朱学涵

（河南省开封水文水资源勘测局，河南 开封 475000）

1 概述

2021年7月20日以来，河南省出现了历史罕见的极端暴雨天气，并造成城市内涝、农田被淹、山体滑坡、人员伤亡及财产损失等严重影响，其中郑州雨量最大，而开封临近郑州，同样受到了很大影响，从7月至9月，包括“7·20”特大暴雨在内，开封市范围内发生了4次强降雨过程，大王庙水文站发生了大的洪水过程，最高水位流量达到近40年来的最高值。洪水造成城区大面积积水，全市普遍受灾，严重影响生产生活秩序，给人民群众造成了大量财产损失。为了做好灾后水文调查，分析暴雨洪水特性，对于开封市城区规划、水文预报、防灾减灾有着非常重要的意义。

2 水文站基本概况

大王庙水文站位于杞县裴村店乡周岗村，惠济河右岸，地理坐标为：东经114°51′，北纬34°33′，属于淮河流域，涡河水系，集水面积1 265 km2，河长59 km，距河口距离122 km。此站是河南省重点水文站，是黄泛区沙碱湿洼区域代表站，担负向中央、省、市报讯任务，承担惠济河上游水文信息采集、水资源评价、区域防洪等重要任务。主要观测项目有：降水、水位、流量、单沙、输沙率、蒸发、水文调查、水质、水温、冰情、墒情、生态流量。大王庙水文站测验河段顺直。断面为复式断面，滩地有庄稼，河道内种有树木，影响行洪，河床为壤土，冲淤变化不大。上游1.20 km有李岗拦河闸一座，测验受闸启闭影响；下游12 km有板桥拦河闸一座。

3 降水过程及特点

3.1 降水过程

2021年7-9月，大王庙水文站三个月共经历了4次大的降雨过程。此次降水过程的形成原因复杂，但就初步分析结果看，大气环流形势稳定、水汽和能量充足、地形作用明显以及对流系统不断积聚、合并及停滞是基本成因。

2021年7月18-23日，大王庙站降水量133.50 mm，随后又经历了多次强降水过程。7-9月，大王庙站累计降水量757.10 mm，占1-9月降水量的78%，已经大大超过了多年平均降水量650 mm。7-9月大王庙站最大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。如图1所示。

图1 大王庙水文站7-9月累计降水量过程线图

3.2 降水特点

①持续时间长，短时降水强度强，范围广。7-9月累计降水日数31 d，降水范围覆盖全开封市，甚至覆盖全省。②降雨总量大。7-9月累计降水量757.10 mm，为1964年以来历年同期均值的166%，为全年平均降水量的117%。

4 洪水计算分析

4.1 洪水水位变动分析

根据7-9月大王庙水文站的水位变化和降水量等因素，可以将洪水划分为四场，日平均水位及降雨量见图2。

图2 大王庙水文站7-9月日平均水位、降水量图

第一场洪水于7月19日20时开始起涨，22日18：45达到最高水位58.65 m，洪峰流量112 m3/s，水位涨幅2～5 cm/h，随后一直保持平水，直到23日早10时水位开始下降，8月9日达到最低水位55.30 m。

第二场洪水因上游拦河闸放水提前。8月19日，气象部门预报了新一轮降水，上游李岗闸提前开闸，水位从12时的55.50 m猛涨到14时的57.69 m，洪峰流量56.20 m3/s。24日，降水造成的洪峰到达大王庙，水位57.64 m。

第三场洪水于8月29日8时起涨，31日12时达到最高水位58.36 m，洪峰流量84.20 m3/s。由于9月1日的降水，2日13：30出现复峰58.06 m；由于3、4日的降水，5日18时出现复峰58.12 m。

第四场洪水于9月19日起涨，8时上游拦水闸放水，水位由56.20 m猛涨到9：40的58.14 m，洪峰流量84.20 m3/s。20日17：40，降水造成的洪峰到达，水位58.06 m。24日，新一轮强降雨到来，水位从24日20时的56.86继续上涨，26日16时达到58.72 m，洪峰流量107 m3/s，这也是大王庙水文站自重修河道以来所达到的最高水位。

4.2 洪水影响因素分析

4.2.1 上下游拦水闸对洪水的影响

大王庙水文站上游1.20 km有李岗拦河闸一座，下游12 km有板桥拦河闸一座。在此次洪水前，大王庙站水位变化受闸启闭影响，水位过程线呈U性、阶梯型，回水顶托严重。

此次涨水阶段，第一场洪水闸门未能及时全开，影响了泄洪能力，导致水位上涨偏慢。后三场洪水时，闸门提前开启放水，一是导致涨水速度极快，最快上涨速度超过2 m/h；二是导致洪水过程线出现了因闸门开启与降雨汇流造成的两个洪峰，而不是一个单独的洪峰。

除上述涨水阶段外，四场洪水全过程拦河闸一直全开状态。

4.2.2 河道内林木及高秆作物对洪水的影响

该站水文基本测验断面上、下游各五百米内，左岸种植杨树约2亩、右岸种植杨树约5亩。断面左右岸河滩种植玉米，左岸河滩宽约40 m、右岸河滩宽约20 m。在前两场洪水时，河道内的林木及高秆作物严重影响了河道泄洪能力。水文站大断面如图3所示，河道主河槽宽约25 m，7月22日洪峰时水面宽90.20 m，其中受到作物影响的水面宽60 m，河滩部分由于玉米秆的影响，流速严重偏低，主河槽部分偏高。到了后两场洪水时，作物因长期浸泡、冲刷枯死，河滩部分流速有所增加，达到0.15～0.50 m/s。

图3 大王庙水文站2021年实测大断面图

4.2.3 产汇流方式对洪水的影响

惠济河为雨源型河流，径流与降雨时空分布基本一致，一般自上游降雨8-12 h后，大王庙站开始涨水。前两场洪水因前期降水偏少，地下水不足，土壤缺墒严重，导致降雨损失大，产流方式为超渗产流；从第三场洪水开始，地下水得到了充分的补充，如图4所示，8-9月份地下水位明显上升，最高时地下水埋深仅1.89 m，土壤已经逐渐饱和，产流方式为蓄满产流。

图4 大王庙水文站2021年7-9月地下水埋深图

5 结论

2021年7-9月开封市暴雨过程具有持续时间长、累计降水量大、短时降水强度强、极端性突出等特征。大王庙水文站实测最高水位58.72 m，最大流量112 m3/s，突破了该断面设立以来的最大值，填补了断面高水位流量资料的空白。断面行洪过程受拦水闸和河道内林木作物影响较大，希望有关部门能够及时整顿河道，提高河道行洪能力，并结合气象预报及洪水特点科学判断汛情，合理调度洪水。