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第二章 长 江 洪 水
第一节 概 述
一、自然地理情况 长江发源于青藏高原唐古拉山脉北麓,格拉丹冬雪山西南侧。江源为沱沱河,干流流经青海、西藏、云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等11个省(市、区),横跨我国西南、华中、华东三大经济区,在上海汇入东海。长江全长6300余km,为我国第一大江河,也是世界最大江河之一,流域面积约为180万km2,占全国总面积的18.75% 。长江流域形状呈东西长、南北短的狭长形,其地势呈西北部高,东南部低。 长江干流河道,按河道特征及流域地形,划分为上、中、下游。自江源至湖北宜昌称上游,长约4500km,流域面积100万km2。宜昌至江西湖口称中游,长950多km,流域面积68万km2,其中枝城至城陵矶河段,通称荆江,长约340km,其南岸有松滋、太平、藕池、调弦四口(调弦口已于1959年封堵)分泄江水入洞庭湖,与洞庭湖水系的湘、资、沅、澧汇合后,再在岳阳城陵矶汇入长江干流。长江经城陵矶后折向东北,到达武汉时有汉江汇入,再向东流至湖口又接纳鄱阳湖的赣、抚、信、饶、修等水系。湖口至长江口称下游,长938km,流域面积约12万km2。长江中下游平原地区是防汛的重点地区。 长江流域主要河流及水文站点分布图见图2-1。 长江流域已建大型水库约109座,总库容867亿m3,其中三峡以上12座,总库容81.8亿m3;中型水库929座,总库容238亿m3,其中三峡以上为163座,总库容39.4亿m3。
二、气象水文特征 长江流域处于欧亚大陆东部的副热带地区,气候为典型的季风气候。夏季盛行偏南风, 冬季盛行偏北风,冬冷夏热,四季分明。流域多年平均降水量为1067mm,年降水量的地区分布及年内分配很不均匀。 长江洪水由暴雨形成,因此,洪水发生时间和地区分布与暴雨一致,从洪水发生时间看,下游早于上游、江南早于江北。洞庭湖、鄱阳湖水系,汛期最早,一般为4~7月,其中澧水为4~8月;长江上游南岸乌江为5~9月;江北各支流包括金沙江及中游的汉江为6~10月;中下游干流因受洞庭湖、鄱阳湖水系洪水的影响,汛期为5~10月;湘江、资水和鄱阳湖水系的主汛期为4~6月;沅、澧水与清江、乌江为5~7月;江北各支流及汉口以上干流为7~9月;大通站主汛期为6~8月。在江北各主要支流及汉口以上干流主汛期内,一般又以7、8月两个月水量最大,洪峰出现机会也最多。长江洪水以峰高量大为基本特征,各支流一次洪水过程一般在10天左右,干流因汇集支流洪水,尤其中下游经湖泊、河槽调蓄,一次洪水过程历时较长,上游屏山、宜昌在10~30天左右,中下游汉口、大通超过50天。
三、洪水类型 一般情况下,长江中下游洪水发生时间早于上游洪水,不易发生大范围的洪水遭遇,通常年份长江流域发生“区域型”暴雨洪水。根据不同地区来水的组成情况可以确定为不同区 域型的洪水,如1935年长江中游澧水、汉江发生了特大洪水;1981年长江上游四川发生特大洪水;1983年汉江发生了特大洪水;1991年长江中下游发生大洪水;1995年发生以鄱阳湖来水为主的洪水;1996年发生以洞庭湖来水为主的洪水。 如若天气反常,上游洪水提前,或中下游洪水延后,在江湖底水过高的情况下,上游洪水接 踵而来,洪水过程重叠,干支流洪水反复遭遇,将造成峰高量大的“全流域型”洪水,如1931年、1954年和1998年均属于全流域型洪水。
第二节 暴雨洪水特点
一、暴雨特点 1998年汛期降雨有以下特点。 1.暴雨发生频繁 长江流域自6月11日进入梅雨期后,各地暴雨频繁。7月份暴雨、大暴雨、特大暴雨出现的次数最多,仅7月11日间歇一天。1998年汛期长江流域共出现74个暴雨日,其中大暴雨为64天,占暴雨日总数的86%,特大暴雨日为18天,占暴雨日总数的24%。 2.暴雨笼罩面积大、范围广 6月23日,鄱阳湖、洞庭湖水系出现大范围的暴雨到大暴雨,降雨大于50mm的笼罩面积达15.60万km2,跨及9条江河。其次为7月22日两湖水系、陆水流域为一条东西向的强降雨带,降雨量级多为暴雨到大暴雨,笼罩面积为13.28万km2,横跨江西、湖南、湖北三省。再次为6月18日发生在鄱阳湖水系的暴雨,笼罩面积为12.24万km2。 日降雨大于100mm的笼罩面积最大的为6月13日发生在两湖的大暴雨,笼罩面积为5.06万km2。7月21日发生在乌江、洞庭湖、鄂东北的大暴雨,笼罩面积为3.41万km2,居第二, 跨及贵州、湖南、湖北三省。 3.暴雨中心稳定少动 6月11~26日强降雨带稳定维持在洞庭湖、鄱阳湖水系,滞留时间长达16天之久。7月4~16 日强降雨带推移到长江上游广大地区,维持13天。7月20~31日强降雨带又回到两湖水系,历时15天。8月1~29日长江上游再次出现稳定的强降水,暴雨到大暴雨长时间笼罩在长江 上游及汉江流域,历时长达29天。 4.暴雨强度大、雨量集中 1998年最强的一次降水过程发生在7月19~25日,尤以20~22日三天为最大,暴雨中心湖南沅江的龙山县水田站三天日雨量均超过100mm,分别为214mm,339mm和102mm,累计达655 mm,成为1998年连续三天大暴雨之最。同时在这次过程中,武汉市在7月20日20时~22日20时的48小时内,降雨量达到457mm,其中最大1小时降雨达95mm(21日6:05-7:05),造成武汉三镇的严重渍水。 5.雨带南北拉锯、上下游摆动明显 主汛期雨带出现明显的南北拉锯及上下游摆动现象。6月中下旬雨带主要在中下游地区,特 别是鄱阳湖、洞庭湖两湖水系;7月上半月,雨带推移到上游地区;7月下半月,雨带再次回 到中下游地区;8月份,雨带又被推移到上游地区,稳定到8月15日;8月16~18日,雨带又推到中下游及江南地区;8月19~25日又回到嘉岷流域及汉江;8月26~29日雨带再次推到中下游及江南。
二、洪水特点 1.洪水发生范围广 1998年长江流域上中游干流及鄱阳湖五河和洞庭湖四水均发生了较大洪水,长江中游干流多处主要站和支流发生超过实测记录最高水位和最大流量的洪水,波及范围广,是有实测记录 以来继1954年之后又一次全流域型洪水。 2.洪水发生时间早 1~3月份,长江中下游干流出现历史同期最高水位,洞庭湖水系湘江和鄱阳湖水系赣江3月中旬的洪峰流量居全年最大。 3.洪峰次数多、洪水量级大 长江上游宜昌水文站洪峰流量发生8次超过50000m3/s的洪水过程,最大30天洪量约为百年一遇,6~8月洪水总量和最大60天洪量均超过1954年,中下游汉口站则接近1954年。 4.洪峰水位高,高水位持续时间长 长江中下游江段沙市至螺山、武穴至九江水文(位)站水位均超过历史最高水位,超过幅度达 0.55~1.25m,超过历史最高水位40多天,超过警戒水位时间长达57~94天。洞庭湖和鄱 阳湖水系的大部分地区也普遍超过历史最高水位,两湖控制站城陵矶和湖口水文站超过历史最高水位持续时间均长达29天。 5.洪水遭遇恶劣 1998年长江上中下游洪水和洞庭湖、鄱阳湖洪水发生恶劣遭遇。 6月中旬~7月下旬,两湖洪水叠加,长江中下游水位持续偏高, 8月份长江上游干流又连续发生多次洪水过程,特别是第六次洪水在向下游行进过程中,先与三峡区间、清江洪水相遇,又与洞庭湖沅江、澧水洪水碰头,经武汉江段时,与同期到达的汉江洪水又相遭遇,情形尤为恶劣。干支流洪水多次遭遇、叠加组合成峰高量大的多峰型洪水过程,造成中下游干支流防汛形势异常严峻的局面。
第三节 暴雨洪水发展过程
一、降雨发展过程 1998年主汛期(6~8月),长江流域降雨为全流域型偏多,如图2-2所示,鄱阳湖饶、修、抚水和湖区,清江,洞庭湖澧水、资水、沅江,雅砻江下游等流域6~8月降雨量在1000mm以 上,澧水上游总降雨量超过2000mm。与历年均值比较,长江上中游干流区偏多达6成,金沙江、乌江、洞庭湖和鄱阳湖水系偏多4~5成,嘉陵江偏多3成,汉江区偏多1成,岷沱江及长江下游干流区偏多不到1成。 根据天气形势的转变和雨带分布特点,1998年主汛期长江降雨发展过程可分为以下四个阶段。 1.6月11日~7月3日(中下游第一阶段梅雨期) 降雨集中在鄱阳湖水系的昌江、乐安河、信江、赣江吉安以下、抚河、锦江、潦河、修水和湖区以及洞庭湖水系的湘江湘潭以下、资水、沅江局地和湖区,降雨均在300mm以上。降雨大于500mm的笼罩面积近9万km2,局部地区如江西信江的上清、弋阳、铁路坪站(铅山县)分别为1120mm、1032mm和1004mm,为本次梅雨中心雨量最大的三个站。另外在三峡区间下段、清江及澧水部分地区也有一个大于300mm的区域,最大为清江的建始站440mm。6月11日-7月3日大于300mm的笼罩面积为26.4万km2,详见图2-3。 2.7月4~15日(上游第一阶段集中降雨期) 此阶段主要降雨集中在长江上游及汉江上游地区,长江中下游基本无雨,详见图2-4。 3.7月16~31日(中下游第二阶段梅雨期) 从7月16日开始,雨带又重新回到了长江中下游干流及江南地区,直到7月31日,为1998年的第二度梅雨期。7月16~31日,乌江、沅江、澧水、武汉市、鄂东北和鄱阳湖水系的信江 、乐安河、抚河、修水等地相继出现大暴雨,这段时期累积雨量超过300mm的范围为17万多km2,400mm以上为6万多km2,并有三个大于500mm的雨区,三个区域的中心以湖南沅江的龙山县水田站1001mm为最大,其次为江西乐安河的婺源县三都站881mm,靖安县潦河的叶家站618mm,详见图2-5。 4.8月1~29日(上游第二段集中降雨) 8月1~15日,岷江、乌江、清江、三峡区间、汉江中下游先后出现暴雨,主要降雨区集中在三峡以上地区及汉江流域。16~18日雨区发展到长江中下游及江南地区。19~25日雨区又回到嘉岷流域及汉江流域,26~29日雨区再度影响到长江中下游及江南地区。 8月1~29日,大于300mm的区域主要集中在三峡万县至宜昌区间、清江流域、乌江下游、沅、澧水上游、汉江中下游以及嘉岷流域的部分地区,其中500mm以上的地区在沅、澧水上游及清江的部分地区,以澧水的桑植县五道水站869mm为最大,详见图2-6。
二、洪水发展过程 1998年汛前,长江中下游干流及洞庭湖、鄱阳湖两湖水系出现了枯季不枯的异常水情。1~3月份,干流螺山以下及两湖控制站分别出现居历史同期第一位或第二位的高水位。5月份因 受降雨影响,长江流域发生了两次较大的洪水过程,宜昌水文站于12日20时出现洪峰流量19100m3/s,达到历年同期月最大流量平均值,中下游干流汉口水文站和洞庭湖出口城陵矶水文站的月最高水位也在多年同期平均值以上。 6月份,长江流域进入主汛期,中下游各大支流先后发生暴雨洪水,致使江湖水位在原底水较高的情况下开始迅猛上涨,多次出现峰高量大的洪水过程,详见表2-1和表2-2。
表2-1 1998年长江流域干支流各主要站实测最高水位、最大流量统计表
现将主汛期(6~8月)的长江洪水发展的四个阶段分述如下。
1.6月11日~7月4日(长江汛情的第一阶段) 该阶段汛情主要发生在鄱阳湖和洞庭湖水系。此时长江中下游正处于首度梅雨期,两湖地区 的暴雨洪水接连不断,中游监利以下江段各站水位涨势强劲,涨幅达5~8m。尤其是鄱阳湖 五河连日暴雨,各条支流洪水频发,其中抚河李家渡、信江梅港、昌江渡峰坑等水文站水位率先超历史最高记录,流量分别居历史第一位、第二位和第一位,鄱阳湖出口湖口水文站的实测流量创历史新高,干流九江站率先超过历史最高水位。 自6月11日长江中下游入梅以后,中下游干流以南地区持续长时间的强降雨过程,致使江湖水位迅速上涨。其中,洞庭湖水系的资水桃江水文站、沅江桃源水文站、湘江湘潭水文站分 别于14日、25日、27日先后出现月最高水位,并超警戒水位2.98m、0.76m、2.98m。洞庭 湖出口城陵矶水文站月最高水位33.55m,超历史同期月最高水位(33.05m)。鄱阳湖水系 的来水则更加迅猛,五河各站均超警戒水位,其中抚河李家渡、信江梅港、昌江渡峰坑三个水文站分别超历史 最高水位0.37m、0.48m、0.86m。洪峰流量李家渡水文站为9950m3/s,居历史第一位;梅港水文站为13300m3/s,居历史第二位;渡峰坑水文站为8600m3/s,居历史第一位。鄱阳湖出口湖口水文站于6月24日突破警戒水位、26日9时48分实测流量达31900m3/s ,超历史最高记录(28800m3/s,1955年6月23日)。 受洞庭湖、鄱阳湖两湖来水影响,长江中下游干流各站从6月13日起水位急骤上涨,九江水 文站 于6月24日率先突破警戒水位。随后,长江上游及三峡区间来水加入,长江中游干流各站水 位继续攀升。7月2日23时宜昌水文站出现长江上游第一次洪峰,流量为54500m3/s,7月20日 ,清江隔河岩水库入库洪峰流量11000m3/s,相应出库4250m3/s,削峰61%,枝城和 沙市水文站也在同日出现洪峰,并分别超警戒水位0.33m和0.97m,宜昌以下各站全线超警戒水位。其中7月4日,监利7时、武穴20时、九江16时30分水位分别达到37.07m、23.17m、22.22m,分别超历史最高水位0.01m、0.03m、0.02m。7月4日长江武汉江段江心洲天兴洲 扒口进水,造成汉口局部河段水面比降加大,从而形成了螺山涨水而汉口水位持平的现象,降低了汉口洪峰水位值。5日18时汉口水文站出现1998年第一次洪峰水位28.17m之后开始缓慢退落。至此长江下游江段及鄱阳湖湖水满盈,第一度梅雨期即告结束。
2.7月5~15日(长江汛情的第二阶段) 此阶段长江上游干支流发生洪水,中下游水情相对平稳。随着首度梅雨的结束,长江中下游 各站水位先后出现洪峰之后转入消退。这个时期降雨转移到长江上游,嘉陵江北碚水文站形 成流量为20400m3/s(10日16时)的洪峰,岷江高场水文站形成流量为14400m3/s(13日14时)的洪峰。支流洪水汇集后,在长江上游干流寸滩形成一流量为54700m3/s(15日18时)的洪峰。受上游来水的影响,7月17日20时,宜昌水文站出现第二次洪峰,流量为55900m3/s。 由于洞庭湖、鄱阳湖此期间基本无大的来水;上游宜昌来水的增量未能弥补消退,仅使各站退水减慢;中下游干流各站水位出现了十余天的回落,各站水位落幅在0.8~1.2m不等,中下游汛情相对稳定。
3.7月16~31日(长江汛情的第三阶段) 此阶段长江下游干流出现历史第二高水位,洞庭湖澧水发生超历史洪水。此阶段长江中下游再次入梅,流域内出现大范围降雨,并波及到长江上游。洞庭湖水系澧水和沅江相继发生洪水,加之宜昌以上来水以及武汉市周边地区的超常降雨,导致中下游各站水位又继续攀升,沙市水文站7月25日开始超过历史最高水位,随后石首、莲花塘、螺山、城陵矶、湖口等水文(位)站于25~26日超历史最高水位,汉口、黄石、安庆、大通四个水文(位)站水位跃居历史第二位。这一阶段,洞庭湖蓄水满盈和中下游水位大幅回升。 受上游及汉江来水的双重影响,汉口水文站于17日0时水位从27.11m开始缓慢回涨,21~23日武汉市及周边地区的超强降雨,形成了武汉市区严重的内渍外洪局面。23日11时洞庭湖沅江五强溪水库最大入库流量达34000m3/s,16时最大下泄量为23300m3/s,致使沅江桃源水文站24日1时出现洪峰,流量为25000m3/s,居历史第二;24日1时澧水石门水文站出现19900m3/s的洪峰流量,突破历史最高记录(18900m3/s,1950年)。鄱阳湖乐安河虎山水文站也于24日15时出现洪峰水位30.33m,接近历史最高水位(30.73m)。由于两湖尤其是洞庭湖的入流增量较大,使得干流螺山以下各站水位涨势加快。受上游来水影响,24日7时宜昌水文站出现第三次洪峰,流量为51700m3/s,受长江干流和两湖来水影响,长江干流石首、莲花塘、螺山及洞庭湖城陵矶、鄱阳湖湖口水文(位)站分别于25日、26日超历史最高水位;27日7时、8时 城陵矶、螺山水文站出现洪峰,水位分别为35.48m、34.44m,分别超历史最高水位0.17m、0.26m;29日4时汉口水文站出现洪峰,水位为28.95m。随后,由于区间降雨及陆水水库泄洪,汉口水位7月30日回涨至29.08m。30日洞庭湖区间来水又增,致使莲花塘、螺山、汉口、武穴、九江、城陵矶、湖口出现本月最高水位,超历史同期月最高水位0.19~0.78m不等,其中湖口水文站31日0时出现入汛以来最高水位22.59m,超历史最高水位(21.80m,1995年7月9日)0.79m。洪水传播至下游,大通水文站出现了年最高水位16.32m(8月2日,居历史第二位,历史记录为16.64m,1954年8月17日),南京水文站出现1998年最高水位10.14m(7月29日,居历史第二位,历史记录为10.22m,1954年8月17日)。
4.进入8月以后(长江汛情第四阶段) 该阶段长江中游干流出现历史最高水位。在此阶段里,长江中下游及两湖地区水位居高不下,连续出现了多次以上游来水为主的洪水过程。宜昌水文站超50000m3/s以上流量的时间长达24天之久,致使中游河段各主要控制站水位不断攀升。8月中旬中游各站水位相继达到年最高水位,并大多创下了历史最新记录,而下游九江以下各站水位持平或缓慢退落,中间偶有起伏。以上游连续多次洪峰的大洪量来水推动,最终形成中游各站的年最高水位,达到1998年汛情之顶峰。 8月上中旬,长江中下游及两湖水位居高不下,长江上游又连续出现5次洪峰,其中8月7~17日就连续出现3次超过60000m3/s 的洪峰,致使干流宜昌至汉口河段各站水位先后转涨。宜昌水文站于7日21时出现第四次大洪峰,洪峰流量63200m3/s。宜昌洪峰与清江洪水汇合,致使荆江河段上段枝城、沙市、石首水文(位)站相继于8日1时、4时、21时出现洪峰,水位分别为枝城50.12m(超警戒水位1.12m)、沙市44.95m(超历史最高水位0.28m)、石首40.72m(超历史最高水位0.83m);而监利—螺山河段各站也在超历史记录的高水位上缓慢上涨。9日洪峰相继通过监利—螺山河段各站,洪峰水位分别为监利38.16m(2时)、莲花塘35.44m(12时)、螺山34.62m(14时),10日2时通过汉口、黄石水文(位)站,洪峰水位分别为29.39m、26.31m,其中黄石水文站洪峰水位为月最大值,排历史第二位。由于下游站下泄流量大于上游站来水量,所以此次涨水过程九江以下各站没有明显上涨。 8月8日长江上游寸滩水文站形成新的洪峰,洪水向下游演进过程中,再次与乌江来水汇合,又逢三峡区间暴雨洪水加入,宜昌于12日14时出现1998年第五次洪峰,流量为62600m3/s。与此同时,由于受葛洲坝电厂临时错峰影响,宜昌—石首各站峰现提前,此次洪水过程汉口以下各站未回涨。中旬金沙江来水逐渐加大,13日2时屏山水文站出现月最大流量23600m3/s, 加之岷沱江、嘉陵江来水的汇入,洪峰再次于14日5时在上游寸滩形成,洪峰流量43100m3/s,短时间回落后,由于嘉陵江来水突增,致使寸滩水文站16日23时出现流量为49300m3/s的双峰过程。与此同时,宜昌水文站两次遭受三峡区间暴雨洪水叠加影响,从而形成了宜昌洪水的双峰过程,16日14时宜昌水文站出现第六次洪峰,流量为63300m3/s,17日4时出现年最高水位54.50m,排历史第15位。受上游宜昌、清江来水及葛洲坝和隔河岩水库错峰调度的综合影响,17日荆江上段各站出现年最高水位,其中枝城50.62m(4时,排历史第二位),沙市45.22m(9时),石首40.94m(11时),监利38.31m(22时),三站均排历史第一位。与此同时受洞庭 湖水系的沅江和澧水降雨影响,洞庭湖入湖流量增加。受上游干流和洞庭湖来水的影响,使莲花塘、城陵矶、螺山水文(位)站于20日相继出现年最高水位,莲花塘35.80m(15时),城陵矶35.94m(14时),螺山34.95m(20时),均居历史第一位。 由于汉江上游来水加大,10日起丹江口水库库水位再次回涨至149.50m(汛限水位)以上,且涨幅加快,14日水库开两孔泄流。15日丹江口最大入库流量达18400m3/s,与汉江丹江口—皇庄区间洪水同时形成,为保卫汉江下游和武汉市安全,实施强制拦洪调度,仅下泄发电流量1200m3/s,而此时丹—皇区间持续降雨,使得汉江中下游各站水位先后回涨, 汉江第二次洪峰8月17日15时抵达皇庄,洪峰流量9280m3/s,18日2时到达汉江沙洋水文站,出现年最大流量9710m3/s,受长江高水位的顶托影响,18日23时汉川洪峰水位32.09m,超保证水位0.09m,超历史最高水位0.55m,居历史第一位。由于丹江口水库及时拦洪,汉江下游幸保平安。汉口水文站由于汉江洪峰先至,转入退水,其流量消减与上游螺山上涨平衡,造成汉口水文站在年最高水位29.43m(20日6时)上持平时间长达17小时。19日开始为保证水库安全,在错过长江洪峰以后,丹江口水库开闸泄流。 8月下旬,长江干流宜昌先后出现第七次和第八次洪峰,洪峰流量分别为56100m3/s和56800m3/s。 1998年长江中下游干流及洞庭湖、鄱阳湖主要控制站水位过程线详见图2-7。 1998年长江流域干支流各主要站最高水位、最大流量统计表见表2-1。 1998年长江干流及洞庭湖、鄱阳湖重要控制站洪水特征值统计见表2-2。
第四节 洪 水 分 析
一、汛期径流量 表2-3列出1998年长江干支流主要控制站4~9月逐月径流量的统计数据。从表2-3可见,长江上游4~9月干支流累计月径流量,与多年平均相比,除岷江略偏少外,均属偏多。从各月径流量对比看,特别是7、8两月径流量偏多明显,嘉陵江偏多5~9成。乌江偏多4成至1.6倍,受长江上游各主要支流三峡区间7~8月超常的来水影响,长江上游控制站宜昌站7~8月来水偏多5~9成,是1998年长江中下游创高水位的主要原因之一。
表2-3 1998年4~9月长江干支流主要站月径流量统计表 单位∶m3/(s.月)
注:汉江各站受丹江口水库调节影响。
中游干流螺山水文站4~5月径流量接近常年,6月径流量开始逐月增多,7、8、9三个月径流量比常年偏多4~8成。汉口、大通两水文站4~9月径流量除大通站5月径流较常年略偏少外,其余均较常年偏丰,8月偏丰最甚,偏多约7成。 洞庭湖四水各支流4~9月的径流量,除澧水石门外,其余三支流可用“前枯中丰后枯”来概括。6月尤以资水桃江水文站偏丰、澧水石门水文站偏枯为甚,7月以沅江桃源水文站偏丰为甚,8月则以澧水石门水文站偏丰,湘江湘潭水文站偏枯最甚,洞庭湖四水6~8月合计偏多3~9成,其中7月偏多达9成。 鄱阳湖五河4~9月的径流量与常年相比,是前两月偏枯,后四月偏丰。其中信江梅港水文站径流量偏丰最多,6月偏多2倍以上,昌江渡峰坑水文站、乐安河虎山水文站、修水柘林水文 站除5月偏枯外,其余月份均比常年显著偏丰,其中尤以7月偏丰2~3倍为甚,鄱阳湖五河6~8月来水偏多6成至1倍,其中6月来水偏多1倍以上。 从汉江4~9月径流量总体来看,上游来水量较常年偏丰,而中下游径流量则偏枯。其上游白河水文站除4、9月来水偏少以外,其余各月均比常年偏多,尤以8月偏多2倍余为甚。中下游黄家港、沙洋水文站受丹江口水库调节影响,4~7月来水明显偏少,8月来水才显著增多,两站分别偏多5成和7成。 全流域9月径流量除个别支流外,绝大多数来水量偏少,而干流各站因为流域河湖蓄水的逐渐消退才维持了水量多于常年的状况。
二、洪量地区组成 长江支流众多,中下游地区更是湖泊水网交错,洪水的地区组成复杂多变。分析1998年洪水地区组成,采用以对中下游防洪起控制作用的最大30天、最大60天洪量为依据。宜昌水文站洪量采用实测断面洪量,螺山、汉口、大通水文站为避免宜昌—大通河段分洪溃口及复杂的江湖关系对时段洪量的影响,采用总入流方法统计洪水的地区组成。统计叠加时,考虑了洪水传播时间,并对中下游大型水库的蓄量进行了还原计算。计算大通总入流时,对汉口过程进行了分洪溃口的初步还原。 1.宜昌洪量组成 宜昌水文站1998年洪水的突出特点是峰多量大。从最大30天、60天洪量的地区组成可看出:宜昌最大30天、60天洪量分别为1379亿m3、2545亿m3,其组成基本相似,各大支流洪量占宜昌洪量的比例相差不大,金沙江屏山水文站最大30天、60天洪量所占比例最大,分别为36.6%和36.7%,详见表2-4。
表 2-4 宜昌站洪量地区组成表
时段 年份 河名 金沙江 岷江 沱江 嘉陵江 屏山—寸滩 长 江 乌 江 寸滩—宜昌 长 江 站名 屏 山 高 场 李家湾 北 碚 区 间 寸 滩 武 隆 区 间 宜 昌 面积 (km2) 485099 135378 23283 156142 66658 866559 83035 55907 1005501 30天 1998 洪量 (亿m3) 504.8 174.3 48.2 210.3 127.7 1065.4 1354 178.5 1379.2 百分比 (%) 36.6 12.6 3.5 15.3 9.3 77.2 9.8 12.9 100 1954 洪量 (亿m3) 395.7 211.9 39.5 188.4 164.2 999.7 203.6 183.3 1386.6 百分比 (%) 28.5 15.3 2.9 13.6 11.8 72.1 14.7 13.2 100 多年平均 洪量 (亿m3) 283.8 171.0 36.0 170.5 76.4 737.7 89.4 69.2 896.2 百分比 (%) 31.7 19.1 4.0 19.0 8.5 82.3 10.0 7.7 100 60天 1998 洪量 (亿m3) 933.9 351.9 78.4 409.3 256.3 2029.8 254.6 260.4 2544.7 百分比 (%) 36.7 13.8 3.1 16.1 10.1 79.8 10.0 10.2 100 1954 洪量 (亿m3) 759.7 415.4 75.3 313.4 293.5 1857.3 328.8 261.9 2448 百分比 (%) 31.0 17.0 3.1 12.8 12.0 75.9 13.4 10.7 100
与多年平均比较,上游各支流及区间1998年30天相应洪量都超过均值,说明上游洪水是全流域型的,其中寸滩—宜昌区间是多年平均的58倍,金沙江屏山水文站为1.78倍,大于1.50倍的还有屏山—寸滩区间和乌江武隆水文站。
2.螺山总入流组成 螺山以上总入流等于长江干流宜昌、清江长阳、洞庭湖水系的湘江湘潭、资水桃江、沅江桃源、澧水石门及宜昌—螺山区间的洪量,考虑洪水传播时间予以叠加。螺山总入流洪量地区组成见表2-5。从表2-5中可以看出1998年最大30天、60天螺山总入流组成基本相同,以宜昌以上来量为主,宜昌相应洪量约占73%,洞庭湖四水总入流约占20%。 与多年平均比较,相应于螺山最大30天、60天总入流,宜昌、长阳、洞庭湖四水总入流、宜昌—螺山区间的洪量均大于30天洪量,宜昌、长阳、四水、宜昌—螺山区间相应洪量是多年平均值的1.54、2.01、1.18、2.3倍;最大60天洪量,宜昌、长阳、四水、宜昌—螺山区间相应洪量分别是多年平均值的1.63、2.01、1.37、1.97倍。使得螺山最大30天、60天总入流比多年平均值分别大566亿m3、1226亿m3,是一般年份的1.48、1.59倍。计算结果表明,由于洪水的各个来源都是持续的大流量,使得螺山洪水峰峰相叠,螺山总入流最大30天、60天洪量大大超过一般年份。
表 2-5 螺山总入流洪量地区组成表
注:表中各地区时段洪量,均为相应螺山总入流最大时的相应洪量。
3.汉口总入流组成 汉口以上总入流等于螺山总入流与汉江皇庄、螺山—汉口区间的洪量,考虑洪水传播时间予以叠加。汉口总入流洪量地区组成见表2-6。 从表2-6计算结果看出,汉口以上最大30天、60天总入流组成都是以干流宜昌来量占主导地位,宜昌来量占汉口总入流的比例高达67.9%、68.7%,其30天相应洪量为1279亿m3, 60天相应洪量达2431亿m3;洞庭湖水系湘江、资水、沅江、澧水四个控制站总量占汉口总入流的17.6%、18.6%。洞庭湖水系1998年洪水是较大的,但由于宜昌、长阳及汉口三个水文站最大洪量出现时间基本同步,而洞庭湖水系的主要来水先于上游,故相应于汉口以上最大30天、60天总入流来说,洞庭湖四水正处在消退之中,因而在汉口总入流中所占比重远较宜昌为小;汉江皇庄所占汉口总入流的比例为6.8%、6.3%, 是因为1998年汉江来水量并不大,再加上丹江口水库调蓄作用影响。
表 2-6 汉口总入流洪量地区组成表
注:表中各地区时段洪量,均为相应汉口总入流最大时的相应洪量。
4.大通总入流组成 大通总入流过程为上游汉口站入流与汉口—九江区间水系、鄱阳湖水系以及九江—大通区间过程考虑洪水传播时间后予以叠加。其中为使大通总入流更近于实际,考虑分洪溃口影响,分别对螺山和汉口进行了还原演算,并将汉口还原演算出流过程作为大通总入流的汉口入流 。大通总入流洪量的地区组成见表2-7。 从表2-7计算结果看,大通总入流组成以干流汉口以上来量为主。1998年洪水受上游峰多量 大影响,汉口水文站30天和60天相应洪量分别为1838亿m3和3328亿m3,占大通相应时段洪量 的比重分别高达83.8%和79.7%,鄱阳湖水系次之,30天相应洪量为283.9m3,占12.94%,60天相应洪量680亿m3,占16.3%,虽然鄱阳湖水系1998年洪水属特大洪水,但和上游洪水比较,其主洪段早于上游,特别是当7~8月上游连续多次发生大洪水时,鄱阳湖水系 洪水已处于消退阶段,因此其相应洪量所占比例并不突出。
表 2-7 大通总入流洪量地区组成表
三、干支流主要控制站重现期分析
1998年洪水是长江上游大洪水与洞庭湖、鄱阳湖水系来水遭遇产生的一次自中下游而上游的全流域型洪水。为使洪水的比较基础一致,除宜昌水文站外,对螺山和汉口水文站为消除分洪溃口和湖泊水库调蓄的影响,采用总入流来分析各年洪水,总入流长时段洪量较能反映洪水的真实情况。据此对长江干流宜昌、螺山、汉口水文站1998年洪水的重现期初步综合分析如下。
1.宜昌1998年洪水 据历史文献、石刻和调查洪水分析,宜昌1870年洪峰流量为105000m3/s,30天洪量为1650亿m3,均为1153年以来第一大洪水,考证期均为845年。1998年宜昌实测洪峰流量63300m3/s,重现期小于10年。宜昌1998年30天洪量为1379亿m3,60天洪量为2545亿m3。依据三峡工程初步设计频率分析成果,1998年最大30天洪量重现期近100年,最大60天洪量重现期超过100年。
2.汉口1998年总入流 1998年汉口最大30天总入流洪量为1885亿m3,排在1865年以来第4位,其经验重现期约30年;最大60天洪量为3536亿m3,其经验重现期约50年。
3.螺山1998年总入流 1998年螺山最大30天总入流洪量为1747亿m3,最大60天总入流洪量为3302亿m3。螺山水文站实测系列较短,历史文献考证资料少,螺山至汉口主要支流仅汉江流域,区间面积比重不大,1998年洪水可参考汉口水文站同年重现期分析成果,最大30天洪量经验重现期约30年,最大60 天洪量经验重现期约50年。
4.主要支流控制站洪峰重现期 金沙江屏山水文站年最大洪峰流量重现期为15年,岷江、嘉陵江和乌江洪水重现期均小于5年,清江隔河岩水电站最大入库流量为11000m3/s,重现期为10年,汉江丹江口最大入库流量及其下游皇庄水文站洪峰流量的重现期均不足5年。 鄱阳湖赣江外洲水文站和乐安河虎山水文站最大洪峰流量重现期为10年;修水柘林水库最大入库流量和潦水万家埠最大洪峰流量重现期为15年;抚河李家渡水文站最大洪峰流量和修 水永修水位站最高洪峰水位重现期为20年;昌江渡峰坑水文站和信江梅港水文站最大洪峰流 量重现期为30年。 洞庭湖湘江、资水、沅江控制站湘潭、桃江、桃源水文站的最大洪峰流量重现期均为10年, 澧水石门水文站最大洪峰流量重现期为25年。 综上所述,长江流域面积大,支流众多,同一年洪水由于受洪水来源和地区组成影响,各河洪水量级大小并不相同,很难用一个重现期来表达。即使是同一河段,洪峰和时段洪量的重现期也不完全相同。重现期的确定,还涉及水库、分洪、溃口水量的还原以及考证期的确定等因素,需要作更深入的工作,上述1998年洪水重现期是初步分析成果。根据这一成果,1998年洪水,宜昌水文站最大洪峰流量重现期不足10年,最大30天洪量重现期近100年,最大60天洪量重现期超过100年;螺山水文站最大30天洪量经验重现期约30年,60天洪量经验重现期约50年;汉口水文站最大30天洪量经验重现期约30年,最大60天洪量经验重现期约50年。各主要支流控制站的最大洪峰流量重现期均在30年以下。
四、分洪、溃垸水量及其影响分析 每逢长江大洪水期,长江中下游沿岸众多的洲滩民垸都有溃口或主动扒口分洪的情况发生。1998年洪水期,据湖北、湖南、江西、安徽四省统计,共溃口(或漫溢)分洪的民垸总数为1975个,其中耕地面积万亩以上的圩垸共57个,总分洪水量近100亿m3。 根据在洪水期实时作业预报的分析,对1998年汛期中对长江干流水位发生较大影响的主要溃 垸的影响简要列举如下。
1.武汉天兴洲 天兴洲垸位于武汉关水尺下游25km的江心,7月4日16时30分主动扒口行洪。圩垸面积12.5km2,容积约0.6亿m3,降低汉口站水位约0.1m。 本垸分洪后,加大了武汉河段的水面比降,使水位流量关系发生了变化,同水位下流量增加 1200m3/s,实际降低汉口洪峰水位0.1m左右。
2.武穴附近垸群 7月25~27日,武穴站附近接连多个圩垸溃决(或漫溢),其中较大者为:戴家洲圩(面积4.6km2,最大蓄水容量0.33亿m3),新洲圩(面积4.8 km2,最大蓄水容量0.29亿m3),双沟垸(面积3.33km2,最大蓄水容量0.4亿m3),再加上黄冈市西洲 头圩、新洲垸、团风血防垸,总面积约25km2,总容积约1亿m3。溃垸造成武穴站水位平均约下降0.15m。
3.嘉鱼簰洲湾合镇垸 嘉鱼簰洲湾合镇垸位于武汉市上游约50余km,8月1日20时自然溃决。圩垸面积约159km2,最大蓄水容量13.7亿m3。调洪历时60小时,平均降低汉口站水位0.13m,最大降低水位0.29m。
4.监利附近垸群 8月5日,石首、监利县附近多个圩垸溃决(扒口或漫溢),其中较大者为:六合垸(面积16.0 km2,容量0.73亿m3),永合垸(33km2,1.49亿m3),北碾垸(29.2km2,1.73亿m3),张智垸(16.2km2,0.73亿m3),西洲垸(3.4 km2,0.42亿m3),监利血防垸(3.6km2,1.19亿m3),监利新洲垸(34.1km2,2.34亿m3),总面积约136km2,总蓄水容量8.6亿m3。溃垸造成1天内监利水位平均下降0.15m。
5.公安县孟溪垸 公安县孟溪垸位于长江分流入洞庭湖的松滋河右岸,8月7日自然溃决,圩垸面积340.6km2,最大蓄水容量约17亿m3。但因其距长江干流较远,估计降低沙市水位约0.2m左右。
6.武汉东风垸 武汉东风垸位于府环河下游右岸,是武汉市东西湖大堤外的一个民垸,容积约1亿m3,距 武汉关水尺约1.8km,最大降低汉口站水位约0.17m。
7.监利三洲联垸 监利三洲联垸位于监利站下游左岸,是荆江大堤外的民垸,面积145km2,容积约8亿m3 。8月9日16时有计划地扒口分洪,调洪历时90小时,两天多平均降低螺山站水位约0.2m。 综上所述,长江洲滩民垸在高水位时的溃决,其作用相当于分蓄洪,对降低长江干流上相邻 控制站的水位均有一定的作用。其调洪期长短和降低水位多少一般与圩垸容积大小、进洪快慢有关。1998年长江溃垸调洪期在1~4天范围,降低水位绝大多数在0.1m左右,较大圩垸可达0.3m。由于调洪作用时间较短,当圩垸蓄满后,垸内水位随长江水位起伏,由于溃垸而增加的蓄量与长江巨大洪量相比较微不足道,故对江河水位的影响较小。
五、水库防洪的作用分析
在抗御1998年长江洪水的斗争中,湖南、湖北、江西、四川、重庆5省市的700多座大中型水库参与拦洪削峰,拦蓄洪量达300多亿m3,为夺取抗洪斗争的全面胜利发挥了重要作用。许多水库采取了超常调蓄措施。如丹江口水库蓄洪超过汛限水位达5.65m,隔河岩水库一度蓄水超过正常高水位,甚至逼近了水库校核水位。这些措施对防洪作用明显。现仅对24座主要大型水库的防洪作用进行初步分析。
1.水库拦洪作用 24座大型水库5~9月的拦洪情况列入表2-8中。
表 2-8 大型水库拦蓄洪量统计表 从表2-8所列数据可见,24座水库5~9月总共拦蓄洪水111.873亿m3。由于多数水库在9月份处于吐洪状况,故主要拦洪时段在5~8月份,以5~8月计拦洪总量为165.105亿m3, 其中汉江的9座水库5~8月共拦洪100.197亿m3,是拦洪效益最显著的支流,这个水量约是汉江控制站沙洋5~8月总洪量250.9亿m3的40%,足见汉江流域水库拦洪作用的巨大。
2.葛洲坝、隔河岩和漳河水库 沙市防洪以洪峰水位为主要关注对象,葛洲坝和隔河岩水库为降低下游洪水位也实施了削峰、错峰调度。现依据报汛资料对这两座水库在几次洪水过程中所发挥的作用进行分析,详见表2-9。
表 2-9 葛洲坝、隔河岩水库削峰调度对沙市水位的影响
1998年6~7月,修水干流柘林水库拦洪削峰作用明显。在6月24日至7月4日洪水中,拦洪16.5亿m3,削峰系数达0.81。在7月22日~8月1日洪水中,拦洪13.7亿m3,削峰系数达0.67。
4.丹江口水库 由于丹江口水库库容较大,其拦洪削峰作用显著,仅以汉江8月中旬洪水为例进行分析说明。 8月14~18日,丹江口水库发生了一次比较大的入库洪水过程,洪水总量为26.3亿m3,洪峰流量为18400m3/s。丹江口—皇庄也同时发生了区间洪水,洪峰流量约为7000m3/s。当时长江中下游干流已长时间处于高水期(汉口水文站水位29.00m以上),汉江下游河段因受长江干流顶托影响,水位也很高,防洪形势严峻。为了减轻对长江干流的压力,以及避免汉江中下游洪灾损失,对丹江口水库采取了蓄洪运行调度,将26.3亿m3的入库洪水基本上全部拦蓄,至19日8时库水位达154.65m,超过汛限水位5.65m。对拦蓄的水量,则选择汉口水文站年最高水位过后三天,以不使汉口水位回涨、对长江防洪没有不利影响的条件下开闸渲泄,腾出一定防洪库容,以防后期洪水,成功地实施了错峰调度。 由于丹江口水库的拦蓄,使皇庄水文站洪峰流量削减至9280m3/s,汉川河段洪峰流量削 减至6530m3/s,汉川水文站出现洪峰水位32.09m,经过紧张的防汛抢险,洪水通过了汉江下游汉川河段。 在这次洪水过程中,丹江口水库如果按常规调度,因当时起调水位已超过防洪限制水位,应 该将入库洪水基本上全部下泄。而入库洪峰一旦与丹—皇区间洪峰遭遇,皇庄水文站的洪峰流量将可达25000m3/s,皇庄—沙洋部分民垸需要分洪,杜家台也将开闸分洪。由于长江水位很高,东荆河分流不畅,在采取上述分蓄洪措施后,汉川河段的洪峰流量仍可达9000m3/s,汉川水文站水位将超过堤顶高程,汉口站水位将超过1954年历史最高记录29.73m,使长 江及汉江下段的防洪形势更加严峻。由此可见,在与这次长江全流域型大洪水的斗争中,丹江口水库防洪作用显著。
六、洪水还原计算
长委水文局在不考虑分洪、溃垸和水库调蓄等因素影响下,采用近年槽蓄曲线和1998年正常水位流量关系曲线,运用大湖演算方法,对1998年洪水进行了洪水还原计算。在对清江隔河 岩水库、资水柘溪水库、沅江五强溪水库、陆水陆水水库及汉江丹江口水库进行了还原处理后,在运用水力学模型计算时,考虑上边界条件为经过还原的来水过程,下边界条件为大通水文站正常水位流量关系,推算得出沙市、螺山、汉口水文站还原水位分别为45.60~45.80m、35.40~35.60m、30.00~30.30m。
第五节 与历史洪水比较分析
一、 历史洪水简介
依据长江流域大量的历史文献、洪水题刻、调查访问等考证和实测资料,长江干流主要 在1153、1227、1560、1788、1849、1860、1870、1931、1935、1954、1981、1983、1991、1995、1996等年发生了大洪水。由于长江流域面积大、支流众多、受洪水来源和地区组成及中下游分洪溃口等多种因素影响,洪水情况较为复杂,很难将1998年洪水与历史洪水进行定量、全面和系统的比较。现将长江主要历史洪水及20世纪大洪水简介对照如下。
1.1788年(清乾隆五十三年)大水 该年7月中旬川西发生大暴雨,岷、沱和涪江洪水骤涨,同时三峡区间和长江中下游也普降大雨,和上游洪水发生遭遇,荆江城被冲淹、灾情严重。宜昌水文站洪峰流量86000m3/s,重现期约140年。
2.1849年(清道光二十九年)大水 该年因长江上游各支流、宜昌等地均有摯笏當记述,干流沿江各县及汉江、倒、举、巴 、浠诸水均大水成灾。枝江“大水入城”,武昌“陆地行舟”,九江、湖口大水入城,荆江以下汪洋一片、江湖不分,是一次全流域型大洪水。
3.1860年(清咸丰十年)大水 该年长江上游出现历史上有记载以来的大洪水,按调查洪水痕迹推算,屏山段洪峰流量35300m3/s,为1560年以来第二大洪水;宜昌水文站洪峰流量92500m3/s,重现期150~200年;枝城水文站洪峰流量达110000m3/s,大水冲开了藕池口,形成了藕池河,这次洪水造成长江上中游干流和洞庭湖区大范围水灾。
4.1870年(清同治九年)大水 该年长江上中游出现罕见的特大洪水,嘉陵江中下游、长江干流重庆—宜昌河段,出现了数百年来的最高水位,宜昌洪峰流量达105000m3/s,是自1153年以来最大洪水,重现期达840年。合川至宜昌沿江城市遭灭顶之灾,洞庭湖区与江汉平原一片汪洋,枝江、公安等水逾城垣数尺,“出现数百年未有之奇灾”。
5.1931年大水 该年6~8月不断出现大雨和暴雨,长江上中游、各大支流普遍暴发洪水,汉江、洞庭湖 水系连续多次出现洪峰,洪峰流量虽然不是很大,但洪水范围广、洪水暴发次数多、洪水总 量大。长江中下游江堤圩垸普遍决口,荆江大堤多处决口,武汉水淹达100天之久。1931年长江洪水属于全流域型洪水。
6.1935年大水 该年7月3~7日,在鄂西和湘西北山地东侧发生了历时5天的特大暴雨(简称“35.7”)降雨量大于200mm,笼罩面积达11.9万km2,致使长江中游发生了一场局部性的特大洪水,澧水、汉江中下游发生近百年来最大洪水,澧水、汉江遭受极为惨重的洪水灾害。
7.1954年大水 该年雨带长期徘徊在江淮流域,持续时间长,降雨强度大,笼罩面积广,长江干支流洪水遭遇。长江上游、洞庭湖水系连续发生大水,汉江、鄱阳湖亦发生较大洪水,宜昌水文站出现4次连续洪水,最大洪峰流量达66800m3/s,30天、60天洪量分别为1386亿m3、2248亿m3,均为有实测记录以来之首位。汉口水文站洪峰水位达到29.73m,洪峰流量为76100m3/s,30天、60天实测洪量分别为1730亿m3、3220亿m3,均为有实测记录的首位。1954年曾三次向荆江分洪区分洪,沿江分洪溃口水量达1023亿m3,沙市水位达44.67m。1954年长江洪水属于全流域型洪水。
8.1981年大水 “81.7”长江上游洪水,暴雨从7月9日开始直到14日,历时6天,主要分布在岷江、沱江和嘉陵江上中游,6天累计雨量在200mm以上的笼罩面积约7万km2。暴雨主要集中在12日和13日两天,暴雨强度大,范围广。长江干流宜宾—寸滩区间北岸各大支流岷江、沱江、嘉陵江都发生了大洪水,干流寸滩水文站出现了洪峰流量为85700m3/s的特大洪水。因寸滩—宜昌区间没有发生暴雨,洪水下泄受河槽调蓄,流量沿程削减,至宜昌洪峰减为70800m3/s。“81.7”洪水给四川省带来了极为严重的灾害。
9.1983年大水 1983年汉江夏秋两季都发生了特大洪水。8月初,汉江安康水文站发生百年一遇洪水, 最高 水位超过安康城墙1~2m。秋季洪水出现在10月上旬,丹江口水库入库洪峰流量34200m3/s,仅次于1935年的50000m3/s,为近50余年的第二位洪水。为保证汉江下游两岸的安全,除启用杜家台分洪工程外,还先后运用了邓家湖、小江湖民垸分洪。
10.1991年大水 该年江淮入梅早,雨势猛,历时长,范围大,致使太湖出现了有实测记录以来的最高水位4.79m;长江支流的滁河、澧水、乌江上的部分支流和湖北的一些河流相继发生了建国以来的最大洪水。1991年长江洪水属于区域型洪水。
11.1995年大水 该年汛期江南北部降雨偏多,暴雨频繁,长江中下游洞庭湖水系的资水和沅江发生了大洪水;鄱阳湖水系的乐安河、信江、修水和赣江发生了大洪水或较大洪水。长江中下游干流九江和大通水文站分别出现了1949年以来的第一和第二高水位。该年长江洪水属于中游来水型洪水。
12.1996年大水 该年长江洪水属于中游来水型的洪水,主要由梅雨暴雨造成。洞庭湖水系的资水和沅江分别出现30年一遇大洪水,长江中游干流发生了建国以来的第二位大洪水,干流监利至螺山河段洪水位超过历年最高水位记录,汉口和黄石水文(位)站最高水位居历史第二位。汉江下游出现少有的高水位。
二、与1954年洪水比较
1954年雨带长期徘徊在江淮流域,持续时间长,降雨强度大,笼罩面积广,长江干支流洪水遭遇。长江上游、洞庭湖水系连续发生大水,汉江、鄱阳湖亦发生较大洪水,宜昌站出现4 次连续洪水,最大洪峰流量达66800m3/s,30天、60天洪量分别为1386亿m3、2248亿m3,均为有实测记录以来之首位。汉口水位达到29.73m,洪峰流量为76100m3/s,30天 、60天实测洪量分别为1730亿m3、3220亿m3,均为有实测记录的首位。1954年曾三次向 荆江分洪区分洪,沿江分洪溃口水量达1023亿m3,沙市水位达44.67m。1954年长江洪水属于全流域型洪水。 长江1954年洪水是有实测记录以来的最大洪水,而由于1998年与1954年长江洪水同属于全流域型洪水,且中下游的防洪多以1954年洪水为参照。因此特选取1954年洪水与1998年洪水从 实况洪水和还原洪水两方面对其进行综合比较。
(一)实况洪水比较 1.降雨比较 前期雨情:1954年主汛期前雨情表现为1~3月长江中下游降雨偏多,4~5月降雨异常偏多。而1998年表现在1~3月长江中下游降雨异常偏多,而4~5月长江上游降雨偏多。具体数据参见表2-11。
表 2-11 1954年、1998年4~9月长江上游总降雨量对照 单位:mm
年份 项目 4月 5月 6月 7月 8月 9月 6~8月 4~9月 1954 面雨量 72 124 171 254 223 124 649 970 1998 71 105 183 246 248 85 677 938 1954 距平 (%) +33.3 +25.3 +14.8 +40.3 +41.1 -0.8 +33.0 +26.0 1998 +31.5 +6.1 +22.8 +35.9 +57.0 -32.6 +38.7 +22.5
长江中下游梅雨:1954年梅雨期6月12日~7月31日,其前还有一段早梅雨,时间为5月16~25日;1998年梅雨为两段,即6月11日~7月3日、7月16~31日。1954年梅雨期比历年均值偏长近1个月,1998年梅雨期比历年均值偏长近20天,皆为明显 偏长年份。1954年梅雨量与1998年梅雨量均为显著偏多年份,1954年梅雨量更为甚之。1998 年梅雨雨带位置较1954年明显偏南,入、出梅时间基本相同。 汛期降雨:就6~8月总降雨量而言,1998年全流域面平均雨量为670mm,较常年偏多37.5%;1954年为706mm,偏多44.1%。因此,这三个月全流域总雨量1998年比1954年少36mm,居有实测降雨资料的第二位。但就流域降雨的地区分布来说,上游地区6~8月总雨量1998年为677mm,比1954年的649mm多28mm;而中下游地区1998年为661mm,比1954年的775mm少114mm。对10 个分区的降雨情况,中下游的5个区1954年都比1998年多 ,特别是中游干流和下游干流两区偏多最为突出,它在实质上反映两年梅雨期降雨量和多雨带位置的差别,即1954年梅雨期(50天)降雨总量多于1998年(梅雨期为38天),多雨带偏北约2个纬距。从各月的降雨情况看,1998年洞庭湖、鄱阳湖水系6月、7月、8月降雨量分别约为400mm、250mm和80mm,各月降雨量与1954年接近;长江中下游干流区1998年6月、7月、8月降雨量分别约为260mm、300mm和170mm,而1954年各月降雨量分别约为400mm、460mm和120mm,两年相差甚远。 宜昌以上流域总计,1998年4~9月总降雨量比1954年略少,但6~8月则略多,两年6~8月降雨距平皆为偏多约3成(见表2-11)。 综合以上分析,1954年中下游地区雨季比1998年开始早,降雨持续时间更长;而上游地区的雨季1998年比1954年来得早,1998年上游地区雨量接近于1954年。6~8月全流域总雨量是1954年大于1998年。
2.洪水比较 干流主要控制站最高水位和最大流量 :1998年长江中下游干流枝城—螺山、武穴—九江河段各站水位均创造了历史最高记录,汉口—黄石、安庆—大通河段各站及南京站水位仅低于1954年,居历史记录第二位。选择长江干流8个主要控制站,将1998年与1954年最高水位和最大流量对比地列入表2-12中。
表2-12 长江干流控制站1998年与1954年最高水位和最大流量对照表
对比可见,1998年最高水位在枝城、沙市、监利、螺山、九江五个水文站高于1954年,其余三个水文站低于1954年。1998年最大流量沙市、监利、九江三个水文站大于1954年,其余五 站小于1954年,原因是1954年荆江分洪区三次分洪而1998年未实施分洪。长江中下游主要控制站1998年与1954年水位(流量)过程线对比见图2-8。
图 2-8 长江中下游干流主要控制站1998年与1954年水位(流量)过程线对比
主要支流最大洪峰流量:1998年长江主要支流的年最大流量与1954年对照的数据参见表2-13。从19个重要支流控制站最大流量比较,1998年大于1954年的共14站,而小于者仅5站,即多数站1998年支流最大洪峰超过1954年。这从一个侧面反映出支流经过治理,支流下游洪水泛滥已大为减少。
表2-13 长江主要支流控制站1998年和1954年最大流量对照表
表2-14 长江干支流主要站1998年与1954年4~9月径流总量比较表 单位:亿m3
高水位持续时间比较:1998年长江中下游干流宜昌至大通包 括两湖出口的控制站中,超过警戒水位时间为44~94天,其中监利以下超过警戒水位时间均超过80天,宜昌—螺山河段高水位的持续时间超过1954年,其中沙市超过警戒水位时间长达57天,而1954年超过同样警戒水位仅为34天;汉口以下河段高水位持续时间则短于1954年,其中汉口超过警戒水位时间84天,而1954年则长达100天(见表2-12)。 主要控制站径流量比较:从干支流6个主要控制站汛期(4~9月)径流总量来比较(表2-14),除大通、湖口两个水文站4月、宜昌水文站7月、8月份 和螺山、湖 口水文站9月份径流总量1998年超过1954年外,其余均小于1954年。其中螺山水文站8月、汉口水文站7月、8月由于分洪溃口影响,1954年断面当月出流水量略小于1998年。 从宜昌、汉口、大通三个水文站4~9月径流总量地区组成分析看:1998年和1954年宜昌4~9月来水径流组成对比列入表2-15中。从表2-15可见,宜昌4~9月 来水径流总量1998年略小于1954年;若比较7月、8月总量,则1998年又略大于1954年。从总体上看,这两年之间水量相当接近。从径流组成看,1998年屏山以上和区间来水比例偏大,而1954年岷江高场和乌江武隆来水比例偏大。
表2-15 1998年与1954年4~9月宜昌总径流组成对照表
项 目 长江屏山 岷江高场 嘉陵江北碚 乌江武隆 屏—宜区间 长江宜昌
4~9月 1998年 水 量(亿m3) 1523.7 623.1 972.1 633.3 469.0 4221.2 占宜昌的百分比(%) 36.1 14.8 23.0 15.0 11.1 100.0 1954年 水 量(亿m3) 1334.2 838.7 903.3 553.3 630.6 4361.3 占宜昌的百分比(%) 31.3 19.7 21.2 13.0 14.8 100.0
汉口站以上1998年和1954年4~9月总径流组成对比列入表2-16中。从表2-16可见,汉口4~9月来水总量1998年小于1954年;从径流组成看,1954年汉江的比例显著偏大,而1998年宜昌来水比例明显偏大。
表2-16 1998年和1954年4~9月汉口径流组成对照表
项 目 长江宜昌 清江长阳 洞庭湖四水 汉江沙洋 区 间 长江汉口
4~9月 1998年 水 量(亿m3) 4221.2 147.5 425.4 1526.6 338.7 6659.4 占汉口的百分比(%) 63.4 2.2 6.4 22.9 5.1 100.0 1954年 水 量(亿m3) 4361.3 168.0 403.0 2137.0 525.0 7200.4 占汉口的百分比(%) 57.5 2.2 5.3 28.1 6.9 100.0
注:表中沙洋1998年各月的水量均系报汛资料统计。
大通以上1998年与1954年4~9月总径流组成对比列入表2-17中。由表2-17 可知:大通4~9月来水总量1998年远小于1954年;从径流组成看,1954年汉口至大通区间和鄱阳湖五河来水比例偏大,1998年则汉口以上来水比例偏大。
表 2-17 1998年和1954年4~9月大通径流组成对照表
项 目 汉 口 鄱阳湖五湖 汉口—大通区间 大通
4~9月 1998年 水 量(亿m3) 6659.4 1182.5 576.9 8418.8 占大通的百分比(%) 79.1 14.0 6.9 100.0 1954年 水 量(亿m3) 7200.4 1593.0 1164.0 9456.0 占大通的百分比(%) 72.3 16.0 11.7 100.0
注:表中鄱阳湖五河1998年各月水量均系由报汛资料统计。
时段洪量比较:1998年洪水和1954年洪水同为全流域型洪水。但受多种因素影响,两年洪水又各具特点。干流宜昌、螺山、汉口、大通四个水文站时段洪量及螺山、汉口、大通总入流时段洪量比较如表2-18所示。
表2-18 1998年、1954年宜昌、螺山、汉口、大通时段洪量对照表
站 名 30天洪量(亿m3) 60天洪量(亿m3) 1998年 1954年 1998年 1954年 宜 昌 实 测 1379.0 1386.0 2545.0 2448.0 螺 山 总入流 1747.1 1971.0 3301.8 3485.2 实 测 1603.0 1744.0 3089.0 3100.0 汉 口 总入流 1884.8 2182.0 3536.3 3830.0 实 测 1754.0 1730.0 3365.0 3220.0 大 通 总入流 2193.1 2576.4 4174.5 4899.5 实 测 2026.6 2193.9 3950.5 4210.3
从表2-18比较结果看,就最大30天、60天洪量比较而言:宜昌实测最大30天洪量两年份相 当,1998年仅比1954年小0.5%,少7亿m3;最大60天洪量1998年2545亿m3,比1954年多4.0%,多97亿m3。30天洪量占60天洪量比例1998年为54.2%,与1954年的56.6%相当。 螺山水文站实测最大30天、60天洪量1998年分别为1603亿m3和3089亿m3,与1954年比较,30天洪量小8.1%,差141.0亿m3;60天洪量相当,仅小0.35%;总入流最大30天、60天洪 量1998年分别为1747.1亿m3和3301.8亿m3,分别比1954年小11.4%和5.3%,分别少2 24亿m3、183亿m3。螺山水文站实测和总入流30天洪量占60天洪量比例1998年分别为51.9% 和52.9%,均小于1954年的比例(56.3%、56.6%)。表明螺山水文站1954年洪水洪量比1998年集中,突出反映1998年洪水干流上游峰多量大、持续时间长的特性。 汉口水文站实测最大30天、60天洪量1998年分别为1754亿m3和3365亿m3,分别比1954年大1.4%和4.5%,多24亿m3、145亿m3;总入流最大30天、60天洪量1998年分别为1884.8亿m3和3536.3亿m3,分别比1954年小13.6%和7.7%,差297.2亿m3和293.7亿m3 。汉口水文站1998年实测时段洪量大于1954年,而总入流时段洪量又小于1954年,说明1954年分洪溃口影响比1998年明显。 大通水文站实测最大30天、60天洪量1998年分别为2026.6亿m3和3950.5亿m3,比1954年的2193.9亿m3和4210.3亿m3小7.6%和6.2%;总入流最大30天、60天洪量1998年为2193.1亿m3和4174.5亿m3,比1954年的2576.4亿m3和4899.5亿m3分别小14.9%和14.8%。 总之,1998年洪水宜昌以上与1954年相当或稍大,宜昌以下则普遍小于1954年。实测时段洪 量比较,由于1954年分洪溃口影响远大于1998年,因此螺山至大通两年份比较,螺山和大通 1954年大于1998年,而汉口则1998年大于1954年;总入流时段洪量比较,则规律比较明显, 逾往下游,1954年洪水逾大于1998年洪水。 洞庭湖、鄱阳湖来水量比较:1998年主汛期,洞庭湖的入湖水量明显少于1954年,而鄱阳湖入湖水量比1954年偏多。1998年6~8月,洞庭湖入湖总水量2113亿m3,比1954年(2936亿m3)偏少823亿m3;鄱阳湖入湖总水量1082亿m3,比1954年(954亿m3)偏多128亿m3。 鄱阳湖最大30天入湖总水量537亿m3,比1954年(413亿m3)多124亿m3,偏多30%,成为鄱阳湖最大30天入湖水量之最。 洞庭湖最大30天入湖总水量787亿m3,比1954年(1133亿m3)少346亿m3,偏少30%。
(二)还原洪水比较
推求不分洪、不溃口情况下的洪水位较为复杂和困难,现根据洪水入流过程、假定江河无溃决、漫溢,采用经实测洪水验证符合江湖特性的洪水演进模型,进行理想的洪水演进计算,求出相应的最高水位。长江水利委员会曾以1972年的江、湖、河道状况为统一基础,按上述还原原则对1954年洪水进行了还原计算。在不考虑丹江口水库蓄洪作用时,沙市、城陵矶(莲花塘)、汉口理想水位分别为:46.90m、37.62m、31.92m。 1998年长江上游来水与1954年大体相当,洞庭湖、鄱阳湖及中下游支流来水量均小于1954年,但中下游干流水位大部分远高于1954年。由于与1954年相比,湖阳泊调蓄能力、江湖关系及各种人类活动影响作用都有较大差异,且两年分洪溃口情况也大不相同。为此,特将1954年、1998年洪水进行还原计算,在同一基础上进行对比分析。
1.1954年洪水还原到当年条件 1954年分洪溃口量达1023亿m3,其中螺山以上分洪量约700亿m3;荆江分洪工程三次运用,降低沙市洪峰水位约0.96m;汉江下游亦出现大量漫溃。考虑汉江还原水位的顶托作用,1954年螺山还原水位约为35.85~36.05m,汉口水位为31.60~31.90m,沙市还原水位约为46.00m左右。
2.1954年、1998年来水还原到1998年条件 不分洪溃口、无水库,但考虑当前江河湖泊槽蓄现状,采用近年槽蓄曲线和1998年正常水位 流量关系,运用大湖演算方法可得出1954年、1998年总来水时螺山水文站的还原水位。并对清江、资水、沅江、陆水及汉江来水进行了水库还原处理。运用水力学模型计算时,上边界条件为经过还原的来水过程,下边界条件为大通水文站正常水位流量关系。在考虑汉江还原水位顶托的情况下,对于1954年来水,沙市、螺山、汉口水文站还原 水位 分别为46.10~46.30m、37.00~37.20m、31.80~32.10m;对于1998年来水,沙市、 螺山、汉口水文站还原水位分别为45.60~45.80m、35.40~35.60m、30.00~30.30m。还原成果列入表2-19。
表 2-19 长江中下游主要控制站洪水还原成果表
据以上初步分析可知:1954年、1998年洪水若全部还原到1998年条件下(不分洪溃口、水库不拦蓄洪水),两年最高还原洪水位相比:1954年在沙市、螺山、汉口水文站水位将分别高出1998年0.5m、1.5m和1.8m左右;1954年还原到当年的水位也高于1998年还原水位。
第六节 结 语
长江为雨洪河流,洪水主要由降雨形成。长江历史上,区域型洪水常见,全流域型洪水较稀遇。1998年长江洪水是20世纪以来仅次于1954年的一次全流域型洪水。洪水发生之早、来势之猛、水量之大、水位之高、持续时间之长,为历史罕见。 1998年,长江宜昌水文站最大60天洪量、6~8月径流总量均超过1954年,宜昌最大30天洪量与1954年相当;螺山水文站以上总入流、汉口水文站以上总入流最大30天、最大60天洪量均小于1954年。1998年宜昌洪峰流量重现期小于10年,最大30天洪量重现期近100年,最大60天洪量重现期 超过100年;螺山、汉口总入流最大30天洪量重现期均为30年左右,最大60天洪量的重现期 为50年左右。就总体而言,长江1998年洪水小于1954年洪水。
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