郑州市防洪减灾问题分析与应对措施探讨

谭大伟，李 扬，沈福新，李晓光

(1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021;2.水利部水利水电规划设计总院，北京 100120;3.郑州市水利建筑勘测设计院，河南 郑州 450006)

郑州市地跨黄河、淮河两大流域、水系发达，是一个洪涝灾害频繁的城市。2021年“7·20”郑州特大暴雨事件[1]，反映出了郑州防洪减灾的诸多现实问题，暴露出了防洪减灾体系存在的薄弱环节，迫切需要系统完善郑州市防洪减灾体系布局，全面提升防范洪水风险威胁能力，从根本上改变市域防洪能力与郑州市功能定位及高质量发展要求不相适应的局面。

1 洪涝情况

1.1 历史洪涝灾害

黄河洪水进入下游段，首当其冲威胁郑州市，曾经给郑州带来深重灾难，1723—1938年共发生过7次重大决堤灾情。历史上贾鲁河流域洪涝灾害亦相当严重，据史料记载，建国前较大的洪涝灾害1723—1938年有11次。建国后，洪涝灾害仍接连不断，1954—2021年有12次，受灾严重，造成人员伤亡、经济损失。

1.2 “7·20”特大暴雨灾害

1.2.1 灾害情况

郑州“7·20”特大暴雨灾害是一场因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。郑州市相关单位存在风险意识不强，对这场特大灾害认识准备不足、防范组织不力、应急处置不当等问题。

“7·20”特大暴雨单日降水均已突破自1951年郑州建站以来60年的历史记录。郑州市全市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。死亡失踪380人，农作物受灾面积101.4万亩，造成经济损失409亿元。

1.2.2原因分析

一是极端天气变化增加受灾概率。受全球气候变暖影响，海平面上升，极端天气事件日益增多。近期西太平洋副热带高压偏强偏北，同时热带地区台风活动进入频发期，降雨水汽来源更加充沛，局地强降水发生的频率和强度增加，极端性更强[2]。二是城市快速发展增加防洪压力。改革开放40多年来，郑州市中心城市建成区面积增长10倍多，从1981年的65km2增加至2020年的709.69km2；人口从1978年的437.9万人增加至2020年的1260万人，城镇化率从1978年的32.4%增加至2020年的79.1%。随着郑州市人口集聚水平不断提高，城市建设高速发展，快速城镇化的热岛效应和雨岛效应日益增强，增加城区的降雨几率和强度；高密度的城市开发建设致使不透水面积增加，目前郑州市主城区不透水面积达73%，下渗减少，流域径流系数大幅度增大，导致汇流时间缩短、径流峰值加大；建成区距离西部山区越来越近，洪水快速入城，进一步加剧暴雨洪水对城市的威胁[3- 4]。

2 防洪问题与形势分析

明晰当前防洪体系建设与防洪新形势的不适应性问题，梳理总结防洪体系建设中存在的主要问题，明确新时期郑州市防洪减灾体系建设的新形势新要求。

2.1 防洪除涝主要问题

2.1.1河道防洪标准偏低、部分河段行洪能力不足

郑州市现状河道防洪标准与国家中心城市、特大城市定位不匹配，整体标准偏低。郑州主城区河道总长272.73km，仅贾鲁河南水北调至京港澳高速段河道达到100年一遇防洪标准(河道长度38km，占比14%)。市域双洎河、颍河等主要防洪河道不足20年一遇防洪标准的河道长167.73km(占比44.6%)，河道防洪标准普遍偏低。部分河段卡点、堵点较多，河道泄洪排涝能力不足，行洪不畅，威胁河道行洪安全。

2.1.2上游水库拦洪能力萎缩、病险隐患较为普遍

大部分水库淤积严重，库区被侵占现象普遍，库容萎缩，防洪能力达不到设计标准。由于建设年代较早(已达到50年合理使用年限的水库有82座，占比59%)，138座水库中128座有不同程度的淤积，总淤积量约2137万m3，28座水库库区存在私搭乱建违法侵占库容等现象。如郭家咀水库，原总库容487万m3，已淤积78万m3、被侵占180万m3，库容仅剩229万m3。

中小水库比例高、土坝比例高、老旧水库比例高，病险问题较为普遍，防洪功能难以有效发挥。全市138座水库均为中小型水库，小型水库占90%，土坝比例高达95%，且96%属于老旧水库。虽然大多数水库曾于2002—2012年进行过除险加固，受当时政策及资金限制，除险加固不尽彻底，并且经过10余年的运行，加之“7.20”特大暴雨的影响，水库又产生了坝坡塌坑、裂缝，溢洪道、放水管部分结构被冲毁等一些新问题，全市有105座水库需进行水毁修复，有18座病险水库需进行除险加固。

2.1.3区域涝水调蓄空间不足、外排能力总体较弱

涝水消纳蓄滞缺乏有效空间，总体调蓄能力严重不足。老城区缺乏大型公园和开敞空间且未与周边区域径流有效衔接，城市快速扩张过程中，原有农田、绿地、水系(池塘、河道、湖泊)等透水、蓄水性强的“天然调蓄池”部分被占用、被不透水的硬化铺装所取代，对遇洪调蓄、行洪空间管控预留与建设不足；城市景观湖泊龙湖、龙子湖等还没纳入洪涝水调蓄体系，城区湖泊的调蓄作用和调蓄潜力都未能有效发挥；涝水外排通道不畅、管网排水能力偏低，外排抽排能力明显不足。

2.1.4超标准洪水应对能力低、应急联动响应机制不完善

郑州市应对超标准洪水“分流”“导流”措施与能力不足，“超蓄”空间缺乏安排。近年来，郑州市雨情、汛情监测系统及智慧水利平台虽然得到了不断完善，但由于涉及多个部门间的协作，高效的应急联动机制尚未形成，预警预报系统智能化程度不高，尤其是超标准暴雨洪水的应急及快速响应能力还存在短板。

2.1.5监测预警与风险管控能力较弱，调度决策智慧化水平偏低

郑州市监测预警信息化与调度决策智能化在规模、成效方面有待提高，不能适应“四预”的智慧化管理需要。全市流域面积50km2以上有防洪任务的河流监测覆盖率为67.8%，主要监测方式为巡测，自动化程度较低。新型传感设备、智能视频摄像头和卫星、无人机遥感等高新技术尚未得到广泛应用，缺乏点、线、面协同感知和天、空、地多维度立体感知，距离智慧防洪调度决策仍有一定差距。

2.1.6社会洪水防御意识薄弱，防洪保障支撑力度不足

社会洪水防御意识薄弱，专业抢险与全民避险自救能力尚需提高。社会公众与水利管理及技术人员防大灾、抗大灾、抢大险认识不足，社会公众风险意识不强、避险自救能力较差，水利专业应急抢险队伍专业水平、协同响应与应急处置能力不强，亟需多渠道向民众普及防汛、避险基本安全知识，加强防洪预案演练，增强居民避难应急和自救互救能力。防洪保障支撑力度不足，在管控、科技、运维、资金等方面存在短板。

2.2 防洪减灾形势与要求

国家对于防洪减灾也不断提出新的更高的要求。2021年7月21日，习近平总书记对防汛救灾工作做出重要指示，要求始终把保障人民群众生命财产安全放在第一位，抓细抓实各项防汛救灾措施，水利部印发《关于完善流域防洪工程体系的指导意见》。

黄河流域生态保护和高质量发展为重大国家战略，郑州作为黄河中下游唯一一个国家级中心城市，被赋予了新的历史使命和责任担当。为贯彻落实党中央有关决策部署、保障国家重大战略的顺利实施、保障江河及城市防洪安澜、保障郑州市“十四五”规划中建设现代化国家中心城市总目标的最终实现，需结合2021年“7·20”特大暴雨洪涝灾害中暴露的问题，研判区位功能新定位、满足国家战略新要求、贯彻防洪减灾新政策、推演洪水情势新变化、化解洪涝治理新问题，实现郑州市洪涝灾害防御体系与治理能力现代化水平的全面提升，构建与郑州国家中心城市建设相适应的现代化防洪安全保障体系。

3 防洪减灾总体布局

3.1 布局思路

统筹顶层设计、总体部署、行动策划于一体，统筹发展和安全，从流域区域协调入手，统筹宏观与微观、整体与局部关系，系统谋划郑州市防洪总体布局[5]。

3.2 布局方案

根据防洪排涝韧性城市建设的新要求，考虑流域和区域的经济社会高质量发展、洪水情势变化以及生态环境等要求，依托现有的流域和区域防洪减灾体系布局，构建“西蓄、东疏、南截、北分、中调”的防洪总体格局，如图1所示。

图1 郑州市主城区防洪总体布局图

市域西部——蓄。以提高水库防洪能力为重点，通过库区清淤、运用泄洪闸、增设非常泄洪设施等措施，加强丁店、楚楼、河王、唐岗等防洪水库建设，确保水库正常发挥防洪效益。

市域东部——疏。以提高河道泄洪能力为重点，开展贾鲁河下游段河道治理、七里河-堤里小清河分洪等工程，增强河道槽蓄能力，保障下游段防洪安全。

市域南部——截。以挖掘河道外排能力为重点，通过开展南截洪沟分洪工程、郭家咀水库库容恢复工程等，减少进入城区段洪量，减轻城区段防洪压力，实现洪水源头削减。

市域北部——分。以提高流域分洪能力为重点，开展贾鲁河入黄提水分洪等工程研究，实现跨流域分流、错峰汇流，降低贾鲁河城区段洪量，减轻贾鲁河下游段行洪负担。

市域中部——调。以增大主城区水体调蓄能力为重点，通过河湖水系连通、河道整治、堤防建设等，提高主城区内河道、湖泊等水体的调蓄能力，充分挖掘公园湖泊等调蓄空间，构建人水和谐、亲水宜居的环境。

4 防洪工程与治理措施方案

探讨通过水库及流域调蓄、堤防及河道治理、截洪分洪通道建设、蓄滞洪区建设、山洪灾害治理、水土流失治理、城市内涝与涝区治理等工程措施，提升洪水防御能力。

4.1 水库及流域调蓄工程

(1)对贾鲁河干流及其主要支流上游5座中型水库(尖岗、常庄、丁店、楚楼、河王)实施大坝加高、扩挖及清淤等工程措施；恢复郭家咀水库防洪库容，配合金水河调蓄工程、金水河分洪工程和金水河综合治理工程；可提高贾鲁河、金水河总体防洪标准。

(2)对市域五星、少林、云岩宫、冯庄、于沟、范河、望京楼、杜楼、朝阳沟、赵城、曹河二库、井湾、王家庄等13座水库出险加固。

(3)对西流湖、龙湖、龙子湖等20个湖，设计总蓄水总量为5086万m3，通过清淤扩容、新建调洪通道等可新增调蓄能力约1100万m3。

4.2 河道治理及堤防工程

贾鲁河干流及金水河、贾峪河、潮河、魏河、十七里河、十八里河、七里河等主城区14条河道治理和堤防建设，市域范围内伊洛河、双洎河、颍河、汜水河、枯河、丈八沟等7条主要河流综合治理。河道共治理591km，新建堤防152km，加固堤防290km，新建护岸149km，拓宽河道214km。预计可使主城区规划治理河道过流能力平均提高37%，非主城区河道过流能力提高17%

4.3 截洪分洪通道

(1)金水河西三环上游设分水口，新建分洪通道，将金水河洪水分流至贾鲁河。分洪工程拦截西三环至新建闸坝区间洪水。工程可将新建闸坝至西三环之间洪涝水全部分至贾鲁河干流，减轻金水河下游压力

(2)为快速分滞七里河流域洪水，新建七里河和堤里小清河连通分洪工程，将七里河部分洪水分流至堤里小清河，最终在下游汇入贾鲁河。

4.4 蓄滞洪区建设

在贾鲁河出境控制工程后曹闸上游合适位置建设5处临时蓄滞洪区，总蓄滞洪量1亿m3。当洪峰流量超出后曹闸控泄流量时，按后曹闸控泄流量下泄，超出控制泄量的洪水利用蓄滞洪区进行滞蓄。

4.5 山洪灾害治理

以防为主、治理为辅，对“7.20”受灾严重的王宗店山洪沟、崔坪山洪沟等16条重点山洪沟68km进行治理，包括清理垃圾，清淤疏浚，新建护岸，植草护坡等措施。

4.6 水土保持治理

实施尖岗水库上游九娘娘庙河清洁小流域治理、常庄水库上游清洁小流域治理、沿黄湿地生态修复工程、潮河生态治理项目。新增治理水土流失面积163.02km2。

4.7 城市内涝与涝区治理

实施明沟治理、城市涝水行泄通道治理、提标改造管网，新建管网，升级改造雨水泵站，新建雨水泵站，提高排水防涝能力。并采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种海绵城市调控措施相结合，构建低影响开发设施源头减排、雨水排水系统过程控制、城市水体及调蓄设施调控的三位一体水安全体系[6]。

5 防洪非工程措施建设

探讨通过完善“四预”智慧防洪调度体系建设、防洪管理机制建设、完善应急避险场所建设等非工程措施以减少洪涝灾害损失，保障人民群众生命财产安全。

5.1 “四预”智慧防洪调度体系建设

5.1.1加强数据监测感知能力

构建天空地三位一体的防洪数据实时监测感知体系，通过实时采集、交换共享，集成自然环境、社会活动、工程设施、业务管理4大类水利感知对象的业务特征和事件信息，整合现有的水文基础监测、地表水水情监测、山洪灾害基础监测、水利工程设施自动监控、视频在线监视等各类站点数据，实现满足郑州防洪“四预”要求的信息智能感知全覆盖。在贾峪河、索须河、七里河、金水河等主要河流、各中型水库和重点湖泊增加30处水位在线监测站；新增120处遥测雨量站；在15座中型水库、59座小(一)型水库及20处城区主要河道位置建设流量在线监测站；建设完善郑州市15座中型水库、59座小(一)型水库工情及安全监测系统；在水电站、泵站、闸站建设完善设备设施监控系统；增建150处无线预警广播站；在水利工程、入河口、防汛重点位置补充建设240处视频(图像)在线监视站；购置面雨量雷达、无人机、无人船，开展卫星遥感、视频测流；收集地理信息、人文经济等数据。

5.1.2数字孪生平台

数字孪生平台基于信息基础设施，利用三维仿真技术，对物理城市、江河湖泊、防洪工程、防洪治理管理对象、影响区域等物理领域进行数字映射，利用模型平台和知识平台实现业务“四预”流程的智慧模拟、仿真推演，支撑防洪防汛业务应用[7]。数字孪生平台主要包括数据底板、模型平台、知识平台。

5.1.3防洪减灾调度系统

充分运用河南省水利信息化一期工程、国家防汛抗旱指挥系统工程、山洪灾害监测预警系统、河长制信息管理系统、小流域洪水预报分析系统，防汛抗旱决策支持系统等数据资源，以数字孪生平台为基础，打造郑州市防洪“预报、预警、预演、预案”防洪减灾调度系统[8- 9]。

5.1.4系统安全建设

构建完善的网络安全组织管理体系、安全技术体系、安全运营体系和监督管理体系，全面保障数字孪生郑州防洪减灾系统安全可靠运行。

5.2 防洪管理机制建设

完善洪涝风险管控体系机制。落实防洪管理组织体系，明确防汛抗旱指挥职责；明确工作机制，包括会商机制、专家咨询机制与决策机制等，提升各类工作机制的效率与水平；明确运行机制，理顺洪水调度从预报到执行各个阶段的工作程序，以及对执行效果分析与实施情况检查等方面加以规范。

5.3 防洪应对能力提升建设

坚持以防为主、防抗救结合，坚持常态化减灾和非常态救灾相结合，在改革理念上，从注重灾后救助向注重灾前预防转变；在工作重心上，从应对单一灾种向综合减灾转变；在总体目标上，从减少灾害损失向减轻灾害风险转变，不断提高各级各部门防汛综合能力。

提升洪涝灾害监测预警能力，加强洪涝的早期情况研判，提高洪涝灾害风险的预判能力；完善重要河道洪水防御方案、水量调度方案和应急响应机制，落实组织保障和物资储备，切实提高应对洪涝灾害突发事件的能力，确保重要堤防、水库、山丘区和城市防洪安全。

严格落实防汛抢险各项责任制，有效运用防汛抢险责任监督体系，实现防汛责任落实全覆盖，扎实做好队伍建设、抢险演练等工作，科学合理设定抢险队伍人员数量，定期开展演练，加强队伍磨合，提升实战能力，确保防汛应急救援快速高效；完善应急避险场所建设，确保突发性洪涝灾害事故避险避难人员快速、有序疏散安置，最大限度减少人员伤亡和财产损失；加强宣传教育及培训，普及防灾减灾救灾知识，增强广大人民群众主动防灾避灾意识和自救能力[10]。

6 实施安排

防洪减灾能力提升建设任重道远，需要按照“整体推进、重点突破，统筹兼顾、系统治理”的原则分步实施。优先解决近期迫切需要实施的重点工程，优先安排条件成熟的重点工程，优先实施防洪效果显著的重点工程，逐步提高防洪减灾能力。并通过政府主导、市场推动、多元投入、社会参与，积极争取资金投入，保障工程和非工程措施建设实施。

7 结论

本文结合2021年“7·20”特大暴雨灾害暴露出的问题，充分考虑防洪与除涝相结合、内蓄与外排相结合、常态与应急相结合，探讨行洪河道、防洪水库、分洪通道、调蓄工程等各类工程措施，构建“西蓄、东疏、南导、北分、中调”的防洪总体布局。以“四预”为主线，提升洪涝风险监测预测信息化、智慧化能力，提高洪涝风险预测监测能力的措施。从完善风险管控制度、应急联动机制、应急响应机制等方面探讨非工程措施。从而全面提高郑州市防洪减灾能力，最大程度降低灾害损失。

建议推进水利和城建、自然资源、农业农村等各部门的沟通协调，推动全域一盘棋谋划，加快实现多规合一[11]。并建议探索建立跨界河流联动机制，加强郑州与涉及上下游左右岸关系的城市对接，实现流域治理的前端合作，协调解决突出问题，共同谋划防洪减灾体系布局。