韓沙沙，潘佳良，李國(guó)順，張 玥，趙連軍

（1. 黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院 水利部黃河下游河道與河口治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450003；2. 清華大學(xué) 水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084； 3. 開(kāi)封黃河河務(wù)局第一黃河河務(wù)局，河南 開(kāi)封 475002；4. 河南黃河河務(wù)局，河南 鄭州 450003）

0 引 言

黃河一直體弱多病，水患頻發(fā)，其根本癥結(jié)是水少沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，這也決定了黃河防汛工作的長(zhǎng)期復(fù)雜性［1］。黃河下游河道因其河勢(shì)游蕩、“二級(jí)懸河”形勢(shì)嚴(yán)峻等突出特征［2-4］，成為了黃河防汛的重點(diǎn)和難點(diǎn)［5，6］。近年來(lái)，隨著氣候變化和人類活動(dòng)的加劇，“灰犀?！薄ⅰ昂谔禊Z”等極端天氣頻發(fā)，進(jìn)入黃河下游的水沙條件發(fā)生顯著變化［7-10］，尤其是2018 年以后編號(hào)洪水出現(xiàn)頻次大幅增加［11］，下游河道防洪安全受到嚴(yán)峻威脅。在深入推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，研究與總結(jié)黃河下游防汛抗洪搶險(xiǎn)行之有效的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯得尤為迫切。

2021年，黃河發(fā)生了新中國(guó)成立以來(lái)最嚴(yán)重的秋汛，干流9天歷經(jīng)3 次編號(hào)洪水，加之伊河、洛河、沁河三條支流發(fā)生的同期以來(lái)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(jiàn)秋汛洪水的嚴(yán)峻考驗(yàn)［12，13］。位于黃河“豆腐腰”河段核心的開(kāi)封河段是此次秋汛最核心的防守重點(diǎn)，防洪任務(wù)十分艱巨，但其經(jīng)受住了4 800 m3/s 左右量級(jí)洪水的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)過(guò)程，成功奪取了防汛抗洪搶險(xiǎn)的全面勝利，尤其是黃河下游控導(dǎo)工程中最危險(xiǎn)、出險(xiǎn)最多的黑崗口下延控導(dǎo)工程的成功防御，為黃河下游防汛抗洪搶險(xiǎn)有效經(jīng)驗(yàn)的分析總結(jié)提供了不可多得的典型實(shí)踐案例。

因此，本文以開(kāi)封河段為例，基于上游水文站實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)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(chǔ)上，總結(jié)該河段防御洪水的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。研究成果不僅可為未來(lái)黃河防汛抗洪搶險(xiǎn)工作提供支撐，對(duì)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(kāi)封黑崗口-王庵河段河道全長(zhǎng)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(yīng)大堤樁號(hào)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(xiǎn)工及黑崗口上延、黑崗口下延、高朱莊、王庵4 處控導(dǎo)工程，壩垛護(hù)岸共計(jì)223 個(gè)，堤防長(zhǎng)度為25.77 km。河道管理范圍分屬于開(kāi)封市示范區(qū)、龍亭區(qū)、順河區(qū)三個(gè)行政區(qū)域，沿黃涉及3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)17 個(gè)自然村，灘區(qū)面積約6.48 萬(wàn)畝，可用耕地約5.85萬(wàn)畝，常住人口約1.83 萬(wàn)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(shí)測(cè)水文資料，分別統(tǒng)計(jì)了2020、2021 兩年9 月1 日至10月31日期間不同量級(jí)洪水出現(xiàn)的天數(shù)見(jiàn)表1，2021年秋汛期間三站洪水流量過(guò)程見(jiàn)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(jí)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(jí)以上流量出現(xiàn)的天數(shù)三站均僅為19 天。相對(duì)地，2021 年黃河下游自9 月1日起就多次出現(xiàn)洪峰過(guò)程，其中，花園口與夾河灘站于9 月3 日洪峰流量超過(guò)2 000 m3/s，于9 月21 日洪峰流量超過(guò)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(guò)4 500 m3/s，其洪峰量級(jí)較2020年大幅增加。

表1 2020-2021年秋汛期間不同量級(jí)洪水出現(xiàn)天數(shù)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(guò)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(jí)出現(xiàn)的天數(shù)隨流量級(jí)的增大而增加，即流量越大持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)；花園口與夾河灘兩站前兩個(gè)流量級(jí)出現(xiàn)天數(shù)與2020 年持平，4 000～4 500 m3/s 流量出現(xiàn)的天數(shù)較2020 年減少，但4 500 m3/s量級(jí)以上流量出現(xiàn)的時(shí)間大幅增加至21天。相對(duì)于2020年，2021年2 000 m3/s量級(jí)以上流量出現(xiàn)的天數(shù)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(xù)時(shí)間顯著增加。

2020與2021年開(kāi)封河段上游水文站夾河灘站9-10月水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)圖3。圖3 中擬合水位與流量的相關(guān)關(guān)系，可知二者呈直線相關(guān)關(guān)系，且擬合精度較高。由關(guān)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(jì)算兩時(shí)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(guān)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(shí)長(zhǎng)，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(kāi)封河段河道面臨的防汛形勢(shì)極其險(xiǎn)峻，該河段險(xiǎn)工和控導(dǎo)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(xiàn)有的黃河防汛搶險(xiǎn)機(jī)制、料物儲(chǔ)備、后勤保障等也遇到了極大的考驗(yàn)。

3 開(kāi)封河段2021年秋汛防御實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

2021 年秋汛洪水作用下，開(kāi)封河段沖刷嚴(yán)重，其中黑崗口下延10-13號(hào)壩附近至最大水深達(dá)26.7 m（圖4），遠(yuǎn)超以往人們對(duì)黃河下游防洪工程壩前水深的普遍認(rèn)知。壩前沖刷直接導(dǎo)致各類險(xiǎn)情發(fā)生的次數(shù)和頻率大幅增加，僅9 月24 日至10 月25 日研究河段發(fā)生險(xiǎn)情多達(dá)209 次，出險(xiǎn)體積約35 540 m3，險(xiǎn)情類別主要為根坦石下蟄、坦石坍塌、壩檔坍塌、非裹護(hù)段土胎蟄陷等。針對(duì)不同險(xiǎn)情類別，搶護(hù)方法主要有拋投鉛絲籠護(hù)根、散石護(hù)坡、拋投土工包護(hù)胎、柳石枕護(hù)胎、掛柳防沖等，其中搶險(xiǎn)用石34 313 m3，消耗鉛絲47 091 kg，土方1 227 m3，搶險(xiǎn)機(jī)械2 902 臺(tái)時(shí)，人工9 230 工日，搶險(xiǎn)總投資為1 146.67 萬(wàn)元。

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

開(kāi)封河段在此次應(yīng)對(duì)大流量、長(zhǎng)歷時(shí)、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(biāo)，取得了黃河開(kāi)封河段2021年秋汛防御工作的全面勝利，其有效實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可分析總結(jié)如下：

（1）提出了“一二三四五”防汛工作基本原則。即堅(jiān)持“一個(gè)中心”：以黃河秋汛防汛安全為中心；抓住“兩個(gè)關(guān)鍵”：及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情的關(guān)鍵，搶早搶小的關(guān)鍵；堅(jiān)守“三個(gè)不能”：不能傷亡，不能漫灘，不能跑壩；確?！八膫€(gè)到位”：責(zé)任落實(shí)到位，協(xié)調(diào)指揮到位，人員機(jī)械物料到位，技術(shù)支撐和預(yù)案落實(shí)到位；實(shí)現(xiàn)“五個(gè)轉(zhuǎn)變”：領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)制從有名向有實(shí)、有效的轉(zhuǎn)變，防御力量從專業(yè)單人到群防群治的轉(zhuǎn)變，防御任務(wù)從總體要求到責(zé)任落實(shí)的轉(zhuǎn)變，防御措施從被動(dòng)搶險(xiǎn)到前置主動(dòng)的轉(zhuǎn)變，防御目標(biāo)從險(xiǎn)工險(xiǎn)點(diǎn)到全線全面防御的轉(zhuǎn)變。

（2）創(chuàng)新提出并實(shí)施了“黨政領(lǐng)導(dǎo)、應(yīng)急統(tǒng)籌、河務(wù)支撐、部門協(xié)同、群防群控”的防汛搶險(xiǎn)機(jī)制。一是黨政主要領(lǐng)導(dǎo)親自坐鎮(zhèn)指揮，分管領(lǐng)導(dǎo)奔赴分包河段靠前指揮，成立前線指揮部，建立統(tǒng)一指揮體系，發(fā)揮了黨政領(lǐng)導(dǎo)在抗洪搶險(xiǎn)中的決定性作用；二是應(yīng)急部門充分發(fā)揮統(tǒng)籌協(xié)調(diào)作用，如協(xié)調(diào)組建消防救援搶險(xiǎn)突擊隊(duì)，協(xié)調(diào)公安交通部門設(shè)置勸返卡點(diǎn)，協(xié)調(diào)電力部門為夜間搶險(xiǎn)保駕護(hù)航，協(xié)調(diào)8 個(gè)鄉(xiāng)（場(chǎng)）辦事處出動(dòng)群防力量24 小時(shí)巡查防守等；三是河務(wù)部門作為技術(shù)參謀，為抵御秋汛提出專業(yè)化解決方法，如在裂縫險(xiǎn)象部位噴涂油漆標(biāo)記，安排專人“蹲守”查險(xiǎn)，制作“明白卡”加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)等；四是相關(guān)部門做好隊(duì)伍、物資調(diào)用，其中電力部門緊急架設(shè)照明線路，公安交通部門實(shí)施交通管控，地方武裝部組織民兵參加抗洪搶險(xiǎn)，各部門通力協(xié)同抗洪搶險(xiǎn)；五是構(gòu)筑區(qū)、鄉(xiāng)、社區(qū)三級(jí)防汛力量，成立了消防救援、河務(wù)職工、當(dāng)?shù)厝悍?支搶險(xiǎn)突擊隊(duì)。

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

（4）制定了科學(xué)的洪水防御措施。創(chuàng)新實(shí)施了“謀在河勢(shì)變化之前、搶在險(xiǎn)情發(fā)生之初、護(hù)在工程重點(diǎn)部位”的防御措施，采取“白天主動(dòng)進(jìn)攻，夜間嚴(yán)防死守”，用空間換時(shí)間，算好“提前量”，打好“主動(dòng)仗”。例如專家預(yù)判黑崗口下延控導(dǎo)工程7～13號(hào)壩可能出現(xiàn)重大險(xiǎn)情后，迅速組織搶險(xiǎn)力量白天主動(dòng)搶險(xiǎn)，對(duì)壩體大溜頂沖的迎水面和壩頭坦坡底部拋投鉛絲石籠進(jìn)行除險(xiǎn)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(shí)蹲守觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情。

圖5 2021年10月6日黑崗口下延控導(dǎo)10壩搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(fā)揮了黨支部的戰(zhàn)斗堡壘作用。在黑崗口下延控導(dǎo)工程1-13 號(hào)壩成立13 個(gè)臨時(shí)黨支部，成立了以黨員為主的黃河專業(yè)搶險(xiǎn)、應(yīng)急救援搶險(xiǎn)、群眾搶險(xiǎn)3 支搶險(xiǎn)隊(duì)伍，每隊(duì)100 人，專業(yè)進(jìn)行鉛絲籠拋投，把搶險(xiǎn)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(zhàn)黃河秋汛的人防建成戰(zhàn)斗堡壘，把決戰(zhàn)黃河秋汛的工防建成防守堡壘，做到關(guān)鍵時(shí)刻有組織、關(guān)鍵崗位有黨員，關(guān)鍵時(shí)刻上得去、守得住、打得贏，確保險(xiǎn)情“早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)告、早處置”。

4 結(jié) 論

（1）2021 年秋汛期間黃河下游洪水特征可總結(jié)為大流量、長(zhǎng)歷時(shí)、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(jí)洪水持續(xù)21 天，與2020 年同期相比持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，且相同流量下水位偏高。

（2）面對(duì)局部河段壩前沖刷26.7 m 的嚴(yán)峻局勢(shì)，開(kāi)封河段仍完成了“不傷亡、不漫灘、不跑壩”的防御目標(biāo)，其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可總結(jié)為：①提出了“一二三四五”防汛工作基本原則；②創(chuàng)新提出并實(shí)施了“黨政領(lǐng)導(dǎo)、應(yīng)急統(tǒng)籌、河務(wù)支撐、部門協(xié)同、群防群控”的防汛搶險(xiǎn)機(jī)制；③精準(zhǔn)施策，提出了黃河灘區(qū)遷安救護(hù)的四類安置新方法；④制定了科學(xué)的洪水防御措施；⑤把黨支部建在壩頭上，充分發(fā)揮了黨支部的戰(zhàn)斗堡壘作用。

（3）開(kāi)封河段應(yīng)對(duì)大流量、長(zhǎng)歷時(shí)、高水位汛期洪水的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不僅可為未來(lái)黃河防汛工作提供支撐，也可復(fù)制、推廣于其他河流的相關(guān)治理工作。