2021年黄河秋汛洪水特点及预报实践

范国庆，郭卫宁，张永生，王 鹏

（水利部黄河水利委员会水文局，450004，郑州）

2021年8月下旬至10月，受华西秋雨持续影响，黄河中下游地区发生历史罕见秋汛洪水。黄河干流9天内相继出现3次编号洪水，潼关水文站发生1979年以来最大洪水，支流渭河、汾河、伊洛河、沁河均发生有实测资料以来同期最大洪水，多座水库突破历史最高蓄水位，黄河下游出现长历时、大流量洪水过程，洪水还原后花园口站有两次洪峰超1万m3。

一、气象情况

2021年8月下旬至10月中旬，亚洲高纬度巴尔喀什湖至贝加尔湖地区为宽广低压区，低压底部多分裂短波槽东移南下；西太平洋副热带高压较常年异常偏强、偏西，孟加拉湾低值系统活跃，形成较强的西南暖湿气流，为黄河中下游秋雨提供了持续充沛的水汽输送。受短波槽和副热带高压共同影响，冷暖空气持续交绥于黄河流域，使得中下游出现此次历史罕见的秋雨过程。

此次秋汛黄河中游共发生7场中到大雨及以上降水过程，其中8月下旬3场，9月上、中、下旬各1场，10月上旬1场，其中9月下旬的过程持续时间最长。全流域累积面雨量282.5 mm，较常年同期偏多1.5倍，其中三花干流、伊洛河、沁河累积降水较常年同期偏多3～5倍，北洛河、泾河、渭河下游、汾河偏多2倍左右；山陕南部、渭河上中游偏多1～2倍。

二、秋汛洪水概况

2021年8月下旬至10月下旬黄河秋汛洪水过程持续2个多月，按洪水来源划分，潼关站洪水主要来自吴堡至龙门区间、汾河、泾渭河、北洛河，花园口站洪水主要来自小浪底、陆浑、故县、河口村水库洪水调度过程。黄河中游潼关站2021年秋汛可划分为6次洪水（见图1）。

图1 黄河潼关站洪水场次划分

1.第1次洪水（8月20—29日）

受8月21—22日降雨影响，泾渭河、龙三区间、伊洛河出现明显洪水过程。渭河华县站8月21日6时54分洪峰流量802 m3/s、23日8时洪峰流量1 300 m3/s，黄河潼关站24日7时30分洪峰流量2 390 m3/s，次洪水量8.93亿m3，其中干流龙门站水量4.99亿m3，渭河华县站水量4.6亿m3。因为是秋汛第一场洪水，小浪底、陆浑、故县水库充分拦蓄洪水，伊洛河黑石关站24日0时6分洪峰流量496m3/s，黄河花园口站25日6时洪峰流量841m3/s。

2.第2次洪水（8月31日—9月5日）

受8月28—31日降雨影响，泾河、渭河再次出现明显洪水。渭河华县站9月2日18时洪峰流量1940m3/s，黄河潼关站3日14时洪峰流量2 550m3/s。本次洪水潼关站水量5.71亿m3，其中干流龙门站水量2.16亿m3，渭河华县站水量3.42亿m3。

3.第3次洪水（9月5—15日）

受9月3—5日降雨影响，泾渭河再次涨水。渭河主要干流站表现为复式洪水，与之相应，干流潼关站也出现两个洪峰流量，分别为6日4时2 820 m3/s、7日16时3 310 m3/s。本次洪水潼关站次洪水量11.42亿m3，洪水主要来自黄河北干流及渭河，干流龙门站水量4.06亿m3，渭河华县站水量6.94亿m3。

在潼关站秋汛第2、第3次洪水同期，伊洛河出现3次洪水过程，经陆浑水库、故县水库调蓄后，黑石关站最大洪峰流量为9月2日10时30分1 890 m3/s。潼关以上来水大部分被小浪底水库拦蓄，黄河下游洪水主要来自小花区间，花园口站9月3日6时24分洪峰流量2 390 m3/s，洪水历时17天，次洪水量17.99亿m3。

4.第4次洪水（9月15—24日）

受9月17—18日降雨影响，黄河中游渭河、伊洛河、沁河普遍涨水。黄河干流龙门站9月17日14时33分洪峰流量2 880 m3/s，渭河华县站20日14时洪峰流量2 900 m3/s，黄河潼关站18日8时42分洪峰流量3 540 m3/s，20日21时24分洪峰流量4 340 m3/s。本次潼关站次洪水量18.82亿m3，洪水主要来自黄河干流和渭河，黄河龙门、渭河华县2站次洪水量分别为9.86亿m3、7.83亿m3。

伊河东湾站9月19日12时48分洪峰流量2 810 m3/s，洛河卢氏站19日7时12分洪峰流量2 430 m3/s，两站均为建站以来同期最大洪水。经陆浑水库、故县水库调蓄后，伊洛河黑石关站20日9时洪峰流量2 970 m3/s，为该站1950年有实测资料以来同期最大洪水。沁河洪水经河口村水库调蓄后，武陟站20日7时30分洪峰流量515 m3/s。

小浪底、西霞院水库联合控泄运用，黄河花园口站9月21日7时洪峰流量3 780m3/s，次洪水量17.29亿m3，其中小浪底以上、伊洛河、沁河来水分别为6.15亿m3、8.01亿m3、2.45亿m3。

5.第5次洪水（2021年黄河1号、2号洪水）

受9月22—28日降雨影响，黄河中游渭河、北洛河、伊洛河、沁河出现较大洪水过程，并分别于潼关站、花园口站形成黄河2021年1号洪水、2号洪水。

渭河华县站9月28日16时30分洪峰流量为4 840 m3/s。黄河潼关站27日15时48分流量达到5 020 m3/s，形成黄河2021年第1号洪水，29日23时洪峰流量7 480 m3/s，为1988年以来最大流量。本次洪水潼关站次洪水量34.53亿m3，其中北干流来水7.593亿m3，渭河来水21.36亿m3。

受伊洛河、沁河洪水影响，黄河花园口站9月27日21时流量达到4 020 m3/s，形成黄河2021年第2号洪水，小浪底、陆浑、故县、河口村4座水库联合防洪调度，花园口站没有明显的洪峰，一直维持较大流量过程。从花园口站形成黄河2021年第2号洪水的流量4 000 m3/s量级来看，伊洛河来水占37.9%，沁河来水占46.4%。

6.第6次洪水（2021年黄河3号洪水）

受10月2—6日降雨影响，黄河山陕区间南部、渭河、北洛河、汾河普遍涨水，多站出现历史同期最大洪水，各区间来水汇合后，黄河潼关站10月5日23时流量5 090 m3/s，形成黄河2021年第3号洪水，7日7时36分洪峰流量8 360 m3/s，为1979年以来最大流量。本次洪水由黄河北干流、泾渭河、北洛河、汾河4个区间同时来水形成，北干流龙门站6日10时洪峰流量3 220 m3/s，渭河华县站8日9时洪峰流量4 560 m3/s，北洛河状头站7日7时56分洪峰流量1 580 m3/s，汾河河津站9日8时24分洪峰流量985 m3/s。本次洪水潼关站水量57.58亿m3，其中黄河龙门站来水16.44亿m3，渭河华县站26.01亿m3，汾河河津站6.58亿m3，北洛河状头站5.316亿m3。

洪水期间小浪底水库10月9日20时达到最高水位273.50 m，也是该水库运行以来历史最高水位。经小浪底、陆浑、故县、河口村4座水库联合调度，黄河下游花园口站流量持续稳定在4 800 m3/s左右。

三、秋汛特点

1.降雨历时长、笼罩范围广、雨量大、雨区重叠度高

黄河中下游地区自8月下旬开始，发生多次明显强降水过程，并持续至10月上旬结束，时长近50天。秋雨落区覆盖整个黄河中下游地区，250 mm以上暴雨笼罩面积达23.0万km2，累积面雨量433.6 mm，较常年偏多1.4倍，其中汾河、北洛河、泾河、渭河下游、伊洛河、沁河、三花干流、金堤河、大汶河较常年偏多2~4倍，山陕区间南部偏多近1倍，均列历史第一位。8月下旬至10月上旬，黄河中下游共出现7场强降水过程，主要集中在山陕区间南部、汾河、泾渭洛河和三花区间，降雨落区在上述区间高度重叠。

2.洪水场次多、过程长、洪峰高、水量大

秋汛期间9天内连续出现3次编号洪水，其中黄河潼关站编号2次、花园口站编号1次。渭河华县站、伊河东湾站、洛河卢氏站洪峰流量超1 000 m3/s洪水过程分别发生6次、5次、6次，伊洛河黑石关站、沁河武陟站明显洪水过程分别出现5次、3次。中游潼关站连续出现6次洪水，持续时间近2个月；下游花园口站流量在4 000 m3/s以上历时达24天，其中流量在4 800 m3/s左右历时近20天。

秋汛期间，渭河、伊洛河、沁河发生9月份同期历史最大洪水，汾河、北洛河发生10月份历史同期最大洪水，渭河华县站、汾河河津站出现历史最高洪水位；潼关站在3号洪水期间出现1979年以来最大流量。对秋汛洪水初步还原，潼关站2次洪水洪峰流量分别为7 950 m3/s、9 060 m3/s，花园口两次洪峰流量分别为12500m3/s、11 000 m3/s。8月下旬至10月黄河潼关以上来水161.9亿m3、潼关至花园口区间来水82.6亿m3，其中1号、3号洪水潼关站总水量高达92.9亿m3。

3.水库蓄水位高

由于洪水场次多，水量大，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时沁河河口村水库出现建库以来最高水位279.89 m，2小时后黄河小浪底水库也达到建库以来最高水位273.50 m；10月12日洛河故县水库达到建库以来最高水位537.75 m；10月26日伊河陆浑水库出现建库以来第二高水位319.36 m。

四、洪水预报工作

水利部黄河水利委员会（以下简称黄委）作为黄河水行政主管部门，在此次秋汛洪水过程中按照党中央、国务院指示精神，坚持以人民为中心，确立了“不伤亡、不漫滩、不跑坝”防御目标，精细调度干支流各主要水库，在确保水库安全前提下，精准控制下游河段流量长时间稳定在5 000 m3/s左右。

在此次秋汛期间，洪水预报作为防汛决策重要依据，发挥了关键的基础支撑作用。黄委水文部门通过紧密追踪天气形势，密切监视雨水情变化，强化会商研判，滚动分析预估，较为准确地预报了各次洪水过程。在秋汛关键期，尤其是黄河1号、2号、3号洪水期间，洪水集中、洪峰高、水量大，下游河道长时间处于大流量过程，多座水库出现历史最高蓄水位，对洪水预报预见期、精度、预报项目等提出了超常规要求。

黄河2021年1号、2号、3号洪水期间，为保障黄河下游滩区不漫滩、190万民众不受灾，黄委以“绣花功夫”精细精准调度干支流水库，控制花园口站流量不超5 000 m3/s。特别是3号洪水到来前预测来水将达40亿m3，而当时小浪底水库可用库容不足8亿m3，陆浑、故县、河口村等水库高水位运行已基本无洪水拦蓄能力，同时黄河下游河道大流量过程已持续较长时间，工程出险概率升高，防守压力巨大，防汛到了最为艰难、最为凶险阶段。这种严峻的防汛形势下，洪水预报中每一个数据、每一个判断、每一个决策都在“走钢丝”，黄委在加密分析和会商研判降雨落区及产汇流情况的基础上，充分发挥预报人员的丰富经验，强化人工干预校正预报成果，每2小时分析一次雨水情形势，滚动制作黄河潼关站、潼关至小浪底区间、小浪底至花园口区间以及陆浑、故县、河口村3座水库未来7天流量过程预报，同时根据水库调度方案实时演算预报黑石关、武陟及花园口站可能出现的流量过程，提前14天预报了3号洪水水量，预估花园口以上10月5—14日来水量将达到40亿m3以上，与实况基本吻合，强力支撑了这一最艰难、最凶险时期防汛部署。在3号洪水中提前20小时预报潼关水文站将于10月7日10时前后出现8 000 m3/s左右洪峰流量，实况为7日11时洪峰流量8 360 m3/s，峰现时间预报误差1小时，洪峰流量预报误差4.3%。在渭河下游严重漫滩情况下，提前1天预报华县水文站将于10月7日12时前后出现4 300 m3/s左右洪峰流量，实况为7日15时洪峰流量4 330 m3/s，洪峰流量预报误差小于1%。

2021年秋汛期间，按照《水文情报预报规范》对有关预报进行评定，其中洪峰流量预报合格率为86.5%，峰现时间预报合格率为73.1%，潼关站7天水量预报合格率84.4%，预报平均误差10.2%。尽管总体预报精度较好，有效支撑了本次秋汛防御，但在超常规要求下，现有预报能力仍明显不足，部分长预见期情况下预报误差较为明显。例如在黄河第3号洪水期间，黄委对潼关站10月5—14日来水量进行了滚动预估，预报结果均在30亿～40亿m3，而实况为42.58亿m3，其中降雨前的预报误差在25%左右，降雨开始后的预报误差逐步降低至20%以内，预报误差较为明显，之后随着降雨过程的结束及洪水过程的演进，预报精度开始明显提高，预报误差均在10%以内。

五、总结与思考

2021年秋汛是一次因极端秋雨天气形势导致，在黄河流域极为罕见的秋季洪水，多站出现有资料以来同期最大流量；考虑到河南2021年7月极端暴雨期间黄河流域也受到较大影响，因此今后这种极端暴雨和极端秋汛将是黄河防汛一个重要威胁，气候变化导致的极端天气形势使得黄河发生超标准洪水风险依然存在。

洪水预测预报在本次秋汛防御中发挥了至关重要的作用，是流域防汛部署的前提和基础。在2021年秋汛中，通过实时分析降雨及其产汇流过程，加强沟通协作、信息共享和滚动会商，精细预报了黄河中下游主要站（库）洪水过程，在预报精度、预见期、预报项目和响应速度等方面突破常规，为实现“人员不伤亡、下游不漫滩、工程不跑坝、堤防不决口”的防御目标提供了强有力的技术支撑。

秋汛期间洪水预报精度总体较好，但也暴露出了一些问题，尤其是在气象预报、下垫面改变、人类活动影响等多重因素影响下洪水预报困难重重。目前黄河洪水预报的精度、预见期、站点范围以及预报调度一体化等方面都无法完全满足防汛需求，亟须通过数字孪生流域建设、预报模型改进、基础信息收集处理等方面提升黄河洪水预测预报能力。 ■