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- 1、什么是河流比降
- 2、汪自力等关于郑州“7·20”特大暴雨河道堤防险情调查分析
1、什么是河流比降
单位河长内的落差叫做河流的比降，以小数或千分数表示。河流比降是水面坡度。在恒定均匀流情况下，水面坡度恰好等于河底坡度。洪水波不是恒定均匀流，水面坡度改变。在上下游各取一个断面，计算它们的动能，位能，断面间的沿程损失，按能量平衡原则，算出两断面间水差和水位差，水位差除断面间距，就是总的水面坡度。总的水面坡度减去河底坡度就是附加比降。
2、汪自力等关于郑州“7·20”特大暴雨河道堤防险情调查分析
引用格式:汪自力,宋修昌,何鲜峰,等.郑州“7·20”特大暴雨河道堤防险情调查分析[J].人民黄河,2022,44(7):44-47.
作者简介:汪自力（1965—），男，河南荥阳人，正高级工程师，主要从事水工程安全风险评估与管控方面的研究工作
摘要
2021年郑州“7·20”特大暴雨期间，郑州市域内河道堤防出现河道漫溢、堤防决口、岸坡坍塌及拦（跨）河建筑物损毁等险情。在现场查勘基础上，围绕河道堤防等工程治理、运行维护、应急处置等环节分析了河道堤防有关险情发生的原因，总结了经验教训，并对灾后重建提出了对策建议。
关键词：郑州“7·20”特大暴雨；河道堤防；水毁险情
河南省郑州市“7·20”特大暴雨灾害是一场极端暴雨导致严重城市内涝、河流洪水、山洪滑坡等多灾并发，造成重大人员伤亡和财产损失的特别重大自然灾害。特大暴雨期间，郑州市贾鲁河、双洎河、颍河等3条主要河流均出现超保证水位大洪水，过程洪量均超过历史实测最大值。全市124条大小河流共发生险情418处，143座水库中有常庄、郭家咀等84座出现不同程度险情，威胁下游郑州市区以及京广铁路干线、南水北调工程等重大基础设施安全[1]。郑州市城区河道堤防出现河道漫溢、堤防决口、岸坡坍塌以及拦（跨）河建筑物损毁等险情,10 条内河下游与贾鲁河衔接段壅水顶托影响城区排涝，引起社会高度关注。
通过现场查勘、调阅资料及座谈、询问谈话等方式，重点对影响郑州市城区防洪排涝的河道堤防等工程治理、运行维护、应急处置环节开展了全面调查，给出了河道堤防、拦（跨）河建筑物的主要险情类型、数量及分布，分析了出险的主要原因及其存在的问题，并为灾后重建提出了对策建议。
1 河道堤防水毁情况
1.1 水系情况
郑州市基本地形由西南向东北倾斜，呈阶梯状降低，由山区、丘陵过渡到平原。如图1所示，影响郑州市主城区防洪安全的河流主要是外河黄河和内河贾鲁河水系。进入黄河的主要支流有汜水河和枯河，进入贾鲁河水系的支流包括索须河、魏河、东风渠、金水河、熊耳河、七里河、潮河以及双洎河等。南水北调中线干渠由东向西从城区南部穿过，承担部分生态补水任务，在与索河、须水河、金水河、熊耳河、十八里河、十七里河交接处设置有分水口。在贾鲁河上游修建有尖岗、常庄两座水库，在金水河上游修建有郭家咀水库。各河段设防标准见图1[2]，其中对市区行洪排涝影响较大的河流概况如下。
图1 郑州市主城区水系及设防标准
（1）贾鲁河。发源于新密、荥阳两市交界处，流经郑州市西部、北部，在东部出境，环绕郑州市区，是郑州市的骨干排水河流，承担着全域85%的排洪、除涝任务。贾鲁河在郑州市境内长137 km，在周口市汇入沙颍河后入淮河。贾鲁河各河段治理标准不一，自上而下分别为：尖岗水库至南水北调总干渠段防洪标准为50 a一遇，设计流量103 m3/s；科学大道至京港澳高速公路段防洪标准为100 a一遇，设计流量1 180 m3/s；京港澳高速公路至中牟陇海铁路段防洪标准为50 a一遇，设计流量1 310 m3/s；中牟陇海铁路至大王庄弯道段防洪标准为20 a一遇，设计流量446 m3/s。
（2）两河一渠。郑州市两河一渠（金水河、熊耳河、东风渠）是贯穿郑州市中心城区的带状滨水绿色廊道，承担着城市行洪排涝、为市民提供休闲娱乐服务的功能。
（3）汜水河。发源于新密市尖山乡种湾村，流经巩义、荥阳、上街，后注入黄河，河道设防标准为20 a一遇。
（4）双洎河。发源于登封大冶镇，流经新密、新郑、长葛市后转向东南，在周口市扶沟县曹里乡摆渡口村汇入贾鲁河，河道设防标准为20 a一遇。
1.2 “7·20”雨情、水情、工情
2021年7月17日8时至23日8时，郑州市累计降雨400 mm以上面积达5 590 km2，600 mm以上面积达2 068 km2。这轮降雨折合水量近40亿m3，为郑州市有气象观测记录以来范围最广、强度最强的特大暴雨过程。最强降雨时段为19日下午至21日凌晨，20日郑州国家气象站出现最大日降雨量624.1 mm，接近郑州平均年降雨量640.8 mm，为建站以来最大值189.4 mm的3.3倍。20日16时至17时出现201.9 mm的极端小时雨强，突破我国大陆气象观测记录历史极值198.5 mm[1]。
受强降雨影响，市域内贾鲁河、金水河、十七里河、十八里河、索须河、汜水河、双洎河均高水位运行。20日金水河、熊耳河水位均超警戒线，河道满河槽运行；东风渠水位处于警戒线以下，平均水深1.8 m，最大水深约2.4 m；市区贾鲁河、十七里河、十八里河、七里河、潮河、须水河、索须河、魏河等基本满河槽运行。贾鲁河中牟水文站7月21日14:00实测洪峰水位79.40 m，超历史最高洪峰水位（1960年11月4日）1.71 m，超警戒水位1.90 m；洪峰流量608 m3/s，为历史最大洪峰流量（2019年8月2日）的2.5倍，远超设计流量446m3/s。魏河等内河与贾鲁河衔接段存在卡口，壅水顶托影响城区排涝。
7月19日，郑州市河道工程管理处下发调度令，要求各河道拦蓄水建筑物于7月19日15时落坝运行，各处上报资料表明19日20时所辖的30个拦蓄水建筑物均落坝到位，为洪水顺利下泄提供了条件。
常庄水库7月20日10:30 出现疑似“管涌”险情，启用输水洞泄洪（最大泄量31.4 m3/s）；15:30启用溢洪道泄流，18:10入库洪峰流量905m3/s，出库流量430m3/s，水库发挥了显著的拦洪错峰作用；20:45压减泄流量100m3/s长达4 h，以配合南水北调中线工程应急退水。
1.3 河道堤防工程险情
高水位运行导致部分河段漫溢、决口，多处岸坡坍塌、树木倒伏，部分拦（跨）河建筑物损毁，河道淤积严重。主要河段险情如下。
（1）贾鲁河。主要险情发生在中牟县陇海铁路桥至大王庄弯道段，共出现决口3处，均为漫决，详见表1。
（2）金水河、熊耳河、东风渠。7月20日金水河水位超警戒线，发生漫溢8处，河道岸坡塌陷166处，详见表2、图2；熊耳河水位超警戒线但无漫溢，岸坡塌陷98处；东风渠水位处于警戒线以下，无漫溢，岸坡塌陷24处。
金水河漫溢发生时间大多为7月20日17时至18时，而郭家咀水库因溢洪道堵塞而不能及时泄洪，临时开挖溢洪道的泄流时间为7月20日23：50，库水漫坝时间为7月21日0：40；金水河河水浑浊现象可能与南四环外众多建筑工地裸露土体被冲入河道有关。
表1 贾鲁河决口险情统计
表2 金水河漫溢险情统计
图2 金水河岸坡坍塌情况
（3）魏河、潮河、七里河。郑东新区魏河改线入贾鲁河口、潮河京港澳高速辅道桥、七里河康庄各出现漫溢1处。魏河故道入贾鲁河口处有涵管连通（见图3），贾鲁河堤防出现坍塌但未决口。
图3 魏河故道入贾鲁河排水涵管（临贾鲁河侧）
（4）汜水河。汜水河荥阳段、上街区、巩义段几乎全线漫溢，决口1处，桥梁冲毁9处（见图4），桥栏杆冲毁2处，坍塌10处。
（5）双洎河。新密段漫溢3处，决口4处，桥梁冲毁4座。
图4 汜水河巩义段被冲垮的桥梁和楼房
1.4 应急处置
管护人员加强巡查，发现险情及时上报，并尽快对坍塌、树木倒伏范围等危险区域布设警戒线，以防路人进入造成次生灾害，灾后进行了临时修复。当地干部群众和武警官兵积极投身抢险工作，对决口处实施封堵。
2 拦（跨）河建筑物损毁情况
2.1 郑州市域内拦河建筑物及损毁情况
经统计，郑州市域内所有河流共有拦河建筑物120座，其中橡胶坝71座、翻板坝26座、拦水堰7座、跌水堰3座、其他拦河建筑物13座（溢流坝4座，翻板闸6座，液压坝3座）。
在“7.20”特大暴雨洪水期间，共有8座拦河建筑物发生水毁险情，其中:橡胶坝6座，拦水堰1座，跌水堰1座。
不同管理单位所辖河流拦河建筑物办理水行政许可手续及水毁情况不同，办理水行政许可手续的占52%。
2.2 贾鲁河等桥梁壅水及损毁情况
贾鲁河在郑州市域内共有桥梁47座，其中贾鲁河综合治理工程新建12座，在建市政桥梁6座，均办理了水行政许可手续。原有市政道路与贾鲁河交叉桥梁26座，保留跨主河槽老桥3座。此次洪水中有2座桥梁壅水严重，分别是中牟县北环花桥（桥梁为原有桥梁，过水断面缩窄）、中牟县中店桥（桥底净空顶部高程低于堤顶高程约1.5 m，梁体阻水）。另有3座桥梁发生水毁，分别是郑州高新区欢河桥（发生桩基损毁）、郑东新区小夏街桥和大吴桥（发生坍塌）。
3 出险原因分析
（1）特大暴雨形成超标准洪水。“7·20”强降雨在极短时间形成超标准洪水，严重超出河道排洪能力造成河道漫溢。强降雨从河岸护坡与土体接合部入流形成水沟浪窝、局部坍塌。贾鲁河不同河段防洪标准不一，从100 a一遇到20 a一遇，在水库泄洪和排涝叠加形成的洪水作用下，低标准河段出现漫溢、决口险情。金水河漫溢与上游郭家咀水库泄洪无关，但南四环外工地泥土被冲入河道导致水浑、河道淤积影响泄洪。
（2）桥梁阻水。汜水河跨河桥梁桥面高程较低，山洪带来树枝等阻塞桥下河道，造成局部壅水漫过桥顶，加之山区河流纵比降大，洪水流速高，河床下切严重，造成河岸坍塌、桥墩塌陷。贾鲁河综合整治工程建设时，为方便当地群众出行，部分老桥未拆除，壅高了水位，致使附近堤防漫决。
（3）外河顶托导致内河排涝不畅。为排内涝，内河与外河交汇处往往通过穿堤涵管连通，当外河水位较低时排水较顺畅，而外河高水位运行时，对内河顶托造成排水不畅甚至出现倒灌。另外，高水位时穿堤涵管接合部位也易发生渗透破坏。
（4）水工程险情应急处置能力不足。水工程分属多部门管理，在强降雨、视线不好、通信不畅等恶劣条件下，存在信息沟通不畅、险情判断不准、应急抢险能力不足等问题，也影响了水工程的优化调度和功能的发挥。
4 存在问题
此次强降雨暴露出在城市河流堤防规划、应急管理能力等方面还存在一些短板，主要反映在以下几个方面：
（1）河道治理不系统、不彻底。同一河道不同河段的防洪标准不统一，河道治理不系统，还存在未治理河段以及桥梁阻水等局部堵点，影响整体治理效果。
（2）管护力量薄弱、抢险能力不足。城区河道具有点多线长、构筑物复杂的特点，一旦出现险情，管护人员仅能做到排查险情，拉警戒线，驱离危险区域人员等，难以做到“抢早抢小”、及时遏制险情的发展。
（3）多头管理，统一调度不够。城区河道、湖泊及堤坝等水利设施分别由水利部门、城管部门、园林部门等管理，河道防洪标准、管养标准不统一；城区主要河道普遍缺乏雨水情监测设施；闸坝、大型渠道等水利工程调度不统一，不利于上游水库、河道堤防、大型渠堤的防洪排涝整体功能充分发挥。
5 结论与建议
5.1 结论
（1）强降雨是导致河道堤防出险的主要原因。郑州“7·20”特大暴雨是造成河道出现多处漫溢、河岸坍塌及拦（跨）河建筑物损毁等重大险情的主要原因。短时强降雨及其引起的水库泄洪、大型渠道应急退水，使贾鲁河等河流远远超出自身排泄能力。
（2）河道高标准建设保证了主城区河段的安全。经综合治理后的贾鲁河沿线河道及几个湖泊在“7·20”特大暴雨中起到了很好的调蓄作用，百年一遇的建设标准保证了郑州城区河段的安全，减轻了防洪压力。
（3）橡胶坝等依规塌坝运行减少了河道壅水。7月19日20时前实现所有河道橡胶坝、液压坝错峰降坝、塌坝运行，避免形成人造洪峰。20日强降雨前全部塌坝运行，降低了河水壅高，使得洪水能够及时下泄。
（4）全民抗洪排涝救灾降低了灾害损失。解放军、武警战士全力抢险，各级党员干部发挥先锋模范作用，人民群众全面投入抗洪排涝救灾，及时封堵了堤防决口，努力把损失降到最低。
5.2 建议
（1）全面提升河道防洪标准。整体考虑全面提升河道防洪标准，并妥善处理外洪与内涝、城市景观建设与河道泄洪安全的关系。
（2）在易形成内涝位置设置强排和防止倒灌工程措施。在郑东新区等地势较低、主河道高水位运行顶托内河的堤段，设置防止河水倒灌和强排等工程措施。
（3）增设河道水情实时监测设备，实施涉水工程统一调度。城区主要河道增设水情实时监测设备，统一监测，第一时间为河道行洪调度提供水位、流量等数据支撑，实现所有河道与闸坝、调水工程的统一调度。
（4）完善防汛应急预案。针对此次特大暴雨引起的城市内涝、河道水毁、外洪影响等问题，及时总结经验教训，破解“城市病”难题。细化完善防汛应急预案，强化特大暴雨下各部门的联动和信息共享，优化防洪排涝工程的调度。
参考文献
[1]国务院灾害调查组.河南郑州“7·20”特大暴雨灾害调查报告[R].北京：中华人民共和国应急管理部，2022：2-5.
[2]程晓陶.2021年郑州“7·20”特大暴雨洪涝灾害郭家咀水库案例的教训与反思[J]．中国防汛抗旱，2022,32（3）：32-36.
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