1.水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学),湖北 武汉 430072
2.长江水利委员会 长江科学院,湖北 武汉 430015
3.西北大学城市与环境学院,陕西 西安 710127
作者简介 About authors
2020年长江上游和中下游先后发生特大洪水,其中干流编号洪水全部发生在上游,构成了长江流域洪水的主要部分。首先回顾2020年洪水及洪灾情况,然后根据历史上几次特大洪水过程和历年实测资料,分析长江上游洪水特征、洪灾类型及特点,最后提出新时代长江流域洪水整体防御战略及山洪灾害防治战术。研究表明:金沙江洪水是长江上游洪水基础部分,岷江、嘉陵江和干流区间是洪峰的主要来源,三者洪水遭遇是产生上游特大洪水的主因,上游洪水又是全流域特大洪水的基础和重要组成部分。目前造成洪灾死亡人数最多的是山洪以及山洪引起的地质灾害,财产损失最大的是中下游及湖泊地区。未来堤防仍然是防洪的基础,提高沿江城市防洪标准主要手段是控制性水库的联合优化调度,而减少洪涝灾害损失最有效的途径是给洪水以空间的自然解决方案等非工程措施。
关键词:2020洪水;长江上游;控制性水库;山洪灾害;防洪战略
In 2020, the upstream and mid-downstream of the Yangtze River experienced massive floods, with the major mainstream floods occurring in the upper Yangtze River. In this study, we first reviewed the floods and their related losses, and then analyzed the characteristics of flooding disasters in the upper Yangtze River based on several catastrophic floods in history. Finally, we proposed the integrated strategies for flood defense and the control tactics for flash floods in the Yangtze River Basin in the new era. Our results show that the floods in the Jinsha River underlay the floods in the upper Yangtze River, whereas the flood peaks were primarily attributed to the inflow from the Minjiang River, the Jialing River and the mainstream interval. The co-occurrence of floods in the aforementioned three tributaries led to the mega-floods in the upper Yangtze River, which formed the foundation and an important component of the basin-wide floods. At present, flash floods and accompanied geological disasters caused the largest number of deaths, and the biggest property losses occurred in the middle-lower reaches and the lake areas. In the future, the embankments will remain the basis of flood control. The main means to improve flood control standards of urbans long the river will rely on the joint optimal operation of reservoirs. In addition, the most effective way to reduce flood losses will be non-engineering measures such as natural solutions that give space to floods.
Keywords:The 2020 Yangtze River flood;The upper Yangtze River;Reservoirs;Flash flood disaster;Flood control strategies
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图1长江主要水系及水文站点分布
Fig.1Major tributaries and hydrological stations in the Yangtze River Basin
表12020年长江编号洪水情况
Table 1 Major floods of the Yangtze River in 2020
表2长江上游历史特大洪水
Table 2 Historical mega-floods in the upper Yangtze River
7 d:385亿m3
15 d:785亿m3
7 d:335亿m3
15 d:558亿m3
7 d:348亿m3
15 d:728亿m3
1954年7~9月亚欧分界乌拉尔山和鄂霍茨克海高空维持强大的阻塞高压,太平洋副高较常年偏南而持久,季风雨带长期徘徊在长江流域,4月鄱阳湖水系即出现大雨和暴雨,5~6月主要雨区依然在长江以南,7月雨区北移,中心在长江干流以北及淮河流域,8月主要雨区又转移到四川盆地、汉江流域。长江各时段洪量中,金沙江屏山站来水占宜昌水量比例始终位于第1位,占比为28.6%~31.0%,而岷江、嘉陵江洪峰流量不是很大,属于常遇洪水。以年最大30天洪量为指标,宜昌站约为80年一遇,中游城陵矶站约为180年一遇,汉口、湖口站约为200年一遇。洪灾损失主要发生在中下游的湖北、湖南、江西、安徽和江苏5省,有123个县市受灾,洪涝受灾农田面积317余万hm2,受灾人口1 888余万,中游干堤和汉江下游堤防溃口61处,扒口13处,支堤、民堤溃口无数。湖南洞庭湖区900多处圩垸溃决率达到70%。1954年洪水直接导致3万多人死亡,京广铁路100天不能正常运行,溃决、扒口总共分洪量达到1 023亿m³,是有实测资料以来全流域最大的洪水,1954年洪水是确定长江中下游堤防防洪标准和分蓄洪区划分的主要依据。
1998年受厄尔尼诺不利气候影响,6~8月长江中下游持续暴雨,7月和8月上游也出现暴雨。6~8月长江流域面平均降雨量为670 mm,比多年同期平均值偏多37.5%,仅比1954年同期少36 mm。宜昌站7~8月先后出现8次洪峰过程,其中金沙江、屏山—寸滩站区间和寸滩—宜昌站区间来水占宜昌水量比例较多年均值偏大,对形成全流域特大洪水贡献较大。1998年虽然洪水总规模小于1954年,但由于采取积极的抗旱抢险措施,当年堤防溃决主要在中下游的洲滩民垸,分蓄洪水量仅100余亿m3,再加上河湖槽蓄能力下降,中下游干流和湖泊及许多支流洪水位高于1954年,湖南、湖北、江西和安徽4省洪灾损失较大,共溃决堤垸总数975处,淹没耕地358.6万亩,受灾人口231.6万人,死亡3 000多人。
值得注意的是,随着金沙江及三峡等上游控制性梯级水库建成,金沙江控制站宜宾站和宜昌站洪水特性已经发生显著变化,不再具有天然洪水特点,必须进行还原计算,而且对于特定河段的洪峰过程也会产生重要影响。目前反映上游洪水特征的控制站已经从宜昌站上移到干流寸滩站和支流乌江武隆站,两站合计代表三峡水库入库流量。三峡水库汛期调控也会影响寸滩站流量过程,尤其当三峡水库为中下游调蓄洪水时,对寸滩站出流会产生顶托作用,会增加上游较大洪水出现的几率,给上游防洪防御带来新挑战。
图2长江上游主要防洪水库分布示意图
Fig.2Distribution of major flood control reservoirs in the upper Yangtze River
总之,从时间分配上,7月上游干支流水库共需要预留防洪库容340亿~360亿m3,其中金沙江干流石鼓—宜宾段梯级水库预留防洪库容223.9亿m3,雅砻江预留防洪库容50亿~60亿m3,岷江预留防洪库容30亿~40亿m3,嘉陵江预留防洪库容约25亿m3,乌江预留防洪库容11.66亿m3。8月初开始,逐步有限制地蓄水,到8月中下旬的后汛期,主要剩下三峡水库还留有较大防洪库容,其他水库基本不再承担防洪任务。
长江大洪水主要因不利气候环境及持续暴雨而形成,由于流域面积大、水系复杂,洪水组成也十分复杂,上游与中下游、干流与主要支流洪水遭遇在时间和空间上具有较大的不确定性。根据历史特大洪水及多年洪水统计分析,长江流域大洪水发生一般都是中下游先发生大洪水,然后上游再发生大洪水,上游与中下游洪水遭遇而发生。长江上游洪水是长江全流域洪水的基本部分,在上游洪水组成中,金沙江洪水又是最基础部分,岷江和嘉陵江构成上游大洪水的峰值部分,上游干流区间和乌江也是上游洪水重要组成部分。
未来防御全流域特大洪水,堤防及河湖槽蓄能力仍然是基础,控制性水库群联合调度是主要的调控手段,蓄滞洪区是保证重点城市和地区防洪安全的最后手段。上游洪水防御的重点地区是岷江和嘉陵江流域,两江洪水遭遇常引起上游发生大洪水。防御上游大洪水,城镇堤防也是基础,控制性水库是重要调控保障,遇特大洪水发生时,低于防洪标准的沿江地方要做好避险撤离的应急预案。山洪灾害的防治是未来防洪工作的重点,而防治的主要手段是非工程措施。
随着人类活动的影响和沿江岸线的开发和利用,长江上、中、下游和通江湖泊行洪能力和槽蓄能力均有所下降,清理河道“四乱”,保障河道畅通,留下更多的自然洲滩是一项十分重要、需要持续开展的工作,未来防洪工作的重点是不但要补齐防洪工程(如蓄滞洪区)建设短板,更重要的是要规范人类土地利用方式,给洪水以足够的空间,寻求自然解决方案,这才是保证长江流域防洪安全的根本之策。
Practice and refection on flood control and disaster mitigation in Changjiang River Basin in 2020[J]. Yangtze River, 2020,51(12):1-7.[马建华. 2020年长江流域防洪减灾工作实践及思考
Role of joint operation of water conservancy projects in Changjiang River Basin in 2020[J]. Yangtze River, 2020,51(12):8-14.[金兴平.水工程联合调度在2020年长江洪水防御中的作用
Yangtze River flood
从防御2020年长江洪水看新时代防洪战略
Integrated planning of the Yangtze River Basin(2012-2030)
长江流域综合规划(2012—2030)
Consideration and preliminary study on joint water storage and dispatching of reservoir group in upper reaches of Yangtze River
长江上游水库群联合蓄水调度初步研究与思考
Study and application of collaborative operation model of reservoir groups in upper reaches of Changjiang River for multi-regional flood control
面向多区域防洪的长江上游水库群协同调度模型
Analysis of flood composition in upper stream of Three Gorges Project
长江三峡以上洪水组成分析
Discussion on countermeasures against mountain torrents in the Yangtze River Basin
长江流域防御山洪灾害对策浅探
Comparative study of the hazard assessment of mountain torrent disasters in macro scale
大空间尺度山洪灾害危险评估的比较研究
The research and practice on key technology of flood forecasting
洪水预测预报关键建设研究雨实践
Discussion on non-engineering measures of mountain torrents disaster prevention
山洪灾害防御的非工程措施探讨
characteristics and strategy of flood control in China