朱學(xué)涵

（河南省開封水文水資源勘測局，河南 開封 475000）

1 概述

2021年7月20日以來，河南省出現(xiàn)了歷史罕見的極端暴雨天氣，并造成城市內(nèi)澇、農(nóng)田被淹、山體滑坡、人員傷亡及財產(chǎn)損失等嚴(yán)重影響，其中鄭州雨量最大，而開封臨近鄭州，同樣受到了很大影響，從7月至9月，包括“7·20”特大暴雨在內(nèi)，開封市范圍內(nèi)發(fā)生了4次強降雨過程，大王廟水文站發(fā)生了大的洪水過程，最高水位流量達到近40年來的最高值。洪水造成城區(qū)大面積積水，全市普遍受災(zāi)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)生活秩序，給人民群眾造成了大量財產(chǎn)損失。為了做好災(zāi)后水文調(diào)查，分析暴雨洪水特性，對于開封市城區(qū)規(guī)劃、水文預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)有著非常重要的意義。

2 水文站基本概況

大王廟水文站位于杞縣裴村店鄉(xiāng)周崗村，惠濟河右岸，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)114°51′，北緯34°33′，屬于淮河流域，渦河水系，集水面積1 265 km2，河長59 km，距河口距離122 km。此站是河南省重點水文站，是黃泛區(qū)沙堿濕洼區(qū)域代表站，擔(dān)負向中央、省、市報訊任務(wù)，承擔(dān)惠濟河上游水文信息采集、水資源評價、區(qū)域防洪等重要任務(wù)。主要觀測項目有：降水、水位、流量、單沙、輸沙率、蒸發(fā)、水文調(diào)查、水質(zhì)、水溫、冰情、墑情、生態(tài)流量。大王廟水文站測驗河段順直。斷面為復(fù)式斷面，灘地有莊稼，河道內(nèi)種有樹木，影響行洪，河床為壤土，沖淤變化不大。上游1.20 km有李崗攔河閘一座，測驗受閘啟閉影響；下游12 km有板橋攔河閘一座。

3 降水過程及特點

3.1 降水過程

2021年7-9月，大王廟水文站三個月共經(jīng)歷了4次大的降雨過程。此次降水過程的形成原因復(fù)雜，但就初步分析結(jié)果看，大氣環(huán)流形勢穩(wěn)定、水汽和能量充足、地形作用明顯以及對流系統(tǒng)不斷積聚、合并及停滯是基本成因。

2021年7月18-23日，大王廟站降水量133.50 mm，隨后又經(jīng)歷了多次強降水過程。7-9月，大王廟站累計降水量757.10 mm，占1-9月降水量的78%，已經(jīng)大大超過了多年平均降水量650 mm。7-9月大王廟站最大1d（8月29日）降水量129.60 mm，最大3 d（8月28-30日）降水量153.40 mm，最大7 d（8月29日至9月4日）降水量242.10 mm。如圖1所示。

圖1 大王廟水文站7-9月累計降水量過程線圖

3.2 降水特點

①持續(xù)時間長，短時降水強度強，范圍廣。7-9月累計降水日數(shù)31 d，降水范圍覆蓋全開封市，甚至覆蓋全省。②降雨總量大。7-9月累計降水量757.10 mm，為1964年以來歷年同期均值的166%，為全年平均降水量的117%。

4 洪水計算分析

4.1 洪水水位變動分析

根據(jù)7-9月大王廟水文站的水位變化和降水量等因素，可以將洪水劃分為四場，日平均水位及降雨量見圖2。

圖2 大王廟水文站7-9月日平均水位、降水量圖

第一場洪水于7月19日20時開始起漲，22日18：45達到最高水位58.65 m，洪峰流量112 m3/s，水位漲幅2～5 cm/h，隨后一直保持平水，直到23日早10時水位開始下降，8月9日達到最低水位55.30 m。

第二場洪水因上游攔河閘放水提前。8月19日，氣象部門預(yù)報了新一輪降水，上游李崗閘提前開閘，水位從12時的55.50 m猛漲到14時的57.69 m，洪峰流量56.20 m3/s。24日，降水造成的洪峰到達大王廟，水位57.64 m。

第三場洪水于8月29日8時起漲，31日12時達到最高水位58.36 m，洪峰流量84.20 m3/s。由于9月1日的降水，2日13：30出現(xiàn)復(fù)峰58.06 m；由于3、4日的降水，5日18時出現(xiàn)復(fù)峰58.12 m。

第四場洪水于9月19日起漲，8時上游攔水閘放水，水位由56.20 m猛漲到9：40的58.14 m，洪峰流量84.20 m3/s。20日17：40，降水造成的洪峰到達，水位58.06 m。24日，新一輪強降雨到來，水位從24日20時的56.86繼續(xù)上漲，26日16時達到58.72 m，洪峰流量107 m3/s，這也是大王廟水文站自重修河道以來所達到的最高水位。

4.2 洪水影響因素分析

4.2.1 上下游攔水閘對洪水的影響

大王廟水文站上游1.20 km有李崗攔河閘一座，下游12 km有板橋攔河閘一座。在此次洪水前，大王廟站水位變化受閘啟閉影響，水位過程線呈U性、階梯型，回水頂托嚴(yán)重。

此次漲水階段，第一場洪水閘門未能及時全開，影響了泄洪能力，導(dǎo)致水位上漲偏慢。后三場洪水時，閘門提前開啟放水，一是導(dǎo)致漲水速度極快，最快上漲速度超過2 m/h；二是導(dǎo)致洪水過程線出現(xiàn)了因閘門開啟與降雨匯流造成的兩個洪峰，而不是一個單獨的洪峰。

除上述漲水階段外，四場洪水全過程攔河閘一直全開狀態(tài)。

4.2.2 河道內(nèi)林木及高稈作物對洪水的影響

該站水文基本測驗斷面上、下游各五百米內(nèi)，左岸種植楊樹約2畝、右岸種植楊樹約5畝。斷面左右岸河灘種植玉米，左岸河灘寬約40 m、右岸河灘寬約20 m。在前兩場洪水時，河道內(nèi)的林木及高稈作物嚴(yán)重影響了河道泄洪能力。水文站大斷面如圖3所示，河道主河槽寬約25 m，7月22日洪峰時水面寬90.20 m，其中受到作物影響的水面寬60 m，河灘部分由于玉米稈的影響，流速嚴(yán)重偏低，主河槽部分偏高。到了后兩場洪水時，作物因長期浸泡、沖刷枯死，河灘部分流速有所增加，達到0.15～0.50 m/s。

圖3 大王廟水文站2021年實測大斷面圖

4.2.3 產(chǎn)匯流方式對洪水的影響

惠濟河為雨源型河流，徑流與降雨時空分布基本一致，一般自上游降雨8-12 h后，大王廟站開始漲水。前兩場洪水因前期降水偏少，地下水不足，土壤缺墑嚴(yán)重，導(dǎo)致降雨損失大，產(chǎn)流方式為超滲產(chǎn)流；從第三場洪水開始，地下水得到了充分的補充，如圖4所示，8-9月份地下水位明顯上升，最高時地下水埋深僅1.89 m，土壤已經(jīng)逐漸飽和，產(chǎn)流方式為蓄滿產(chǎn)流。

圖4 大王廟水文站2021年7-9月地下水埋深圖

5 結(jié)論

2021年7-9月開封市暴雨過程具有持續(xù)時間長、累計降水量大、短時降水強度強、極端性突出等特征。大王廟水文站實測最高水位58.72 m，最大流量112 m3/s，突破了該斷面設(shè)立以來的最大值，填補了斷面高水位流量資料的空白。斷面行洪過程受攔水閘和河道內(nèi)林木作物影響較大，希望有關(guān)部門能夠及時整頓河道，提高河道行洪能力，并結(jié)合氣象預(yù)報及洪水特點科學(xué)判斷汛情，合理調(diào)度洪水。