、避險自救能力較差，水利專業(yè)應(yīng)急搶險隊伍專業(yè)水平、協(xié)同響應(yīng)與應(yīng)急處置能力不強，亟需多渠道向民眾普及防汛、避險基本安全知識，加強防洪預(yù)案演練，增強居民避難應(yīng)急和自救互救能力。防洪保障支撐力度不足，在管控、科技、運維、資金等方面存在短板。

2.2 防洪減災(zāi)形勢與要求

國家對于防洪減災(zāi)也不斷提出新的更高的要求。2021年7月21日，習(xí)近平總書記對防汛救災(zāi)工作做出重要指示，要求始終把保障人民群眾生命財產(chǎn)安全放在第一位，抓細抓實各項防汛救災(zāi)措施，水利部印發(fā)《關(guān)于完善流域防洪工程體系的指導(dǎo)意見》。

黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展為重大國家戰(zhàn)略，鄭州作為黃河中下游唯一一個國家級中心城市，被賦予了新的歷史使命和責(zé)任擔當。為貫徹落實黨中央有關(guān)決策部署、保障國家重大戰(zhàn)略的順利實施、保障江河及城市防洪安瀾、保障鄭州市“十四五”規(guī)劃中建設(shè)現(xiàn)代化國家中心城市總目標的最終實現(xiàn)，需結(jié)合2021年“7·20”特大暴雨洪澇災(zāi)害中暴露的問題，研判區(qū)位功能新定位、滿足國家戰(zhàn)略新要求、貫徹防洪減災(zāi)新政策、推演洪水情勢新變化、化解洪澇治理新問題，實現(xiàn)鄭州市洪澇災(zāi)害防御體系與治理能力現(xiàn)代化水平的全面提升，構(gòu)建與鄭州國家中心城市建設(shè)相適應(yīng)的現(xiàn)代化防洪安全保障體系。

3 防洪減災(zāi)總體布局

3.1 布局思路

統(tǒng)籌頂層設(shè)計、總體部署、行動策劃于一體，統(tǒng)籌發(fā)展和安全，從流域區(qū)域協(xié)調(diào)入手，統(tǒng)籌宏觀與微觀、整體與局部關(guān)系，系統(tǒng)謀劃鄭州市防洪總體布局[5]。

3.2 布局方案

根據(jù)防洪排澇韌性城市建設(shè)的新要求，考慮流域和區(qū)域的經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展、洪水情勢變化以及生態(tài)環(huán)境等要求，依托現(xiàn)有的流域和區(qū)域防洪減災(zāi)體系布局，構(gòu)建“西蓄、東疏、南截、北分、中調(diào)”的防洪總體格局，如圖1所示。

圖1 鄭州市主城區(qū)防洪總體布局圖

市域西部——蓄。以提高水庫防洪能力為重點，通過庫區(qū)清淤、運用泄洪閘、增設(shè)非常泄洪設(shè)施等措施，加強丁店、楚樓、河王、唐崗等防洪水庫建設(shè)，確保水庫正常發(fā)揮防洪效益。

市域東部——疏。以提高河道泄洪能力為重點，開展賈魯河下游段河道治理、七里河-堤里小清河分洪等工程，增強河道槽蓄能力，保障下游段防洪安全。

市域南部——截。以挖掘河道外排能力為重點，通過開展南截洪溝分洪工程、郭家咀水庫庫容恢復(fù)工程等，減少進入城區(qū)段洪量，減輕城區(qū)段防洪壓力，實現(xiàn)洪水源頭削減。

市域北部——分。以提高流域分洪能力為重點，開展賈魯河入黃提水分洪等工程研究，實現(xiàn)跨流域分流、錯峰匯流，降低賈魯河城區(qū)段洪量，減輕賈魯河下游段行洪負擔。

市域中部——調(diào)。以增大主城區(qū)水體調(diào)蓄能力為重點，通過河湖水系連通、河道整治、堤防建設(shè)等，提高主城區(qū)內(nèi)河道、湖泊等水體的調(diào)蓄能力，充分挖掘公園湖泊等調(diào)蓄空間，構(gòu)建人水和諧、親水宜居的環(huán)境。

4 防洪工程與治理措施方案

探討通過水庫及流域調(diào)蓄、堤防及河道治理、截洪分洪通道建設(shè)、蓄滯洪區(qū)建設(shè)、山洪災(zāi)害治理、水土流失治理、城市內(nèi)澇與澇區(qū)治理等工程措施，提升洪水防御能力。

4.1 水庫及流域調(diào)蓄工程

(1)對賈魯河干流及其主要支流上游5座中型水庫(尖崗、常莊、丁店、楚樓、河王)實施大壩加高、擴挖及清淤等工程措施；恢復(fù)郭家咀水庫防洪庫容，配合金水河調(diào)蓄工程、金水河分洪工程和金水河綜合治理工程；可提高賈魯河、金水河總體防洪標準。

(2)對市域五星、少林、云巖宮、馮莊、于溝、范河、望京樓、杜樓、朝陽溝、趙城、曹河二庫、井灣、王家莊等13座水庫出險加固。

(3)對西流湖、龍湖、龍子湖等20個湖，設(shè)計總蓄水總量為5086萬m3，通過清淤擴容、新建調(diào)洪通道等可新增調(diào)蓄能力約1100萬m3。

4.2 河道治理及堤防工程

賈魯河干流及金水河、賈峪河、潮河、魏河、十七里河、十八里河、七里河等主城區(qū)14條河道治理和堤防建設(shè)，市域范圍內(nèi)伊洛河、雙洎河、潁河、汜水河、枯河、丈八溝等7條主要河流綜合治理。河道共治理591km，新建堤防152km，加固堤防290km，新建護岸149km，拓寬河道214km。預(yù)計可使主城區(qū)規(guī)劃治理河道過流能力平均提高37%，非主城區(qū)河道過流能力提高17%

4.3 截洪分洪通道

(1)金水河西三環(huán)上游設(shè)分水口，新建分洪通道，將金水河洪水分流至賈魯河。分洪工程攔截西三環(huán)至新建閘壩區(qū)間洪水。工程可將新建閘壩至西三環(huán)之間洪澇水全部分至賈魯河干流，減輕金水河下游壓力

(2)為快速分滯七里河流域洪水，新建七里河和堤里小清河連通分洪工程，將七里河部分洪水分流至堤里小清河，最終在下游匯入賈魯河。

4.4 蓄滯洪區(qū)建設(shè)

在賈魯河出境控制工程后曹閘上游合適位置建設(shè)5處臨時蓄滯洪區(qū)，總蓄滯洪量1億m3。當洪峰流量超出后曹閘控泄流量時，按后曹閘控泄流量下泄，超出控制泄量的洪水利用蓄滯洪區(qū)進行滯蓄。

4.5 山洪災(zāi)害治理

以防為主、治理為輔，對“7.20”受災(zāi)嚴重的王宗店山洪溝、崔坪山洪溝等16條重點山洪溝68km進行治理，包括清理垃圾，清淤疏浚，新建護岸，植草護坡等措施。

4.6 水土保持治理

實施尖崗水庫上游九娘娘廟河清潔小流域治理、常莊水庫上游清潔小流域治理、沿黃濕地生態(tài)修復(fù)工程、潮河生態(tài)治理項目。新增治理水土流失面積163.02km2。

4.7 城市內(nèi)澇與澇區(qū)治理

實施明溝治理、城市澇水行泄通道治理、提標改造管網(wǎng)，新建管網(wǎng)，升級改造雨水泵站，新建雨水泵站，提高排水防澇能力。并采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種海綿城市調(diào)控措施相結(jié)合，構(gòu)建低影響開發(fā)設(shè)施源頭減排、雨水排水系統(tǒng)過程控制、城市水體及調(diào)蓄設(shè)施調(diào)控的三位一體水安全體系[6]。

5 防洪非工程措施建設(shè)

探討通過完善“四預(yù)”智慧防洪調(diào)度體系建設(shè)、防洪管理機制建設(shè)、完善應(yīng)急避險場所建設(shè)等非工程措施以減少洪澇災(zāi)害損失，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。

5.1 “四預(yù)”智慧防洪調(diào)度體系建設(shè)

5.1.1加強數(shù)據(jù)監(jiān)測感知能力

構(gòu)建天空地三位一體的防洪數(shù)據(jù)實時監(jiān)測感知體系，通過實時采集、交換共享，集成自然環(huán)境、社會活動、工程設(shè)施、業(yè)務(wù)管理4大類水利感知對象的業(yè)務(wù)特征和事件信息，整合現(xiàn)有的水文基礎(chǔ)監(jiān)測、地表水水情監(jiān)測、山洪災(zāi)害基礎(chǔ)監(jiān)測、水利工程設(shè)施自動監(jiān)控、視頻在線監(jiān)視等各類站點數(shù)據(jù)，實現(xiàn)滿足鄭州防洪“四預(yù)”要求的信息智能感知全覆蓋。在賈峪河、索須河、七里河、金水河等主要河流、各中型水庫和重點湖泊增加30處水位在線監(jiān)測站；新增120處遙測雨量站；在15座中型水庫、59座小(一)型水庫及20處城區(qū)主要河道位置建設(shè)流量在線監(jiān)測站；建設(shè)完善鄭州市15座中型水庫、59座小(一)型水庫工情及安全監(jiān)測系統(tǒng)；在水電站、泵站、閘站建設(shè)完善設(shè)備設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)；增建150處無線預(yù)警廣播站；在水利工程、入河口、防汛重點位置補充建設(shè)240處視頻(圖像)在線監(jiān)視站；購置面雨量雷達、無人機、無人船，開展衛(wèi)星遙感、視頻測流；收集地理信息、人文經(jīng)濟等數(shù)據(jù)。

5.1.2數(shù)字孿生平臺

數(shù)字孿生平臺基于信息基礎(chǔ)設(shè)施，利用三維仿真技術(shù)，對物理城市、江河湖泊、防洪工程、防洪治理管理對象、影響區(qū)域等物理領(lǐng)域進行數(shù)字映射，利用模型平臺和知識平臺實現(xiàn)業(yè)務(wù)“四預(yù)”流程的智慧模擬、仿真推演，支撐防洪防汛業(yè)務(wù)應(yīng)用[7]。數(shù)字孿生平臺主要包括數(shù)據(jù)底板、模型平臺、知識平臺。

5.1.3防洪減災(zāi)調(diào)度系統(tǒng)

充分運用河南省水利信息化一期工程、國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程、山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、河長制信息管理系統(tǒng)、小流域洪水預(yù)報分析系統(tǒng)，防汛抗旱決策支持系統(tǒng)等數(shù)據(jù)資源，以數(shù)字孿生平臺為基礎(chǔ)，打造鄭州市防洪“預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”防洪減災(zāi)調(diào)度系統(tǒng)[8- 9]。

5.1.4系統(tǒng)安全建設(shè)

構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)安全組織管理體系、安全技術(shù)體系、安全運營體系和監(jiān)督管理體系，全面保障數(shù)字孿生鄭州防洪減災(zāi)系統(tǒng)安全可靠運行。

5.2 防洪管理機制建設(shè)

完善洪澇風(fēng)險管控體系機制。落實防洪管理組織體系，明確防汛抗旱指揮職責(zé)；明確工作機制，包括會商機制、專家咨詢機制與決策機制等，提升各類工作機制的效率與水平；明確運行機制，理順洪水調(diào)度從預(yù)報到執(zhí)行各個階段的工作程序，以及對執(zhí)行效果分析與實施情況檢查等方面加以規(guī)范。

5.3 防洪應(yīng)對能力提升建設(shè)

堅持以防為主、防抗救結(jié)合，堅持常態(tài)化減災(zāi)和非常態(tài)救災(zāi)相結(jié)合，在改革理念上，從注重災(zāi)后救助向注重災(zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變；在工作重心上，從應(yīng)對單一災(zāi)種向綜合減災(zāi)轉(zhuǎn)變；在總體目標上，從減少災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風(fēng)險轉(zhuǎn)變，不斷提高各級各部門防汛綜合能力。

提升洪澇災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警能力，加強洪澇的早期情況研判，提高洪澇災(zāi)害風(fēng)險的預(yù)判能力；完善重要河道洪水防御方案、水量調(diào)度方案和應(yīng)急響應(yīng)機制，落實組織保障和物資儲備，切實提高應(yīng)對洪澇災(zāi)害突發(fā)事件的能力，確保重要堤防、水庫、山丘區(qū)和城市防洪安全。

嚴格落實防汛搶險各項責(zé)任制，有效運用防汛搶險責(zé)任監(jiān)督體系，實現(xiàn)防汛責(zé)任落實全覆蓋，扎實做好隊伍建設(shè)、搶險演練等工作，科學(xué)合理設(shè)定搶險隊伍人員數(shù)量，定期開展演練，加強隊伍磨合，提升實戰(zhàn)能力，確保防汛應(yīng)急救援快速高效；完善應(yīng)急避險場所建設(shè)，確保突發(fā)性洪澇災(zāi)害事故避險避難人員快速、有序疏散安置，最大限度減少人員傷亡和財產(chǎn)損失；加強宣傳教育及培訓(xùn)，普及防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)知識，增強廣大人民群眾主動防災(zāi)避災(zāi)意識和自救能力[10]。

6 實施安排

防洪減災(zāi)能力提升建設(shè)任重道遠，需要按照“整體推進、重點突破，統(tǒng)籌兼顧、系統(tǒng)治理”的原則分步實施。優(yōu)先解決近期迫切需要實施的重點工程，優(yōu)先安排條件成熟的重點工程，優(yōu)先實施防洪效果顯著的重點工程，逐步提高防洪減災(zāi)能力。并通過政府主導(dǎo)、市場推動、多元投入、社會參與，積極爭取資金投入，保障工程和非工程措施建設(shè)實施。

7 結(jié)論

本文結(jié)合2021年“7·20”特大暴雨災(zāi)害暴露出的問題，充分考慮防洪與除澇相結(jié)合、內(nèi)蓄與外排相結(jié)合、常態(tài)與應(yīng)急相結(jié)合，探討行洪河道、防洪水庫、分洪通道、調(diào)蓄工程等各類工程措施，構(gòu)建“西蓄、東疏、南導(dǎo)、北分、中調(diào)”的防洪總體布局。以“四預(yù)”為主線，提升洪澇風(fēng)險監(jiān)測預(yù)測信息化、智慧化能力，提高洪澇風(fēng)險預(yù)測監(jiān)測能力的措施。從完善風(fēng)險管控制度、應(yīng)急聯(lián)動機制、應(yīng)急響應(yīng)機制等方面探討非工程措施。從而全面提高鄭州市防洪減災(zāi)能力，最大程度降低災(zāi)害損失。

建議推進水利和城建、自然資源、農(nóng)業(yè)農(nóng)村等各部門的溝通協(xié)調(diào)，推動全域一盤棋謀劃，加快實現(xiàn)多規(guī)合一[11]。并建議探索建立跨界河流聯(lián)動機制，加強鄭州與涉及上下游左右岸關(guān)系的城市對接，實現(xiàn)流域治理的前端合作，協(xié)調(diào)解決突出問題，共同謀劃防洪減災(zāi)體系布局。