鄭州市防洪減災問題分析與應對措施探討

譚大偉，李 揚，沈福新，李曉光

(1.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021;2.水利部水利水電規劃設計總院，北京 100120;3.鄭州市水利建筑勘測設計院，河南 鄭州 450006)

鄭州市地跨黃河、淮河兩大流域、水系發達，是一個洪澇災害頻繁的城市。2021年“7·20”鄭州特大暴雨事件[1]，反映出了鄭州防洪減災的諸多現實問題，暴露出了防洪減災體系存在的薄弱環節，迫切需要系統完善鄭州市防洪減災體系布局，全面提升防范洪水風險威脅能力，從根本上改變市域防洪能力與鄭州市功能定位及高質量發展要求不相適應的局面。

1 洪澇情況

1.1 歷史洪澇災害

黃河洪水進入下游段，首當其沖威脅鄭州市，曾經給鄭州帶來深重災難，1723—1938年共發生過7次重大決堤災情。歷史上賈魯河流域洪澇災害亦相當嚴重，據史料記載，建國前較大的洪澇災害1723—1938年有11次。建國后，洪澇災害仍接連不斷，1954—2021年有12次，受災嚴重，造成人員傷亡、經濟損失。

1.2 “7·20”特大暴雨災害

1.2.1 災害情況

鄭州“7·20”特大暴雨災害是一場因極端暴雨導致嚴重城市內澇、河流洪水、山洪滑坡等多災并發，造成重大人員傷亡和財產損失的特別重大自然災害。鄭州市相關單位存在風險意識不強，對這場特大災害認識準備不足、防范組織不力、應急處置不當等問題。

“7·20”特大暴雨單日降水均已突破自1951年鄭州建站以來60年的歷史記錄。鄭州市全市124條大小河流共發生險情418處，143座水庫中有常莊、郭家咀等84座出現不同程度險情。死亡失蹤380人，農作物受災面積101.4萬畝，造成經濟損失409億元。

1.2.2原因分析

一是極端天氣變化增加受災概率。受全球氣候變暖影響，海平面上升，極端天氣事件日益增多。近期西太平洋副熱帶高壓偏強偏北，同時熱帶地區臺風活動進入頻發期，降雨水汽來源更加充沛，局地強降水發生的頻率和強度增加，極端性更強[2]。二是城市快速發展增加防洪壓力。改革開放40多年來，鄭州市中心城市建成區面積增長10倍多，從1981年的65km2增加至2020年的709.69km2；人口從1978年的437.9萬人增加至2020年的1260萬人，城鎮化率從1978年的32.4%增加至2020年的79.1%。隨著鄭州市人口集聚水平不斷提高，城市建設高速發展，快速城鎮化的熱島效應和雨島效應日益增強，增加城區的降雨幾率和強度；高密度的城市開發建設致使不透水面積增加，目前鄭州市主城區不透水面積達73%，下滲減少，流域徑流系數大幅度增大，導致匯流時間縮短、徑流峰值加大；建成區距離西部山區越來越近，洪水快速入城，進一步加劇暴雨洪水對城市的威脅[3- 4]。

2 防洪問題與形勢分析

明晰當前防洪體系建設與防洪新形勢的不適應性問題，梳理總結防洪體系建設中存在的主要問題，明確新時期鄭州市防洪減災體系建設的新形勢新要求。

2.1 防洪除澇主要問題

2.1.1河道防洪標準偏低、部分河段行洪能力不足

鄭州市現狀河道防洪標準與國家中心城市、特大城市定位不匹配，整體標準偏低。鄭州主城區河道總長272.73km，僅賈魯河南水北調至京港澳高速段河道達到100年一遇防洪標準(河道長度38km，占比14%)。市域雙洎河、潁河等主要防洪河道不足20年一遇防洪標準的河道長167.73km(占比44.6%)，河道防洪標準普遍偏低。部分河段卡點、堵點較多，河道泄洪排澇能力不足，行洪不暢，威脅河道行洪安全。

2.1.2上游水庫攔洪能力萎縮、病險隱患較為普遍

大部分水庫淤積嚴重，庫區被侵占現象普遍，庫容萎縮，防洪能力達不到設計標準。由于建設年代較早(已達到50年合理使用年限的水庫有82座，占比59%)，138座水庫中128座有不同程度的淤積，總淤積量約2137萬m3，28座水庫庫區存在私搭亂建違法侵占庫容等現象。如郭家咀水庫，原總庫容487萬m3，已淤積78萬m3、被侵占180萬m3，庫容僅剩229萬m3。

中小水庫比例高、土壩比例高、老舊水庫比例高，病險問題較為普遍，防洪功能難以有效發揮。全市138座水庫均為中小型水庫，小型水庫占90%，土壩比例高達95%，且96%屬于老舊水庫。雖然大多數水庫曾于2002—2012年進行過除險加固，受當時政策及資金限制，除險加固不盡徹底，并且經過10余年的運行，加之“7.20”特大暴雨的影響，水庫又產生了壩坡塌坑、裂縫，溢洪道、放水管部分結構被沖毀等一些新問題，全市有105座水庫需進行水毀修復，有18座病險水庫需進行除險加固。

2.1.3區域澇水調蓄空間不足、外排能力總體較弱

澇水消納蓄滯缺乏有效空間，總體調蓄能力嚴重不足。老城區缺乏大型公園和開敞空間且未與周邊區域徑流有效銜接，城市快速擴張過程中，原有農田、綠地、水系(池塘、河道、湖泊)等透水、蓄水性強的“天然調蓄池”部分被占用、被不透水的硬化鋪裝所取代，對遇洪調蓄、行洪空間管控預留與建設不足；城市景觀湖泊龍湖、龍子湖等還沒納入洪澇水調蓄體系，城區湖泊的調蓄作用和調蓄潛力都未能有效發揮；澇水外排通道不暢、管網排水能力偏低，外排抽排能力明顯不足。

2.1.4超標準洪水應對能力低、應急聯動響應機制不完善

鄭州市應對超標準洪水“分流”“導流”措施與能力不足，“超蓄”空間缺乏安排。近年來，鄭州市雨情、汛情監測系統及智慧水利平臺雖然得到了不斷完善，但由于涉及多個部門間的協作，高效的應急聯動機制尚未形成，預警預報系統智能化程度不高，尤其是超標準暴雨洪水的應急及快速響應能力還存在短板。

2.1.5監測預警與風險管控能力較弱，調度決策智慧化水平偏低

鄭州市監測預警信息化與調度決策智能化在規模、成效方面有待提高，不能適應“四預”的智慧化管理需要。全市流域面積50km2以上有防洪任務的河流監測覆蓋率為67.8%，主要監測方式為巡測，自動化程度較低。新型傳感設備、智能視頻攝像頭和衛星、無人機遙感等高新技術尚未得到廣泛應用，缺乏點、線、面協同感知和天、空、地多維度立體感知，距離智慧防洪調度決策仍有一定差距。

2.1.6社會洪水防御意識薄弱，防洪保障支撐力度不足

社會洪水防御意識薄弱，專業搶險與全民避險自救能力尚需提高。社會公眾與水利管理及技術人員防大災、抗大災、搶大險認識不足，社會公眾風險意識不強、避險自救能力較差，水利專業應急搶險隊伍專業水平、協同響應與應急處置能力不強，亟需多渠道向民眾普及防汛、避險基本安全知識，加強防洪預案演練，增強居民避難應急和自救互救能力。防洪保障支撐力度不足，在管控、科技、運維、資金等方面存在短板。

2.2 防洪減災形勢與要求

國家對于防洪減災也不斷提出新的更高的要求。2021年7月21日，習近平總書記對防汛救災工作做出重要指示，要求始終把保障人民群眾生命財產安全放在第一位，抓細抓實各項防汛救災措施，水利部印發《關于完善流域防洪工程體系的指導意見》。

黃河流域生態保護和高質量發展為重大國家戰略，鄭州作為黃河中下游唯一一個國家級中心城市，被賦予了新的歷史使命和責任擔當。為貫徹落實黨中央有關決策部署、保障國家重大戰略的順利實施、保障江河及城市防洪安瀾、保障鄭州市“十四五”規劃中建設現代化國家中心城市總目標的最終實現，需結合2021年“7·20”特大暴雨洪澇災害中暴露的問題，研判區位功能新定位、滿足國家戰略新要求、貫徹防洪減災新政策、推演洪水情勢新變化、化解洪澇治理新問題，實現鄭州市洪澇災害防御體系與治理能力現代化水平的全面提升，構建與鄭州國家中心城市建設相適應的現代化防洪安全保障體系。

3 防洪減災總體布局

3.1 布局思路

統籌頂層設計、總體部署、行動策劃于一體，統籌發展和安全，從流域區域協調入手，統籌宏觀與微觀、整體與局部關系，系統謀劃鄭州市防洪總體布局[5]。

3.2 布局方案

根據防洪排澇韌性城市建設的新要求，考慮流域和區域的經濟社會高質量發展、洪水情勢變化以及生態環境等要求，依托現有的流域和區域防洪減災體系布局，構建“西蓄、東疏、南截、北分、中調”的防洪總體格局，如圖1所示。

圖1 鄭州市主城區防洪總體布局圖

市域西部——蓄。以提高水庫防洪能力為重點，通過庫區清淤、運用泄洪閘、增設非常泄洪設施等措施，加強丁店、楚樓、河王、唐崗等防洪水庫建設，確保水庫正常發揮防洪效益。

市域東部——疏。以提高河道泄洪能力為重點，開展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，通過開展南截洪溝分洪工程、郭家咀水庫庫容恢復工程等，減少進入城區段洪量，減輕城區段防洪壓力，實現洪水源頭削減。

市域北部——分。以提高流域分洪能力為重點，開展賈魯河入黃提水分洪等工程研究，實現跨流域分流、錯峰匯流，降低賈魯河城區段洪量，減輕賈魯河下游段行洪負擔。

市域中部——調。以增大主城區水體調蓄能力為重點，通過河湖水系連通、河道整治、堤防建設等，提高主城區內河道、湖泊等水體的調蓄能力，充分挖掘公園湖泊等調蓄空間，構建人水和諧、親水宜居的環境。

4 防洪工程與治理措施方案

探討通過水庫及流域調蓄、堤防及河道治理、截洪分洪通道建設、蓄滯洪區建設、山洪災害治理、水土流失治理、城市內澇與澇區治理等工程措施，提升洪水防御能力。

4.1 水庫及流域調蓄工程

(1)對賈魯河干流及其主要支流上游5座中型水庫(尖崗、常莊、丁店、楚樓、河王)實施大壩加高、擴挖及清淤等工程措施；恢復郭家咀水庫防洪庫容，配合金水河調蓄工程、金水河分洪工程和金水河綜合治理工程；可提高賈魯河、金水河總體防洪標準。

(2)對市域五星、少林、云巖宮、馮莊、于溝、范河、望京樓、杜樓、朝陽溝、趙城、曹河二庫、井灣、王家莊等13座水庫出險加固。

(3)對西流湖、龍湖、龍子湖等20個湖，設計總蓄水總量為5086萬m3，通過清淤擴容、新建調洪通道等可新增調蓄能力約1100萬m3。

4.2 河道治理及堤防工程

賈魯河干流及金水河、賈峪河、潮河、魏河、十七里河、十八里河、七里河等主城區14條河道治理和堤防建設，市域范圍內伊洛河、雙洎河、潁河、汜水河、枯河、丈八溝等7條主要河流綜合治理。河道共治理591km，新建堤防152km，加固堤防290km，新建護岸149km，拓寬河道214km。預計可使主城區規劃治理河道過流能力平均提高37%，非主城區河道過流能力提高17%

4.3 截洪分洪通道

(1)金水河西三環上游設分水口，新建分洪通道，將金水河洪水分流至賈魯河。分洪工程攔截西三環至新建閘壩區間洪水。工程可將新建閘壩至西三環之間洪澇水全部分至賈魯河干流，減輕金水河下游壓力

(2)為快速分滯七里河流域洪水，新建七里河和堤里小清河連通分洪工程，將七里河部分洪水分流至堤里小清河，最終在下游匯入賈魯河。

4.4 蓄滯洪區建設

在賈魯河出境控制工程后曹閘上游合適位置建設5處臨時蓄滯洪區，總蓄滯洪量1億m3。當洪峰流量超出后曹閘控泄流量時，按后曹閘控泄流量下泄，超出控制泄量的洪水利用蓄滯洪區進行滯蓄。

4.5 山洪災害治理

以防為主、治理為輔，對“7.20”受災嚴重的王宗店山洪溝、崔坪山洪溝等16條重點山洪溝68km進行治理，包括清理垃圾，清淤疏浚，新建護岸，植草護坡等措施。

4.6 水土保持治理

實施尖崗水庫上游九娘娘廟河清潔小流域治理、常莊水庫上游清潔小流域治理、沿黃濕地生態修復工程、潮河生態治理項目。新增治理水土流失面積163.02km2。

4.7 城市內澇與澇區治理

實施明溝治理、城市澇水行泄通道治理、提標改造管網，新建管網，升級改造雨水泵站，新建雨水泵站，提高排水防澇能力。并采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種海綿城市調控措施相結合，構建低影響開發設施源頭減排、雨水排水系統過程控制、城市水體及調蓄設施調控的三位一體水安全體系[6]。

5 防洪非工程措施建設

探討通過完善“四預”智慧防洪調度體系建設、防洪管理機制建設、完善應急避險場所建設等非工程措施以減少洪澇災害損失，保障人民群眾生命財產安全。

5.1 “四預”智慧防洪調度體系建設

5.1.1加強數據監測感知能力

構建天空地三位一體的防洪數據實時監測感知體系，通過實時采集、交換共享，集成自然環境、社會活動、工程設施、業務管理4大類水利感知對象的業務特征和事件信息，整合現有的水文基礎監測、地表水水情監測、山洪災害基礎監測、水利工程設施自動監控、視頻在線監視等各類站點數據，實現滿足鄭州防洪“四預”要求的信息智能感知全覆蓋。在賈峪河、索須河、七里河、金水河等主要河流、各中型水庫和重點湖泊增加30處水位在線監測站；新增120處遙測雨量站；在15座中型水庫、59座小(一)型水庫及20處城區主要河道位置建設流量在線監測站；建設完善鄭州市15座中型水庫、59座小(一)型水庫工情及安全監測系統；在水電站、泵站、閘站建設完善設備設施監控系統；增建150處無線預警廣播站；在水利工程、入河口、防汛重點位置補充建設240處視頻(圖像)在線監視站；購置面雨量雷達、無人機、無人船，開展衛星遙感、視頻測流；收集地理信息、人文經濟等數據。

5.1.2數字孿生平臺

數字孿生平臺基于信息基礎設施，利用三維仿真技術，對物理城市、江河湖泊、防洪工程、防洪治理管理對象、影響區域等物理領域進行數字映射，利用模型平臺和知識平臺實現業務“四預”流程的智慧模擬、仿真推演，支撐防洪防汛業務應用[7]。數字孿生平臺主要包括數據底板、模型平臺、知識平臺。

5.1.3防洪減災調度系統

充分運用河南省水利信息化一期工程、國家防汛抗旱指揮系統工程、山洪災害監測預警系統、河長制信息管理系統、小流域洪水預報分析系統，防汛抗旱決策支持系統等數據資源，以數字孿生平臺為基礎，打造鄭州市防洪“預報、預警、預演、預案”防洪減災調度系統[8- 9]。

5.1.4系統安全建設

構建完善的網絡安全組織管理體系、安全技術體系、安全運營體系和監督管理體系，全面保障數字孿生鄭州防洪減災系統安全可靠運行。

5.2 防洪管理機制建設

完善洪澇風險管控體系機制。落實防洪管理組織體系，明確防汛抗旱指揮職責；明確工作機制，包括會商機制、專家咨詢機制與決策機制等，提升各類工作機制的效率與水平；明確運行機制，理順洪水調度從預報到執行各個階段的工作程序，以及對執行效果分析與實施情況檢查等方面加以規范。

5.3 防洪應對能力提升建設

堅持以防為主、防抗救結合，堅持常態化減災和非常態救災相結合，在改革理念上，從注重災后救助向注重災前預防轉變；在工作重心上，從應對單一災種向綜合減災轉變；在總體目標上，從減少災害損失向減輕災害風險轉變，不斷提高各級各部門防汛綜合能力。

提升洪澇災害監測預警能力，加強洪澇的早期情況研判，提高洪澇災害風險的預判能力；完善重要河道洪水防御方案、水量調度方案和應急響應機制，落實組織保障和物資儲備，切實提高應對洪澇災害突發事件的能力，確保重要堤防、水庫、山丘區和城市防洪安全。

嚴格落實防汛搶險各項責任制，有效運用防汛搶險責任監督體系，實現防汛責任落實全覆蓋，扎實做好隊伍建設、搶險演練等工作，科學合理設定搶險隊伍人員數量，定期開展演練，加強隊伍磨合，提升實戰能力，確保防汛應急救援快速高效；完善應急避險場所建設，確保突發性洪澇災害事故避險避難人員快速、有序疏散安置，最大限度減少人員傷亡和財產損失；加強宣傳教育及培訓，普及防災減災救災知識，增強廣大人民群眾主動防災避災意識和自救能力[10]。

6 實施安排

防洪減災能力提升建設任重道遠，需要按照“整體推進、重點突破，統籌兼顧、系統治理”的原則分步實施。優先解決近期迫切需要實施的重點工程，優先安排條件成熟的重點工程，優先實施防洪效果顯著的重點工程，逐步提高防洪減災能力。并通過政府主導、市場推動、多元投入、社會參與，積極爭取資金投入，保障工程和非工程措施建設實施。

7 結論

本文結合2021年“7·20”特大暴雨災害暴露出的問題，充分考慮防洪與除澇相結合、內蓄與外排相結合、常態與應急相結合，探討行洪河道、防洪水庫、分洪通道、調蓄工程等各類工程措施，構建“西蓄、東疏、南導、北分、中調”的防洪總體布局。以“四預”為主線，提升洪澇風險監測預測信息化、智慧化能力，提高洪澇風險預測監測能力的措施。從完善風險管控制度、應急聯動機制、應急響應機制等方面探討非工程措施。從而全面提高鄭州市防洪減災能力，最大程度降低災害損失。

建議推進水利和城建、自然資源、農業農村等各部門的溝通協調，推動全域一盤棋謀劃，加快實現多規合一[11]。并建議探索建立跨界河流聯動機制，加強鄭州與涉及上下游左右岸關系的城市對接，實現流域治理的前端合作，協調解決突出問題，共同謀劃防洪減災體系布局。