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长江洪水

2020-04-09 21:00

长江流域大部分处于东亚副热带季风区,除河源区外,温湿多雨,暴雨频繁,使长江成为雨洪河流。河源区(楚玛尔河以上),属于高寒大陆性气候,干燥寒冷少雨,冰川、冰雪融水,水量仅能形成部分基流。宜昌以上的上游区属高原山丘区,除西北部外,雨量较多,地面河流坡度较陡,集流快,水流湍急。宜昌以下的中下游区雨量丰沛,支流来水常与干流遭遇,干流河道比较平缓;中游安全泄量小,但多湖泊,主要有洞庭湖和鄱阳湖,对长江洪水有天然调节作用;大通以下受潮汐影响。镇江以下为长江河口三角洲地区,常受风暴潮灾害。海滨偶有海啸发生,规模及范围均小。当台风转为低气压深入内地时,可能造成较大或特大暴雨洪水,但机会较少。

暴雨特性

长江洪水主要由暴雨形成。流域地势三面高耸而东南低,呈开敞狭长槽形。东临太平洋,南近印度洋。东南季风、西南海洋风能从东面或南面输送暖湿气流到流域上空。北面高山阻隔,因而暖湿气流徘徊在流域河谷,年输入水气67 800亿m3,约28%变为降水,年降水量约1 100mm。一旦与北方南下冷空气团遭遇,就构成切变线的雨区或雨带。长江流域4~10月份均可能出现暴雨。流域除金沙江白玉以上、支流雅砻江炉霍以上地区暴雨较少发生外,其余150万km2的广大地区经常出现暴雨。流域主要暴雨高值区有二:①以赣东北为中心,包括湘北、皖南、鄂南地区,年降水量1 800~2000mm;②以川西雅安地区为中心,包括川东、川北、陕南、鄂西和滇黔西北部分地区,年降水量约为2000mm。年降水量超过2000mm的有四川荥经县金山站(2 590mm)、安徽黄山站(2 254mm)、江西遂川高塘(2 161mm)、湖北鹤峰大坪站(2 160mm)、湖南南岳(2 080mm)等山区站。流域内较大日暴雨覆盖面约4万~15万km2,最大达21.3万km2。1985年底以前流域最大暴雨记录:24 h暴雨量以江西九江庐山植物园站900mm(1953年8月17日)为实测最大,3 d暴雨量以鄂西五峰站1 075.6mm(1935年7月3~5日)为最大。这次暴雨覆盖面广,包括支流澧水、清江、沮漳河及汉水上游和干流三峡区间,形成了1935年长江中游大洪水。暴雨的时空分布有一定规律性:4~6月份暴雨,主要分布在鄱阳湖水系(鄱江、信江、抚河、赣江、修水)和湘江。5~7月份在资水、沅江、澧水;6~8月份在清江、乌江;7~8月份在金沙江以下的上游干流河段及四川盆地各水系;7~10月份在汉水。中下游干流的最高洪峰多发生在7、8月份,为长江主汛期。10月份以后,长江汛期结束。在正常年份,各支流洪峰错开,且中下游干流宣泄能力较大,又有湖泊调蓄,不致发生较大洪水;有的年份,由于各支流的暴雨发生期赶前或错后,雨期延长,干支流洪水发生不利遭遇,加上前期底水过高,即可发生较大或特大洪水。

洪水类型

按照暴雨特性长江洪水可分为两种类型:①区域性(集中性)暴雨洪水,即暴雨发生在相对较小的区域,覆盖少数支流,雨强大,洪峰相对尖瘦,如1870、1935、1981、1992、1996年洪水。其中暴雨范围小,发生在干支流上游山区,即出现山洪,并可能伴随泥石流灾害,此类洪水发生机会很多。②全流域性(流域型)洪水,雨区广,暴雨覆盖较多的支流或区域,雨时长,降雨区往复摆动,上中下游干支流洪水发生遭遇,洪量较大,中下游干流洪峰过程线肥胖,持续时间长,如1931、1954、1998年洪水。

湖泊调节作用

20世纪50年代前,长江中下游通江湖泊面积在2万km2以上,天然调蓄能力很大,由于湖泊调节洪水作用,使城陵矶以下洪峰降低,峰型肥胖,涨落减缓。20世纪末,长江中下游平原地区对洪水有重要天然调节能力的湖泊主要有:①洞庭湖,1995年天然湖面2 691km2,总容量约175亿m3。湘、资、沅、澧四水注入,同时还有松滋口、太平口、藕池口和调弦口(1959年堵塞)从荆江分泄入湖,经过洞庭湖调蓄后,从城陵矶汇入长江。洞庭湖的天然调洪能力,一般洪水使四水四口入湖合成洪峰流量削弱约1万m3/s;在特殊年份,如1981年,宜昌洪峰流量7.08万m3/s,加上四水及区间入流合计7.3万m3/s,当年螺山站洪峰流量为5.05万m3/s(包括部分荆江河槽调蓄作用)削峰达32%(参见洞庭湖水系与湖区规划)。②鄱阳湖,湖口站水位21m时湖泊水面3 583余km2,总容积约260亿m3。主要有饶、信、抚、赣、修五河流入,由湖口汇入长江。据多年实测资料统计,汛期五河年最大合成日平均入湖流量均值为2.74万m3/s;而湖口相应均值为1.68万m3/s,调蓄洪峰约1万余m3/s。就洪量而言,一次调节值多在100亿m3左右。有的年份长江干流洪水可倒灌入鄱阳湖进行滞蓄,最大倒灌流量13 800m3/s(参见鄱阳湖水系与湖区规划)。由于有了洞庭湖等湖泊的调蓄,下游干流洪峰流量相对降低,峰型肥胖,有利于干流河道宣泄和防汛;在非汛期能给江水一定的补给量,有利于航运与引水。惟有荆江河段,位于诸湖上游,上游来水得不到湖泊调节,安全泄量与上游来量严重不平衡。如荆江(包括四口分流)河段安全泄量约6万m3/s,而上游宜昌站1877~1998年实测资料大于6万m3/s的有25次,其中两次大于7万m3/s。据历史调查资料,自1153年以来,宜昌出现大于8万m3/s的洪峰流量有8次,其中大于9万m3/s的有5次;1870年达10.5万m3/s,居第1位(表1)。

表1 宜昌站调查洪峰流量简表

汛期中下游洪水组成

据1931、1935、1949、1954、1998年几个大水年资料,宜昌站6~10月份来水总量占汉口站同期水量的59%~64.2%,占大通站同期水量的49.1%~57.1%;7~8月份主汛期宜昌站的来量,占干流城陵矶站来水量的61.8%~77.3%,占汉口站的54.2%~73.2%,占大通站的49.1%~65.8%。可见无论哪一种典型年洪水,宜昌以上的汛期洪水来量,特别是主汛期占中下游洪量的比重都很大。

洪水年际变化

流域干支流洪水的年际变化,可根据各控制站洪峰流量和汛期不同时段洪水总量的CV值作出判断。干流主要控制站有屏山、宜昌、螺山、汉口、大通等5站,其洪水特征值见表2。

表2 长江干流洪水特征值表

从长期资料看,长江洪水有丰平交替的规律性,但更多的是随机性和突发性,1153年以来长江上游出现大于8万m3/s的洪水有8次;流域型的洪水在20世纪有1931、1954、1998年;上游8次大洪水中,1788~1796年相距8年;1860~1870年相距10年。1848、1849年连年流域性大洪水;1931、1935、1949、1954、1996、1998、1999年洪水,都有连续发生的实况,其中1998、1999年是接连发生,后者小,但城陵矶(莲花塘)水位,先后为35.80m(历史新纪录)和35.54m,居第2位。

长江流域总面积180万km2,大于1万km2的支流49条,其中大于8万km2的支流8条,各较大支流都能产生较大洪水,并在其中下游形成洪灾(参见岷江流域规划、汉水流域规划)。流域面积不到8万km2的支流中,对本流域的防洪或对干流中下游防洪影响较大的有沱江、清江、澧水、资水、抚河、青弋江和水阳江等。支流控制站的洪水特征值见表3。

表3 长江主要支流洪水特征值表

典型洪水

1870年洪水

根据历史洪水调查与分析,1870年洪水为1153年以来上游最大洪水,该年的有关文献资料丰富,沿江水痕石刻多,上下游协调性较好,是一次可靠性很高的历史洪水。这次洪水主要来自嘉陵江,根据水痕推估北碚洪峰流量约5.70万m3/s,宜昌约10.5万m3/s。根据万县记载,推估30d洪量约1650亿m3。在清江入汇后,枝城站洪峰达11万m3/s,长江南岸干堤在松滋溃口,冲出一条松滋河,直泄洞庭湖,沿程庐舍荡然无存。江北自监利以下多处溃口,江汉平原一片汪洋。该年洪水仅中游淹没4万余km2,灾情极为严重。

1931年洪水

为全流域型大洪水。这年气候反常,洞庭湖、鄱阳湖水系雨季比常年提早半个多月,江湖前期水位较高。7月份长江中下游大范围长历时大雨和暴雨,长江干支流洪水猛涨。8月初长江上游支流岷江又发生洪水,长江干流寸滩站8月6日出现最大洪峰流量63 600m3/s。8月10日上游洪水到达宜昌,洪峰流量64 600m3/s。枝城洪峰流量接近70000m3/s。在上游大洪水来临,沿江沿湖洪水上涨,多处决口分洪情况下,8月19日汉口达到最高洪水位28.28m,洪峰流量59000m3/s。由于洪水来量巨大,长江中下游江堤圩垸普遍决口,荆江大堤决口多处,长江干流自湖北省石首至江苏省南通沿程漫溢决口354处。江汉平原、洞庭湖区、鄱阳湖区、太湖区大部分被淹。武汉市受水淹达100 d。湖北、湖南、安徽沿江沿湖一片汪洋。京汉铁路长期停运,津浦铁路中断行车54d。据统计,是年长江流域受灾人口2 887万余人,死亡14.54万人,受灾农田377.3万hm2,损毁房屋约178万间,估计直接经济损失达13.84亿银元。

1935年洪水

为中游区域型洪水,在长江中游主要支流汉水、澧水产生特大洪水。①汉水干流丹江口调查洪水迹推算洪峰流量5万m3/s,居400年调查洪水的第2位。7月6日汉水中游河谷水位猛涨,襄樊市等多处城镇被淹,碾盘山站推算流量5.2万~5.79万m3/s,汉水左岸狮子口干堤溃决,汉北区被淹。汉水中下游淹没农田42.7万hm2,淹死8万人。②澧水7月6日三江口站的流量为3.1万~3.3万m3/s,河谷各地及其下游平原淹死3万余人。③清江7月6日长阳洪峰流量1.5万m3/s,冲掉长阳县城一条街。长江干流暴雨主要在三峡区间,宜昌洪峰流量5.69万m3/s, 与清江洪水发生严重遭遇,至沙市,又与沮漳河7000m3/s的洪峰相遇,情况十分不利,结果荆江南岸涴市江堤决口,北岸荆江大堤因长江洪水沿沮漳河顶托和倒灌在万城上段决口,淹死约2.3万人。洪水灾害主要在长江中游。

1954年洪水

为全流域型大洪水。流域天气反常,梅雨天气早来,梅雨期比正常年增长约1倍,雨强较常年大,暴雨频繁发生,中下游许多站的6~7月份雨量超过均值1~3倍。中下游支流汛期提前,并延长至7月,从而与上游干支流洪水发生严重的不利遭遇。5~6月份中下游干流几乎全线突破警戒水位;7月中旬,各站又先后突破保证水位,圩垸大量溃口;至8月中旬,在大量分洪溃口情况下,中下游干流全线达到最高水位(沙市站44.67m、城陵矶站34.55m、汉口站29.73m、湖口站21.68m、大通站16.64m、南京站10.22m),各控制站超过历年最高水位值0.18~1.66m,其中汉口站超过1.45m。宜昌站洪峰流量6.68万m3/s,60 d洪水总量2 448亿m3,占多年平均年总水量的54.3%,为多年同期均值的1.52倍。汉口站实测洪峰流量7.61万m3/s,7~9月份总水量4 723亿m3,占多年平均年总水量均值的63.5%,为多年同期均值的1.51倍。大通站洪峰流量9.26万m3/s,年总水量13 539亿m3,为多年平均年总水量的1.46倍;7~9月份水量6 123亿m3,占多年平均年总水量的66.6%,为多年同期均值的1.7倍。自5月下旬溃口、分洪开始直至8月,合计水量1023亿m3。扣除洪水淹没前已被渍涝的田亩外,洪水增加淹没167万hm2

1998年洪水

1998年长江发生了仅次于1954、1931年的流域型大洪水。这年长江流域天气反常,受1997年厄尔尼诺现象影响,西太平洋副热带高压脊线持续偏南、偏强,汛期降水长期在洞庭湖、鄱阳湖和长江上游徘徊,造成流域内降雨频繁、持续时间长,雨量多,强度大,覆盖范围广。梅雨期长达39 d,比正常年多10余d。暴雨日74 d;日暴雨最大覆盖面积15.6万km2(6月13日)。6~8月份长江流域平均降雨量670mm,比同期多年平均值多183mm,仅比1954年同期少36mm。降雨笼罩面积,超过800mm的有23万km2,超过1500mm的有1万km2。日降雨大于200mm的有39站(次),武汉市48 h降雨457mm,为本流域罕见。受暴雨影响,6月中下旬鄱阳湖、洞庭湖水系发生洪水,两湖洪水汇入长江使干流沿线水位迅速上涨。7月初~8月底,长江上游先后出现8次洪峰,与中下游洪水遭遇,形成了全流域性大洪水。8次洪峰中以第6次为最大,8月16日宜昌站洪峰流量为63 300m3/s,仅低于1954年的66 800m3/s和1931年的64 600m3/s。这次洪峰在向中下游推进时又与清江、洞庭湖、汉水等支流洪水遭遇,8月中旬干流中下游各站相继达到最高水位:沙市45.22m,监利38.31m,城陵矶35.8m,九江23.03m,湖口22.59m,均高于1954年。8月19日21时汉口最高水位29.43m,仅比1954年的29.73m低0.3m;洪峰流量71100mm3/s,低于1954年的76 100mm3/s,高于1931年的59 900mm3/s。1998年洪水最大60 d洪量:宜昌为2 545亿m3,大于1954年的2 448亿m3;汉口3 536亿m3,小于1954年的3 830亿m3。1998年分洪溃口水量共约200亿m3,远小于1954年的1023亿m3。由于汛期900万军民防汛抗洪3个多月,大量防洪工程发挥了重要作用,洪灾损失大大低于1954年。

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