焦作“２１·７”暴雨洪水及河道堤防险情调查

杨长青 焦迎乐 余畅畅 李姝昱

摘 要：２０２１ 年７ 月１３ 日至２４ 日，受台风“查帕卡”“烟花”以及大陆高压和副热带高压等多个天气系统影响，在东亚大气环流异常协调作用下，焦作普降暴雨和大暴雨。此次暴雨总量大、历时长、范围广，导致焦作市大沙河超保证水位，沁河超警戒水位，３ 座中型水库超汛限水位，多条河道出现险情，造成了严重的洪涝灾害。大沙河修武水文站洪峰流量５１０ ｍ３ ／ ｓ，为１９５６ 年设站以来最大洪水。对焦作“２１·７”暴雨的雨量、时空分布及洪水特性进行分析，有助于掌握该地区特大暴雨洪水的特性。在现场调查基础上，对河道堤防险情类型和成因进行分析，可为灾后重建提供科学依据。

关键词：暴雨；洪水；堤防险情；焦作市

中图分类号：ＴＶ１２２．１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０７．０１１

引用格式：杨长青，焦迎乐，余畅畅，等．焦作“２１·７”暴雨洪水及河道堤防险情调查［Ｊ］．人民黄河，２０２３，４５（７）：５８－６１．

２０２１ 年７ 月１３ 日至２４ 日，河南省遭遇“２１·７”特大暴雨，不但对郑州市造成严重洪涝灾害［１］ ，而且对焦作市水利工程安全造成严重威胁。焦作市境内３座中型水库超汛限水位，大沙河超保证水位，沁河超警戒水位，多条河道出现漫溢、堤防决口、堤岸坍塌等险情。本文针对焦作市地域特点，分析暴雨的成因以及雨量、时空分布特征，分析洪水特性以及河道堤防险情类型和成因，以期为灾后重建规划设计提供科学依据。

１ 焦作市地域特点与“２１·７”暴雨成因

１．１ 地域特点

焦作市位于太行山脉与华北平原过渡地带，地势西北高、东南低，呈阶梯式变化。所在区域属暖温带大陆性季风气候区，多年平均降水量５８２．３ ｍｍ。焦作市分属黄河和海河两大流域，其中黄河流域面积２ １５０ｋｍ２，占全市总面积的５２．８％；海河流域面积１ ９２１ｋｍ２，占４７．２％。境内流域面积在１ ０００ ｋｍ２ 以上的河流有５ 条，属黄河流域的有黄河、沁河、丹河和蟒河，属海河流域的有大沙河。境内现有５ 座中型水库，另有南水北调中线工程从境内穿过，详见图１。境内有１４２个遥测雨量站（其中２０ 个为基本雨量站），在沁河、丹河、大沙河共设３ 个国家基本水文站。

受地形和区域性气候条件影响，降水量由山区到平原逐渐减少，年内分配不均，汛期４ 个月多年平均降水量为３９６．５ ｍｍ，占全年降水量的６８．１％。产生暴雨的天气系统主要有台风、台风倒槽、切变线以及冷锋、气旋波和低压槽等，易在山前迎风坡地带形成暴雨。暴雨主要发生在７—８ 月，尤以７ 月下旬到８ 月上旬最为集中。暴雨多发生在北部山区，以沁阳北部和修武北部山区最为多发。

１．２ “２１·７”暴雨成因

河南“２１·７”暴雨是在西太平洋副热带高压异常偏北、夏季风偏强等气候背景下，南海“查帕卡”台风外围偏南气流和副热带高压与东海“烟花”台风之间偏东气流叠加，汇聚输送海上水汽至内陆地区，受深厚的偏东风急流及低涡切变天气系统影响，海上水汽与河南上空对流系统叠加，遇伏牛山、太行山地形辐合抬升形成的一次极为罕见的大暴雨过程。大气环流形势稳定、水汽条件充沛、地形效应显著是这次暴雨的主要成因［２］ 。

２ 暴雨洪水分析

２．１ 暴雨时间分布

本次降雨历时长，累积雨量大。７ 月１３ 日至２４日，焦作市境内连续１２ ｄ 降雨，主要集中在１８ 日２２：００至２２ 日１４：００，其中２０ 日雨量最大，平均降雨量１６２．７ ｍｍ。全市１／２ 的雨量站降雨量大于１５０ ｍｍ，１／６的雨量站降雨量大于２００ ｍｍ。焦作市过程累积平均降雨量４５５．１ ｍｍ，是多年平均汛期降雨量的１１５％，其中修武县累积平均降雨量６５４．３ ｍｍ。“２１·７”暴雨焦作主要县市降雨过程线见图２。

２．２ 暴雨空间分布

本次降雨空间分布不均，暴雨中心主要集中在修武縣北部山区及市区中东部，其中东岭后站累积降雨量达到９５７．０ ｍｍ，累积降雨量超７００ ｍｍ 的站有９ 个，超５００ ｍｍ 的站有２９ 个。焦作市区、修武县等北部太行山区累积降雨量为５００～９００ ｍｍ，博爱县、武陟县等中部地区累积降雨量为４００ ～５００ ｍｍ，沁阳市、温县、孟州市等南部平原地区累积降雨量为３００ ～４００ ｍｍ，降雨量从焦作南部平原地区向北部太行山区逐渐增大。焦作市“２１·７”暴雨等值线见图３。

２．３ 洪水过程

受“２１·７”强降雨过程影响，焦作市境内大沙河、沁河等水位明显上涨，大沙河修武水文站、沁河武陟水文站洪水过程线分别见图４ 和图５。修武水文站２２日１８：００出现洪峰水位８３．６５ ｍ，洪峰流量５１０ ｍ３ ／ ｓ，为１９５６ 年设站以来最大洪水，超过１９６３ 年历史最高水位（８３．０２ ｍ）和最大流量（２８９ ｍ３ ／ ｓ），超保证水位历时约１５ ｈ。武陟水文站２３ 日４：００出现洪峰水位１０６．０１ｍ，洪峰流量１ ５２０ ｍ３ ／ ｓ，超警戒水位历时约５２ ｈ。沁河在上游河口村水库拦蓄条件下形成“９６·８”洪水以后的最大洪水。

３ 暴雨洪水特点

１）降雨笼罩面积广，持续时间长。本次降雨笼罩面积大，焦作市累积降雨量大于４００ ｍｍ 的笼罩面积约为２ ５５８ ｋｍ２，占全市总面积的６２．８ ％；大于５００ ｍｍ的笼罩面积占比３２．２％，多位于北部太行山区，且降雨持续时间长，历时１２ ｄ，比“９６·８” 降雨历时１１ ｄ略长。

２）降雨强度高，累积降雨量大。本次降雨虽然１ ｈ、６ ｈ 最大点雨量比历史最大值略小，但２４ ｈ、３ ｄ、７ｄ 最大点雨量分别为３７４．０、７０１．０、９４３．５ ｍｍ，均超过焦作历史最大点雨量值。根据辖区内代表雨量站２４ ｈ最大点降雨量频率分析，海河流域山区降雨量超过５０ａ 一遇，山前区降雨量接近１００ ａ 一遇。累积降雨量大，超过焦作“６３·８”“８２·８”和“９６·８”暴雨累积降雨量值；海河流域累积降雨量５９４．７ ｍｍ，远超过“６３·８”“８２·８”和“９６·８”暴雨的累积降雨量（分别为３９６．６、２８５．４、２７７．９ ｍｍ）。

３）河道高水位长历时行洪。本次暴雨导致焦作境内大沙河超保证水位、沁河超警戒水位运行且历时较长，大沙河修武水文站超保证水位历时约１５ ｈ，沁河武陟水文站超警戒水位历时约５２ ｈ。随着洪水向下游演进，大沙河干流及支流山门河、新河多处河道漫溢行洪。

４）水库拦洪削峰作用明显。为减少上游来水影响，水库拦蓄洪水和错峰调洪成效显著，有效缓解了下游河道防洪压力。沁河河口村水库７ 月２０ 日最大入库流量１ ２２０ ｍ３ ／ ｓ，最大出库流量５３３ ｍ３ ／ ｓ，削峰率５６．３％。丹河青天河水库７ 月２２ 日最大入库流量３０５ｍ３ ／ ｓ，最大出库流量１６５ ｍ３ ／ ｓ，削峰率４５．９％。蟒河白墙水库７ 月２１ 日最大入库流量３２６ ｍ３ ／ ｓ，最大出库流量１８０ ｍ３ ／ ｓ，削峰率４４．８％。

４ 河道险情及原因分析

４．１ 河道堤防工程险情

“２１·７”暴雨致使焦作境内多条河道出现漫溢、堤防决口、堤岸坍塌、管涌、穿堤涵闸渗漏等险情，当地干部群众积极组织抢险，对工程险情实施应急处置。主要河道堤防工程险情如下。

１）大沙河。主要险情发生在干流修武县段、支流山门河段和新河段，山门河汇入口以下河段仅右岸有堤防，洪水漫滩后淹没左岸滩地，详见表１。

２）沁河。上游河口村水库拦蓄洪水，实现错峰下泄，沁河干流仅局部出现险情，其支流逍遥石河下游东沁阳村附近出现管涌等险情。

３）蟒河。河道行洪不畅、部分桥梁阻水、个别河段出现漫决。２０ 日１２ 时，受黄河水顶托，沁河洪水下泄缓慢，水位上涨导致沁河水倒灌老蟒河，长度达３．５ｋｍ。２１ 日５ 时，位于沁河河滩内的老蟒河武陟县涧沟段洪水位超出堤防高度０．６～０．７ ｍ，长度约为５００ ｍ，经临时加高子堤未造成决口。武陟县解封段洪水位超出堤防高度约０．５ ｍ，造成左堤漫决约３０ ｍ。

４．２ 出险原因分析

１）暴雨总量大、历时长。“２１·７”暴雨２４ ｈ、３ ｄ、７ ｄ 最大点雨量均超过焦作历史最大点雨量值；海河流域降雨频率达到５０～１００ ａ 一遇，降雨历时达１２ ｄ，超过“９６·８”暴雨。

２）防洪工程存在短板。焦作境内大沙河下游约１８．６ ｋｍ、丹河出山口以下至入沁河口１６ ｋｍ、蟒河孟州段１９．６ ｋｍ 河段未治理，防洪标准低；焦作市城区河道新河、山门河下游、白马门河下游不满足城市防洪标准要求；部分城市道路桥梁达不到设计标准，形成阻水；部分河段受外河顶托内河排涝不畅。

３）地理条件限制。大沙河修武段考虑右堤外修武县城和获嘉县城防洪安全，左岸未设堤防，大洪水时左岸漫滩行洪，发挥蓄滞洪水、削减下游洪峰作用。

４）水文监测能力不足。水文站网不完善，山门河、白水河作为较大山区河流，上游无水文站，监测预警能力不足。

５ 结论和建议

“２１·７”暴雨笼罩面积广、持续时间长、降雨强度高、累积降雨量大，导致大沙河出现有实测资料以来最大洪水，沁河超警戒水位行洪，３ 座中型水库超汛限水位运行，多条河道出现险情。对“２１·７”暴雨洪水的分析有助于进一步掌握焦作市暴雨洪水形成条件和变化规律，发现短板和不足，对焦作市防洪规划设计、洪水预报、防汛减灾具有重要的参考价值［ ３］ 。经过分析，提出建议如下：

１）全面提升河道防洪标准。坚持系统治理理念，对达不到防洪标准的中小河流开展以流域为单元的系统治理，坚持统一规划，兼顾上下游、左右岸关系，全面提升河道防洪标准。

２）加强防洪综合治理。加强大沙河、丹河、蟒河等河道治理和管理，特别是对焦作城区内新河、山门河、白马门河等影响行洪安全的河段进行拓宽，提高行洪能力；对部分防洪不达标的桥梁和水闸拆除重建；在易形成内涝位置设置强排和防止倒灌工程措施；加强巡堤查险和抢险能力培训。

３）完善水文監测站网。水文巡测站监测和预警预报技术手段需进一步提升，在白水河、山门河等河道中上游建设专用水文站，进行水情实时监测，对现有水文监测站网的水位监测设施进行升级改造，利用雷达水位计和视频监控设备提高水位监测的可靠性，稳步推进“空天地”一体化监测系统建设，提升流域洪涝灾害监测预警能力。

参考文献：

［１］ 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．

［２］ 靳冰凌，芦阿咪，张璞，等．“２１·７”豫北极端暴雨天气成因分析［Ｊ］．气象与环境科学，２０２２，４５（２）：６５－７４．

［３］ 汪自力，何鲜峰，邓宇，等．河道堤防决口风险辨识与防控对策探讨［Ｊ］．中国水利，２０２２（１０）：３８－４０，３１．

【责任编辑 许立新】