鄭州城區(qū)洪澇災(zāi)害防治思路與布局

張婉麗 董永立

(1.鄭州市河道工程管理處,河南 鄭州 450007;2.鄭州市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院,河南 鄭州 450007)

近年來(lái),全球氣候異?，F(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,鄭州洪澇情勢(shì)嚴(yán)峻。隨著城市化進(jìn)程不斷加快,城市規(guī)模迅速擴(kuò)大,城市防洪安全保障面臨新的形勢(shì)和挑戰(zhàn)[1],特別是2021年“7·20”特大暴雨事件,更加暴露出鄭州市防洪減災(zāi)體系還存在諸多問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)短板,洪水風(fēng)險(xiǎn)威脅嚴(yán)重,全面系統(tǒng)提高防洪減災(zāi)能力十分迫切。

1 鄭州洪澇災(zāi)害的特點(diǎn)

受太平洋副熱帶高壓暖濕氣流及地形阻擋抬升作用的影響,鄭州年降水量的時(shí)空分布不均勻,尤其是汛期降雨常以暴雨形式出現(xiàn),其特點(diǎn)是雨強(qiáng)大、歷時(shí)短、籠罩范圍小,洪水集中程度高、匯集快和突發(fā)性強(qiáng)[2]。主城區(qū)城市建設(shè)造成不透水面積增加,加上西高東低明顯的地勢(shì)條件,致使上游洪水陡漲陡落,城區(qū)產(chǎn)流增加、匯流加快,內(nèi)水疊加外洪,增加了泄水壓力。洪水進(jìn)入市區(qū)后由于地勢(shì)平緩,坡降突然變緩,流速快速變小,下泄滯阻,極易壅高水位,引發(fā)洪澇災(zāi)害[3]。

根據(jù)1951—2021年鄭州主要?dú)庀笳窘y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),鄭州暴雨中心帶集中位于城市中部和西南部地區(qū)。暴雨年際變化明顯,20世紀(jì)50—70年代呈波動(dòng)上升趨勢(shì),90年代以后基本維持小幅波動(dòng),近年來(lái)中等強(qiáng)度的降雨顯著增加。根據(jù)歷史積水點(diǎn)調(diào)查,主城區(qū)近10年累計(jì)積水點(diǎn)多達(dá)200余處,主要集中在沿河地帶、橋頭、下穿立交橋和一些地勢(shì)低洼處,主要分布在老城區(qū)金水河、東風(fēng)渠、熊耳河沿線,鄭東新區(qū)圃田區(qū)域等處,典型積水點(diǎn)如河醫(yī)片區(qū)、龍子湖片區(qū)、白沙片區(qū)等積水深度為0.5～2m,退水時(shí)間約1～4h[4]。

2021年“7·20”特大暴雨期間,鄭州城區(qū)金水河、熊耳河、東風(fēng)渠等泄洪通道持續(xù)高水位運(yùn)行,部分河段發(fā)生洪水漫溢,河道洪水與地表內(nèi)澇連成一片,部分積水區(qū)域持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間不具備抽排條件,全市有2000多個(gè)小區(qū)受不同程度影響,城區(qū)多條道路積水嚴(yán)重,地鐵停運(yùn),部分地區(qū)鐵路、公路、民航、電力、通信受到嚴(yán)重影響[5]。

2 防洪排澇體系現(xiàn)狀

近十幾年來(lái),鄭州市先后對(duì)主城區(qū)賈魯河、索須河、魏河、十七里河、十八里河、七里河等河道進(jìn)行了治理。其中,賈魯河市區(qū)段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100年一遇,其他河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為20～50年一遇(見(jiàn)圖1)。在遭遇“7·20”特大暴雨沖擊時(shí),主城區(qū)河道堤防整體完整,有力保障了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。但主要防洪河道局部仍有阻水卡點(diǎn),主要為老舊簡(jiǎn)易橋梁、渡槽、涵洞等?！?·20”特大暴雨期間,賈魯河承泄了上游水庫(kù)、河道等洪水,水位不斷上漲,白沙園區(qū)及中牟縣河段防洪水位比50年一遇水位高出1.20m,距堤頂僅有0.30～0.50m,隴海鐵路下游河段3處出現(xiàn)決口[6];七里河最高洪水位接近兩岸堤頂,京港澳輔道橋、康莊村橋處均出現(xiàn)了漫堤現(xiàn)象,多處主槽邊坡出現(xiàn)局部坍塌;金水河四處防洪卡口河段受損嚴(yán)重,其中,濱湖北路沖毀,北閘口沿河路全部被淹沒(méi),大學(xué)北路洪水漫過(guò)橋面損壞嚴(yán)重,水上餐廳處洪水漫過(guò)路面,造成護(hù)岸塌方[7]。

圖1 市區(qū)現(xiàn)狀河道防洪標(biāo)準(zhǔn)

十余年間,城區(qū)上游十余座水庫(kù)都進(jìn)行了除險(xiǎn)加固,在“7·20”特大暴雨中,共攔蓄洪水約1億m3,為下游減災(zāi)做出了突出貢獻(xiàn)。特別是主城區(qū)西部的常莊、尖崗、郭家咀以及丁店水庫(kù)地勢(shì)高,與主城區(qū)落差大,防洪功能更加突出。水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度,錯(cuò)峰下泄,有效保護(hù)了南水北調(diào)總干渠、重要交通干線等基礎(chǔ)設(shè)施和人民群眾的生命安全。但由于郭家咀水庫(kù)溢洪道被違法堵塞,漫壩行洪,大壩下游壩坡受損嚴(yán)重,庫(kù)區(qū)淤積,也給全市水庫(kù)防洪安全敲響了警鐘。

3 防洪除澇存在的主要問(wèn)題

市區(qū)防洪除澇受外部因素和內(nèi)部因素共同影響。

3.1 主要影響因素

a.極端天氣變化增加受災(zāi)概率。受全球氣候變暖的影響,西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)偏北,熱帶地區(qū)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)進(jìn)入頻發(fā)期,海平面上升,降雨水汽來(lái)源更加充沛,局地強(qiáng)降水發(fā)生的頻率和強(qiáng)度增加,極端天氣事件日益增多。

b.城市快速發(fā)展增加防洪壓力。改革開(kāi)放40多年來(lái),鄭州市中心城市建成區(qū)面積增長(zhǎng)10倍多,人口翻了三番,快速城鎮(zhèn)化的熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)日益增強(qiáng),加劇了城區(qū)的降雨概率和強(qiáng)度;高密度的城市開(kāi)發(fā)建設(shè)致使不透水面積增加,下滲減少,流域徑流系數(shù)大幅度增大,導(dǎo)致匯流時(shí)間縮短、徑流峰值加大;建成區(qū)距離西部山區(qū)越來(lái)越近,洪水快速入城,進(jìn)一步加劇了暴雨洪水對(duì)城市的威脅[4]。

3.2 防洪除澇存在的主要問(wèn)題

a.河道防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低?，F(xiàn)狀河道防洪標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家中心城市、特大城市定位不匹配,整體標(biāo)準(zhǔn)偏低。主城區(qū)河道總長(zhǎng)272km,僅賈魯河南水北調(diào)至京港澳高速段38km河道達(dá)到100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),其他河道防洪標(biāo)準(zhǔn)多為20～50年一遇。

b.排水出路單一。市內(nèi)所有洪澇水全部經(jīng)賈魯河出境,并且東部地勢(shì)偏低,排水不暢,這也是造成城區(qū)東部洪澇壓力巨大的主要原因之一。

c.水庫(kù)攔洪能力萎縮。大部分水庫(kù)淤積嚴(yán)重,防洪庫(kù)容萎縮,防洪能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這些水庫(kù)大多建于20世紀(jì)五六十年代,多數(shù)已運(yùn)行五六十年,雖然曾于2002—2012年進(jìn)行過(guò)除險(xiǎn)加固,但受當(dāng)時(shí)投資政策及資金限制,水庫(kù)除險(xiǎn)加固后仍存遺留問(wèn)題。

d.區(qū)域澇水調(diào)蓄空間不足。老城區(qū)缺乏大型公園和開(kāi)敞空間,城市現(xiàn)有龍湖、龍子湖等并未參與洪澇水調(diào)蓄,其調(diào)蓄潛力未得到有效發(fā)揮,另外,還缺乏地下空間等其他有效的調(diào)蓄設(shè)施,致使調(diào)蓄空間和能力嚴(yán)重不足。

4 防洪減災(zāi)總體策略與目標(biāo)

4.1 基本原則

按照蓄泄兼籌、合理分滯原則,統(tǒng)籌發(fā)展和安全,突出防洪體系的整體作用,充分考慮地形地貌和水流走向,科學(xué)運(yùn)用水庫(kù)、堤防、蓄滯洪區(qū)等防洪工程,進(jìn)一步鞏固和提高工程能力,科學(xué)安排洪水出路,綜合考慮洪澇關(guān)系,實(shí)現(xiàn)高水高排、低水低排,提高流域整體防洪除澇能力。

4.2 總體布局

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(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展、洪水情勢(shì)變化以及生態(tài)環(huán)境政策要求,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。

市域西部——蓄。以提高水庫(kù)防洪能力為重點(diǎn),通過(guò)庫(kù)區(qū)清淤、大壩加高、增設(shè)非常泄洪設(shè)施等措施,加強(qiáng)丁店、楚樓、河王、尖崗、常莊等水庫(kù)建設(shè),增強(qiáng)水庫(kù)防洪效益。

市域東部——疏。以提高河道泄洪能力為重點(diǎn),實(shí)施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(qiáng)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(diǎn),通過(guò)開(kāi)展金水河分洪工程、金水河調(diào)蓄工程、郭家咀水庫(kù)庫(kù)容恢復(fù)工程等,減少進(jìn)入城區(qū)段洪量,減輕城區(qū)段防洪壓力,實(shí)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(diǎn),開(kāi)展賈魯河入黃提水分洪等工程研究,實(shí)現(xiàn)跨流域分流、錯(cuò)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(fù)擔(dān)。

4.3 總體目標(biāo)

主城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)總體達(dá)到200年一遇。遇到防洪標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水時(shí),防洪排澇工程能夠有效運(yùn)行,人民生命財(cái)產(chǎn)和城市運(yùn)行可避免遭受洪災(zāi)損失;遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),人民生命財(cái)產(chǎn)得到最大限度安全保障,城市生命線工程運(yùn)行基本正常。

5 重點(diǎn)工程措施謀劃

緊緊圍繞鄭州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局,以增強(qiáng)賈魯河干支流等城區(qū)主要防洪河流中上游山區(qū)丘陵洪水的調(diào)控能力為核心,以提高賈魯河、七里河、索須河、金水河等城區(qū)干支流河道行洪能力為重點(diǎn),形成以水庫(kù)調(diào)蓄工程和河道綜合整治工程為架構(gòu)的防洪工程建設(shè)體系,輔以截留分洪和蓄滯洪區(qū)等相應(yīng)的配套防洪工程手段,以應(yīng)對(duì)區(qū)域大洪水或超標(biāo)準(zhǔn)洪水[8]。

5.1 水庫(kù)、湖泊聯(lián)合防洪工程

按照全面系統(tǒng)治理理念,以鄭州市境內(nèi)賈魯河全流域?yàn)檎w,統(tǒng)籌干支流、上下游、左右岸的防洪需求,完善水庫(kù)、湖泊聯(lián)合防洪工程體系。

5.1.1 “6+1”水庫(kù)群防洪能力提升工程

對(duì)尖崗、常莊、丁店、楚樓、河王、郭家咀等6座水庫(kù)實(shí)施大壩加高、擴(kuò)挖清淤等工程措施,并規(guī)劃新建1座具有防洪功能的廟灣水庫(kù),以提高主城區(qū)上游各主要河流的調(diào)蓄、削峰作用,在基本不改變城區(qū)段現(xiàn)有堤防和河道的情況下,滿足城區(qū)建設(shè)發(fā)展需求,使鄭州城區(qū)賈魯河干流防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到200年一遇。

5.1.2 新建金水河調(diào)蓄工程

金水河兩岸為鄭州市城區(qū)密集地段,城區(qū)河段(南水北調(diào)干渠以下)已基本渠化,僅能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下城區(qū)河段產(chǎn)匯流的排泄,無(wú)法再承泄上游河段來(lái)水的疊加作用。而郭家咀水庫(kù)與南水北調(diào)總干渠之間,仍有12.5km2的洪水沒(méi)有得以控制,直接進(jìn)入市區(qū)。因此,規(guī)劃在桂江路至鄭密路之間新建一處攔蓄工程,調(diào)蓄上游洪水,與下游河道洪水錯(cuò)峰。

5.1.3 城區(qū)湖泊防洪增效工程

一群九六式攻擊機(jī)飛走了，又有幾架零式戰(zhàn)斗機(jī)搖著翅膀高速晃了過(guò)來(lái)，它們沿著石廊山石廊山陣地低空掠地而過(guò)，七點(diǎn)七毫米7.7機(jī)槍子彈在地上濺起一排排白煙，接著，又傳來(lái)幾聲航空彈沉悶的爆炸聲。

龍湖、龍子湖、西流湖、帝湖,市區(qū)人民公園、紫荊山公園等湖泊水系均具有一定的調(diào)蓄功能,且與河道連接,汛期可接納部分洪水、削減洪峰、分蓄洪量。可利用龍湖調(diào)蓄東風(fēng)渠洪水,汛期提前預(yù)降水位騰空庫(kù)容,有效減輕下游東風(fēng)渠、七里河乃至賈魯河防洪壓力。同時(shí),龍湖洪水通過(guò)魏河故道下泄時(shí),可將部分洪水引入龍子湖,有效發(fā)揮龍子湖的調(diào)蓄作用,實(shí)現(xiàn)龍子湖和龍湖聯(lián)合調(diào)蓄[9]。

5.2 主城區(qū)河道分洪工程

5.2.1 金水河防洪能力提升工程

金水河是鄭州市區(qū)排澇泄洪的骨干河道之一,其防洪排澇體系由郭家咀水庫(kù)、金水河調(diào)蓄工程、金水河分洪工程、金水河整治工程等4部分組成。前兩項(xiàng)工程是水庫(kù)、湖泊聯(lián)合防洪工程中的重要部分;后兩項(xiàng)工程中,金水河分洪工程?hào)|起長(zhǎng)江路金水河橋北,西至賈魯河,分洪規(guī)模為75m3/s。金水河整治工程按照“通卡口、順河床、理岸坡”的總體思路,打通帝湖、大學(xué)北路、北閘口、水上餐廳4處主要行洪卡口,拆除阻水堰壩,梳理帝湖段、嵩山路—建設(shè)路河床,修復(fù)損毀河道駁岸,拓寬河道,同步實(shí)施清障疏浚,恢復(fù)河流行洪空間,提升全河防洪能力和標(biāo)準(zhǔn)。

5.2.2 七里河分洪工程

七里河匯集了主城區(qū)50%以上的洪澇水,東部地勢(shì)低洼,防洪排澇壓力巨大,需采取快速分滯的措施,有效減輕鄭東新區(qū)、白沙片區(qū)和賈魯河下游中牟段防洪及除澇壓力。通過(guò)開(kāi)挖分洪通道分流七里河超標(biāo)準(zhǔn)洪水,可使賈魯河下游中牟段能夠利用現(xiàn)狀50年一遇的河道斷面達(dá)到100年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)有利于金水河、熊耳河、東風(fēng)渠等支流洪水盡快匯入七里河排出,為城區(qū)洪水及澇水快速匯入河道創(chuàng)造更加有利的條件,為提高鄭州市整體防洪減災(zāi)能力形成完整的防洪排澇體系。

5.2.3 賈魯河向黃河應(yīng)急分洪工程

雖然賈魯河與黃河三門峽—花園口區(qū)間屬于同一雨區(qū),但觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)顯示,1965年以來(lái),賈魯河洪峰流量大于150m3/s以上年份有9年,洪水量級(jí)相當(dāng)于3～10年一遇,相應(yīng)的黃河花園口流量為1000～5290m3/s,為常遇洪水;黃河花園口大洪水年份的洪水,如1977年8月、1982年8月、1996年8月、2021年10月洪水,賈魯河相應(yīng)流量較小,不足3年一遇,顯然兩者之間發(fā)生大洪水遭遇的概率并不大,可以考慮在賈魯河流域發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),從賈魯河應(yīng)急提水分洪入黃,與下游錯(cuò)時(shí)錯(cuò)峰,保證下游防洪安全。規(guī)劃新建雙向應(yīng)急提水泵站1座,汛期可向黃河分洪160m3/s,降低賈魯河下游防洪壓力,非汛期可引黃補(bǔ)源。

5.3 城市內(nèi)澇及澇區(qū)治理工程

5.3.1 排水管網(wǎng)和泵站

老城區(qū)排水管網(wǎng)管徑普遍較小,需改造、新建?，F(xiàn)狀雨水泵站以立交提升泵站為主,大河路京廣泵站、瑞達(dá)路立交泵站、科學(xué)大道立交泵站等63座泵站機(jī)組能力不足、匯水區(qū)域過(guò)大、提升揚(yáng)程不夠,需提標(biāo)改造[10]。

5.3.2 雨水排出口

改造已建成的不合理的雨水排出口,避免出現(xiàn)排出口縮頸,減少阻水、限水設(shè)施,應(yīng)定期檢查及清淤,確保雨水排出口不受堵塞,避免出水受阻造成積水。

5.3.3 檢查井及雨水口

結(jié)合易澇點(diǎn)改造、雨污分流和排水管網(wǎng)改造、老舊小區(qū)更新等工程,同步更新改造雨水口等排水設(shè)施。對(duì)下穿立交橋、隧道等易澇區(qū)域,采取加密或改造雨水口,增設(shè)雨水聯(lián)箅或線性排水溝渠等措施,增加雨水收水能力。

6 結(jié) 語(yǔ)

在采取了蓄、疏、截、分、調(diào)等防洪排澇減災(zāi)措施后,鄭州城區(qū)河流水位普遍下降0.50～1.20m,有效減輕了鄭東新區(qū)、白沙片區(qū)和賈魯河下游中牟段防洪及除澇壓力,同時(shí)有利于金水河、熊耳河、東風(fēng)渠等支流洪水盡快匯入七里河排出,為城區(qū)洪水及澇水快速匯入河道創(chuàng)造更加有利的條件。全市防治洪澇災(zāi)的能力得到進(jìn)一步提高,主城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)總體能夠達(dá)到200年一遇,將對(duì)鄭州市社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大的作用。遇到標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水時(shí),防洪排澇工程能夠有效運(yùn)行,人民生命財(cái)產(chǎn)和城市運(yùn)行可避免遭受洪災(zāi)損失;遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),人民生命財(cái)產(chǎn)最大限度得到安全保障,城市生命線工程運(yùn)行基本正常。