2021 年黄河秋汛洪水特点及对山东河段的影响

刘昀，李倩，王静

（黄河水利委员会山东水文水资源局，山东 济南 250100）

2021 年华西秋雨较常年偏早17 d[1]，8 月下旬至10 月上旬山陕南部、渭河、汾河、洛河及黄河中下游等地区出现强降水过程，9 月中旬至10 月下旬黄河干支流普遍涨水，中下游地区迎来了自新中国成立以来最严重的秋汛，防御形势异常严峻。

1 洪水特点

1.1 洪水发生时段集中、场次多

就黄河而言，当上游唐乃亥水文站或兰州水文站流量达到2 500 m3/s，中游龙门水文站或潼关水文站流量达到5 000 m3/s，下游花园口水文站流量达到4 000 m3/s 的其中一个条件满足时，就要对洪水进行编号。9 月27 日至10 月6日，9 d内黄河中下游连续出现3 场编号洪水，其中黄河潼关站编号2 次、花园口站编号1 次。9 月22 至28 日受黄河中游降雨影响，黄河支流渭河、北洛河、伊洛河、沁河出现较大洪水过程，潼关站27 日15：48 出现5 020 m3/s 洪峰流量，形成黄河2021 年第1 号洪水；9 月27 日21 时花园口站流量达到4 020 m3/s，形成黄河2021 年第2 号洪水；10 月2 至6 日受降雨影响，黄河山陕区间南部、渭河、北洛河、汾河流量普遍增大，多站出现历史同期最大洪水，经各区间来水汇合，10 月5 日23 时黄河潼关站出现5 090 m3/s 洪峰流量，形成黄河2021 年第3 号洪水。

1.2 干流洪水洪峰高、水量大、历时长

秋汛关键期，黄河干流出现峰高量大的洪水。其中1 号洪水期间，潼关站出现1988 年以来最大洪水，洪峰流量7 480 m3/s；3 号洪水期间，潼关站出现1979 年以来最大洪水，洪峰流量8 360 m3/s。经干支流水库调节，花园口水文站10 月14 日出现4 950 m3/s 的流量，为1996 年以来最大洪水。

据统计，潼关站1 号、3 号洪水共历时28 d，总水量高达92.90 亿m3。受干支流来水影响，黄河下游洪水持续至10 月下旬，经小浪底水库调控，花园口水文站流量大于4 000 m3/s 的历时达570 h，流量持续在4 800 m3/s 左右历时约470 h。

1.3 支流洪水场次多，并出现历史同期极值

在秋汛期间，渭河华县站出现了流量超过1 000 m3/s 的洪水6次，伊河东湾站出现流量超过1 000 m3/s 的洪水5次，洛河卢氏站出现流量超过1 000 m3/s 的洪水6 次。经水库调节，伊洛河黑石关站出现5 次明显的洪水过程，沁河武陟站出现3 次明显的洪水过程[1]。渭河、伊洛河、沁河出现9 月份同期历史最大洪峰极值，汾河、北洛河出现10 月份历史同期最大洪峰极值，河津站出现历史最高洪水位。

1.4 水库蓄水位高、调度难度大，防御形势复杂

由于秋汛期间干支多轮次洪水相互叠加，造成小浪底、陆浑、故县、河口村及东平湖等水库高水位运行，多座水库出现历史最高或次高蓄水位。10 月9 日18 时沁河河口村水库水位279.89 m，为建库以来最高水位；10 月9 日20 时黄河小浪底水库也达到建库以来最高水位273.50 m；10 月12 日洛河故县水库水位达到537.75 m，为建库以来最高水位；10 月26 日伊河陆浑水库出现建库以来第二高水位319.36 m。多个水库接近饱和状态，诸多不利因素相互叠加，黄河防汛形式异常严峻，防御形式非常复杂。

2 秋汛洪水对山东河段的影响

山东河段是黄河最下游的河段，黄河从河南省兰考县进入山东，从东营市垦利县注入渤海，河段全长628 km，河段的特点为上段宽浅，下段窄而弯曲，比降上陡下缓，排洪能力上大下小[2]。干流自上而下设有高村、孙口、艾山、泺口、利津5 个国家重要水文站。

2.1 洪水峰型发生改变，大流量过程持续时间长

山东河段的来水主要受小浪底水库调度的影响。为了保障黄河下游防洪安全，9 月27 日至10 月9 日期间，小浪底水库持续拦蓄5 000 m3/s以上的洪水（最大入库洪峰流量8 210 m3/s），并维持下泄4 000 m3/s 左右的流量，干流山东段各水文站洪峰形式基本表现为平头洪峰，且起涨、回落较为迅速。高村、艾山、利津水文站秋汛期间流量过程见图1。秋汛洪水期间，山东河段一直维持较大流量，高村、艾山水文站持续4 500 m3/s 以上流量时间为24 d，利津水文站持续4 500 m3/s以上流量时间为21 d。

图1 高村、艾山、利津水文站秋汛期间洪水过程线

2.2 断面形态发生调整

主槽的冲深和展宽与河道整治和冲刷历时有关[3]，挟沙水流冲淤河槽，塑造形态，河槽则约束水流，改变水流的动力，受上游持续大流量洪水影响，山东部分河段主槽形态发生了较为剧烈的变化。图2 为高村9 月20 日至10 月25 日测验断面变化情况。从图中可以看出，未经洪水冲刷前，9 月20 日河道断面为宽浅形式；随着水位起涨，流量增大，左岸开始淤积，右岸在水流的冲刷和侵蚀作用下逐渐坍塌，长时间大流量过程使主槽左侧冲淤交替，而右岸则持续坍塌。整个洪水期间主河槽河势整体向右摆动，右岸大面坍塌，左岸大面积淤积出滩，河道向窄深形式发展。根据断面测量结果，洪水期间，高村断面出现建站以来最大水深。

图2 高村水文站断面形态变化图

秋汛洪水期间艾山断面形态也发生了较大的变化，洪水初期主流靠左，断面整体处于冲刷状态，随着大流量过程的持续进行，主流逐渐向右摆动，左岸呈现淤积态势，右岸则逐渐被刷深，整个河道断面由之前的V 行河槽逐渐向U 形河槽演变，洪水后期，流量渐小，左岸持续淤积，右岸略有冲刷，见图3。

图3 艾山水文站断面形态变化

洪水期间利津断面也发生了一些变化，但相比高村、艾山站断面变化程度较弱。随着洪水的持续进行，主槽逐渐刷深，河槽形态变化以下切为主，当流量逐渐减小时，河道又逐步回淤，见图4。

图4 利津水文站断面形态变化

2.3 山东防御洪水情况

黄河秋汛期间，受降雨影响，山东境内东平湖、金堤河水位大涨，由于黄河下游干流一直持续大流量、高水位过程，山东地区防汛压力非常大，防御形式异常复杂。10 月7 日东平湖水位超警戒水位0.71 m，但受黄河下游流量控制限制，排入黄河的水量有限，高水位及风浪淘刷使东平湖金山坝出现石护坡坍塌险情，威胁着金山坝后民众的安全。为了最大限度地控制东平湖水位，南水北调济平干渠、南水北调穿黄河工程、八里湾船闸及八里湾泄洪闸被启用，分泄了部分东平湖洪水。由于上游金堤河入黄口——张庄闸（泵站）持续向黄河泄洪，在保证黄河下游艾山站控制流量不超过下游漫滩流量的前提下，必须对东平湖的下泄流量进行精细调度，统筹考虑东平湖和黄河下游防洪压力，安全优化调度，相机调整东平湖下泄流量，9 月27 日至10 月27 日秋汛期间，陈山口与清河门两闸频繁调整闸门高度共计50 余次，保证了东平湖的水量顺利排入黄河，同时也保障了东平湖及黄河下游的防洪安全。为了减轻黄河行洪压力，山东省水利厅下发专项通知，在保障各水库及闸坝工程安全的前提下，指导沿黄各市加大引黄用水力度，使黄河干流洪水得以分泄，对山东河段的防洪起到了积极的作用。

3 结论及建议

此次秋汛洪水期间超警戒河流、水库多，洪水量级大，精准的洪水预报成为防汛决策的重要依据。尽管总体预报精度较好，但在洪水到来之前对降雨的预报误差较大，且中长期预报能力不足，造成部分水库前期蓄水较多，水位较高，没有为防御洪水预留足够的空间。洪水期间部分水文设施被大水冲走或毁坏，给水文测验带来困难，甚至影响了测验精度和测验质量。

建议提高水文气象预报精度和中长期水文预报能力，细化极端天气和超常规洪水的防御方案和安全预案，增强水文设施的抗洪能力，从而为防御非常规洪水、保证汛期水文监测任务正常开展奠定基础。