以2021 年秋汛為例淺談黃河下游防汛抗洪搶險實踐經驗

韓沙沙，潘佳良，李國順，張 玥，趙連軍

（1. 黃河水利委員會黃河水利科學研究院 水利部黃河下游河道與河口治理重點實驗室，河南 鄭州 450003；2. 清華大學 水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084； 3. 開封黃河河務局第一黃河河務局，河南 開封 475002；4. 河南黃河河務局，河南 鄭州 450003）

0 引 言

黃河一直體弱多病，水患頻發，其根本癥結是水少沙多、水沙關系不協調，這也決定了黃河防汛工作的長期復雜性［1］。黃河下游河道因其河勢游蕩、“二級懸河”形勢嚴峻等突出特征［2-4］，成為了黃河防汛的重點和難點［5，6］。近年來，隨著氣候變化和人類活動的加劇，“灰犀牛”、“黑天鵝”等極端天氣頻發，進入黃河下游的水沙條件發生顯著變化［7-10］，尤其是2018 年以后編號洪水出現頻次大幅增加［11］，下游河道防洪安全受到嚴峻威脅。在深入推動黃河流域生態保護和高質量發展的關鍵時期，研究與總結黃河下游防汛抗洪搶險行之有效的實踐經驗顯得尤為迫切。

2021年，黃河發生了新中國成立以來最嚴重的秋汛，干流9天歷經3 次編號洪水，加之伊河、洛河、沁河三條支流發生的同期以來最大洪水，洪水總量較多年同期均值偏多1.2 倍，下游河道飽受此次罕見秋汛洪水的嚴峻考驗［12，13］。位于黃河“豆腐腰”河段核心的開封河段是此次秋汛最核心的防守重點，防洪任務十分艱巨，但其經受住了4 800 m3/s 左右量級洪水的長時間持續過程，成功奪取了防汛抗洪搶險的全面勝利，尤其是黃河下游控導工程中最危險、出險最多的黑崗口下延控導工程的成功防御，為黃河下游防汛抗洪搶險有效經驗的分析總結提供了不可多得的典型實踐案例。

因此，本文以開封河段為例，基于上游水文站實測水文數據及局部河段水下地形資料，在分析2021年秋汛洪水特征的基礎上，總結該河段防御洪水的實踐經驗。研究成果不僅可為未來黃河防汛抗洪搶險工作提供支撐，對其他河流的治理也具有重要的借鑒意義。

1 研究河段概況

開封黑崗口-王庵河段河道全長約22 km，縱比降約為1.8‰，兩岸堤距為5～15 km，臨、背河懸差為7～10 m。如圖1所示，該段黃河大堤右岸相應大堤樁號為70＋250～94＋907至96＋517～97＋630，共有6 處河道工程，其中有黑崗口、柳園口2 處險工及黑崗口上延、黑崗口下延、高朱莊、王庵4 處控導工程，壩垛護岸共計223 個，堤防長度為25.77 km。河道管理范圍分屬于開封市示范區、龍亭區、順河區三個行政區域，沿黃涉及3 個鄉鎮17 個自然村，灘區面積約6.48 萬畝，可用耕地約5.85萬畝，常住人口約1.83 萬人。

圖1 研究河段示意圖Fig.1 The study river reach

2 2021年秋汛期間上游洪水特征

為分析研究河段上游洪水特征，基于小浪底、花園口、夾河灘三站實測水文資料，分別統計了2020、2021 兩年9 月1 日至10月31日期間不同量級洪水出現的天數見表1，2021年秋汛期間三站洪水流量過程見圖2。由圖表可知，2020 年秋汛期間三站最大流量均小于4 500 m3/s，洪水流量級多集中于2 000～3 000 m3/s 與4 000～4 500 m3/s 之間，2 000 m3/s 量級以上流量出現的天數三站均僅為19 天。相對地，2021 年黃河下游自9 月1日起就多次出現洪峰過程，其中，花園口與夾河灘站于9 月3 日洪峰流量超過2 000 m3/s，于9 月21 日洪峰流量超過3 500 m3/s，而自9 月29 日至10 月21 日左右，兩站流量基本均超過4 500 m3/s，其洪峰量級較2020年大幅增加。

表1 2020-2021年秋汛期間不同量級洪水出現天數Tab.1 Days of different magnitude flood during the flood period in 2020 and 2021

圖2 上游水文站2021年秋汛期間洪水過程Fig.2 Flood process of upstream hydrology stations during the flood period from September to October in 2021

此外，2021 年秋汛期間小浪底站洪峰流量均小于4 500 m3/s，各流量級出現的天數隨流量級的增大而增加，即流量越大持續時間越長；花園口與夾河灘兩站前兩個流量級出現天數與2020 年持平，4 000～4 500 m3/s 流量出現的天數較2020 年減少，但4 500 m3/s量級以上流量出現的時間大幅增加至21天。相對于2020年，2021年2 000 m3/s量級以上流量出現的天數小浪底、花園口、夾河灘三站分別是2020 年的1.3 倍、2 倍以及1.9 倍，特別是4 500 m3/s以上大流量持續時間顯著增加。

2020與2021年開封河段上游水文站夾河灘站9-10月水位流量關系曲線見圖3。圖3 中擬合水位與流量的相關關系，可知二者呈直線相關關系，且擬合精度較高。由關系式可知相同流量下2021 年較2020 年水位偏高約0.16 m，按照2020、2021 年9-10 月最大流量分別為4 270、4 940 m3/s 計算兩時段夾河灘最高水位可知，同比條件下2021年較2020年偏高0.50 m左右。

圖3 夾河灘站水位流量關系曲線Fig.3 Stage-discharge relation curve at Jiahetan Station

綜上所述，2021年秋汛洪水不僅流量大、歷時長，且同比條件下水位較2020年偏高。此次秋汛洪水作用下，下游河道尤其是處于“豆腐腰”的開封河段河道面臨的防汛形勢極其險峻，該河段險工和控導工程作為確保黃河防汛安全的第一道屏障遇到了前所未有的防守壓力，現有的黃河防汛搶險機制、料物儲備、后勤保障等也遇到了極大的考驗。

3 開封河段2021年秋汛防御實踐經驗

2021 年秋汛洪水作用下，開封河段沖刷嚴重，其中黑崗口下延10-13號壩附近至最大水深達26.7 m（圖4），遠超以往人們對黃河下游防洪工程壩前水深的普遍認知。壩前沖刷直接導致各類險情發生的次數和頻率大幅增加，僅9 月24 日至10 月25 日研究河段發生險情多達209 次，出險體積約35 540 m3，險情類別主要為根坦石下蟄、坦石坍塌、壩檔坍塌、非裹護段土胎蟄陷等。針對不同險情類別，搶護方法主要有拋投鉛絲籠護根、散石護坡、拋投土工包護胎、柳石枕護胎、掛柳防沖等，其中搶險用石34 313 m3，消耗鉛絲47 091 kg，土方1 227 m3，搶險機械2 902 臺時，人工9 230 工日，搶險總投資為1 146.67 萬元。

圖4 2021年10月18日黑崗口下延工程實測水深Fig.4 Measured water depth at Heigangkou down extension work on October 18， 2021

開封河段在此次應對大流量、長歷時、高水位的秋汛洪水期間，錨定“不傷亡、不漫灘、不跑壩”的防御目標，取得了黃河開封河段2021年秋汛防御工作的全面勝利，其有效實踐經驗可分析總結如下：

（1）提出了“一二三四五”防汛工作基本原則。即堅持“一個中心”：以黃河秋汛防汛安全為中心；抓住“兩個關鍵”：及時發現險情的關鍵，搶早搶小的關鍵；堅守“三個不能”：不能傷亡，不能漫灘，不能跑壩；確?！八膫€到位”：責任落實到位，協調指揮到位，人員機械物料到位，技術支撐和預案落實到位；實現“五個轉變”：領導負責制從有名向有實、有效的轉變，防御力量從專業單人到群防群治的轉變，防御任務從總體要求到責任落實的轉變，防御措施從被動搶險到前置主動的轉變，防御目標從險工險點到全線全面防御的轉變。

（2）創新提出并實施了“黨政領導、應急統籌、河務支撐、部門協同、群防群控”的防汛搶險機制。一是黨政主要領導親自坐鎮指揮，分管領導奔赴分包河段靠前指揮，成立前線指揮部，建立統一指揮體系，發揮了黨政領導在抗洪搶險中的決定性作用；二是應急部門充分發揮統籌協調作用，如協調組建消防救援搶險突擊隊，協調公安交通部門設置勸返卡點，協調電力部門為夜間搶險保駕護航，協調8 個鄉（場）辦事處出動群防力量24 小時巡查防守等；三是河務部門作為技術參謀，為抵御秋汛提出專業化解決方法，如在裂縫險象部位噴涂油漆標記，安排專人“蹲守”查險，制作“明白卡”加強業務培訓等；四是相關部門做好隊伍、物資調用，其中電力部門緊急架設照明線路，公安交通部門實施交通管控，地方武裝部組織民兵參加抗洪搶險，各部門通力協同抗洪搶險；五是構筑區、鄉、社區三級防汛力量，成立了消防救援、河務職工、當地群防3支搶險突擊隊。

（3）提出了黃河灘區遷安救護的四類安置新方法。一是自有住房類，對于在灘區外有住房的群眾，可以選擇自有住所進行安置；二是投親靠友類，對于灘外有親友愿意接納的，可以選擇投親靠友進行安置；三是戶聯互幫類，在政府的組織動員下，引導有條件的灘外群眾，為灘區群眾提供安全住所進行安置；四是集中安置類，由政府提供集中安置住所進行安置。

（4）制定了科學的洪水防御措施。創新實施了“謀在河勢變化之前、搶在險情發生之初、護在工程重點部位”的防御措施，采取“白天主動進攻，夜間嚴防死守”，用空間換時間，算好“提前量”，打好“主動仗”。例如專家預判黑崗口下延控導工程7～13號壩可能出現重大險情后，迅速組織搶險力量白天主動搶險，對壩體大溜頂沖的迎水面和壩頭坦坡底部拋投鉛絲石籠進行除險加固，加固體出水高度1 m、寬2 m，并在坦坡根石迎水面拋灑紅色油漆和白色石灰水（圖5），24小時蹲守觀察，及時發現險情。

圖5 2021年10月6日黑崗口下延控導10壩搶險現場Fig.5 Flood fighting site at Heigangkou down extension work on October 6， 2021

（5）把黨支部建在壩頭上，充分發揮了黨支部的戰斗堡壘作用。在黑崗口下延控導工程1-13 號壩成立13 個臨時黨支部，成立了以黨員為主的黃河專業搶險、應急救援搶險、群眾搶險3 支搶險隊伍，每隊100 人，專業進行鉛絲籠拋投，把搶險效果提高到90%以上，確保工程安全。在秋汛期間，始終讓黨旗飄在一線、陣地建在一線、黨員沖在一線。把決戰黃河秋汛的人防建成戰斗堡壘，把決戰黃河秋汛的工防建成防守堡壘，做到關鍵時刻有組織、關鍵崗位有黨員，關鍵時刻上得去、守得住、打得贏，確保險情“早發現、早報告、早處置”。

4 結 論

（1）2021 年秋汛期間黃河下游洪水特征可總結為大流量、長歷時、高水位。2021 年9 月1 日至10 月31 日期間，研究河段上游夾河灘站4 500 m3/s 以上量級洪水持續21 天，與2020 年同期相比持續時間長，且相同流量下水位偏高。

（2）面對局部河段壩前沖刷26.7 m 的嚴峻局勢，開封河段仍完成了“不傷亡、不漫灘、不跑壩”的防御目標，其實踐經驗可總結為：①提出了“一二三四五”防汛工作基本原則；②創新提出并實施了“黨政領導、應急統籌、河務支撐、部門協同、群防群控”的防汛搶險機制；③精準施策，提出了黃河灘區遷安救護的四類安置新方法；④制定了科學的洪水防御措施；⑤把黨支部建在壩頭上，充分發揮了黨支部的戰斗堡壘作用。

（3）開封河段應對大流量、長歷時、高水位汛期洪水的實踐經驗，不僅可為未來黃河防汛工作提供支撐，也可復制、推廣于其他河流的相關治理工作。