2010年与1998年长江流域洪水对比分析

邹红梅 陈新国

(长江水利委员会水文局,湖北 武汉 430010)

2010年,赣江、抚河、信江、渠江、嘉陵江上游干流、汉江支流发生超过历史记录的大洪水,长江上游干流出现了1987年以来的最大洪峰流量,三峡水库、汉江安康水库发生了建库以来的最大入库洪水,丹江口水库出现了建库以来第二大入库洪水。在三峡水库、丹江口水库削峰拦蓄作用下,避免了长江上游与中下游、长江干流与汉江来水恶劣遭遇,有效减轻了长江及汉江中下游防洪压力,中下游干流部分站点水位仅超过警戒,且总体超警历时不长,汉江仙桃以下河段超过警戒水位,其中汉川超过保证水位。

1 雨情比较

1998年长江流域集中降雨分为以下 4个阶段:6月中、下旬中下游第1度梅雨;7月上、中旬上游第1段集中降雨;7月中、下旬中下游第2度梅雨;8月上游第2段集中降雨。2010年长江流域集中降雨阶段为:6月中、下旬两湖水系;7月中旬长江中下游;7月中旬至 8月下旬嘉岷流域及汉江上中游出现两次集中降雨过程。1998年与2010年长江上游、中下游均出现集中性降雨,但1998年7月中旬前在长江中下游和上游已分别发生了一段集中性降雨,7月中下旬又转到长江中下游地区维持,降雨带转移方向与流域汇流路径相重叠,致使中下游干流水位长时间超保证水位。

1998年主汛期 6～8月长江流域平均降雨量670mm,2010年主汛期平均降雨量535 mm,少于1998年;1998年长江上游及中下游降雨量均超过2010年。分期来看,1998年长江流域降雨枯期、汛期均偏多,主汛期偏多更甚,秋汛期明显偏枯。2010年长江流域降雨枯期偏少,汛期偏多,秋汛期降雨基本正常。

总体而言,2010年与1998年汛前及汛中期间,长江中下游地区的降雨均较多年同期偏多,但2010年降雨偏多幅度不及1998年。2010年前期1～6月长江上游降雨偏少,其中1～2月云南、贵州等部分地区发生了百年一遇的干旱,而1998年前期长江上游降雨偏多。

2 水情比较

2.1 水情发展过程比较

1998年洪水主要发展过程如下:1～3月中下游干流及洞庭湖、鄱阳湖出现了枯季不枯的高水位,抬高了中下游的江湖底水;4～5月中下游地区月平均水位在多年同期均值之上;6月长江流域进入主汛期,长江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又开始迅猛上涨,从主要洪水来源观察,形成了先下游、后中游、再上游轮番涨水的几个阶段。

2010年,1～3月中下游水位也高于多年同期,但偏高幅度远不及1998年;4～5月,“两湖”水系出现明显涨水,在“两湖”来水不断增加的情况下,中下游干流螺山以下江段水位持续上涨。2010年前期两湖水系发生较大洪水,与1998年前期较为相似。6月,“两湖”水系出现洪峰水位超历史、超保证、洪峰流量超历史最大的大洪水过程。7月,在长江上游嘉陵江渠江全线超历史、上游干流发生超保证洪水、汉江上中游出现超历史洪水的共同作用下,中下游干流水位快速上涨,多站出现超警戒水位。从主要洪水来源观察,2010年洪水主要经历先两湖、后上游干支流及汉江合力来水的两个阶段。2010年中下游干流各站均在7月份出现最高水位,8月初开始持续退水,与之相比较,1998年7～9月初出现持续高水位,8月份以后的洪水过程2010年与1998年迥然不同,仅1～7月份的洪水过程存在一定相似性。

2.2 来水量比较

1～5月,2010年和1998年长江上游控制站宜昌站来水量(已还原三峡水库补水影响)较多年同期均偏少1成左右,偏少程度基本相当;中游控制站汉口站2010年来水量偏多1成,1998年偏多近 3成;下游控制站大通站2010年来水量偏多2成,1998年偏多近5成。6～8月,长江上游控制站宜昌站来水量2010年与多年同期相当,但1998年偏多达5成;中下游控制站2010年和1998年来水均较多年同期偏多,其中汉口站2010年来水量偏多1成多,1998年偏多近5成,大通站2010年来水量偏多2成多,1998年偏多5成。

综上所述,长江上游控制站宜昌站2010年和1998年1～5月来水量较多年同期略偏少,6～8月来水量2010年与多年同期相当,但1998年较多年同期大幅偏多;长江中下游干流2010年和1998年1～8月来水量较多年同期均要偏多,但2010年来水量偏多程度不及1998年。

2.3 平均水位比较

长江上游宜昌站2010年1～9月中除7月份外,其他月份月平均水位均低于多年同期;1998年1～6月月平均水位低于多年同期,但7～9月月平均水位高于多年同期0.5～4.4 m。中下游城陵矶、汉口、湖口和大通站1998年和2010年1～9月期间的平均水位几乎均高于多年同期,且大部分月份1998年平均水位较2010年同期偏高 0.3～4.6m,但2010年5～6月期间(城陵矶为 4～6月)水位高于1998年同期0.5～1.4 m不等,特别是5月下旬至 6月上旬期间水位要明显高于1998年同期。

2.4 洪量比较

2010年长江上游及中下游干流控制站最大7,15,30d洪量均小于1998年。1998年寸滩、宜昌站30d洪量重现期分别为50,100a,2010年上游洪水属尖瘦型洪水过程,洪水涨落较陡,洪峰流量大但洪量不大,寸滩、宜昌站 3d洪量重现期约为 6,5 a;1998年汉口、大通站 30d洪量重现期均为 30a,2010年汉口、大通站 30d洪量重现期为 4,10a,低于1998年。洪量统计详见表1。

2.5 水情情势比较

从洪水特征值来看,1998年上游干流寸滩站年最大流量59200m3/s,约为2 a一遇,超50000m3/s量级洪水过程 4次;宜昌站连续出现了 8次大于50000m3/s以上的洪峰,年最大流量 63300m3/s,约为7a一遇。2010年寸滩站发生1987年以来最大洪水过程,年最大流量 64900m3/s,约为 6 a一遇,超50000m3/s量级洪水过程 3次;三峡水库入库流量两次超50000m3/s,最大入库流量70000m3/s,约为20a一遇(但天然情况下,演算至宜昌的洪峰流量为60200m3/s,约为5 a一遇),削峰调蓄后宜昌站最大流量 42000m3/s。2010年上游干流寸滩站高于1998年洪峰水位1.85m,但中下游洪峰水位总体上明显低于1998年,其中汉口、大通站洪峰水位分别为27.31,14.58 m,较1998年分别偏低2.12,1.74m。2010年中下游干流部分站点水位超警,总体超警历时不长,其中干流汉口、大通站超警天数分别为2,8 d;而1998年长江中下游河段全线超警,部分站点超保证,其中石首以下各站超警历时长达60d以上。

表1 主要控制站最大7,15,30d洪量统计

从洪水遭遇来看,1998年长江干支流洪峰频繁且遭遇恶劣,两湖洪水的遭遇,使长江中下游江槽洪水壅塞,后期上游来水又不断叠加在前期底水上,从而形成中下游洪峰流量不是特别大而水位却特高的现象。而2010年虽然长江干流大部分江段和多条重要支流发生了不同程度超警或以上的洪水,洪水发生范围广,但没有出现恶劣遭遇现象,特别是在三峡、丹江口水库拦洪运用情况下,沙市未出现超警水位,长江中下游监利、螺山、汉口、九江、大通河段只出现一般超警洪水。

综上所述,2010年洪水遭遇不及1998年洪水恶劣,虽上游干流寸滩、宜昌(三峡入库)洪峰流量高于1998年,但中下游洪峰水位、超警站点数量、超警历时、洪量均不及1998年。

3 洪水定性分析

2010年长江流域上游洪水未与中下游洪水明显遭遇,荆江河段沙市站水位未超警戒,监利以下干流多个站点出现超警洪水,但历时不长,其中汉口水位超26.3m的天数为24 d,小于45 d,不满足流域性洪水定义的量化标准;上游控制站寸滩洪峰流量64900m3/s,大于 61900m3/s,满足上游较大洪水量化指标定义标准;中下游汉口站洪峰水位27.31 m,高于27.06 m,满足区域性洪水量化指标中的中游较大洪水量化指标定义标准;下游大通站最大 30d入流洪量1915亿 m3,大于1798亿 m3,满足长江下游发生较大洪水量化指标定义标准。

综上所述,2010年洪水中,长江上、中、下游均发生较大洪水,但未满足流域性洪水的量化标准,因此可定义为“长江上中游区域性较大洪水”。

4 三峡水库、丹江口水库拦蓄作用

2010年7月中下旬,长江上游嘉陵江支流渠江,汉江支流丹江、白河、任河等多条河流发生超实测纪录洪水,长江、汉江上游干流接连出现两次大的洪水过程,长江三峡水库出现建库以来最大、汉江丹江口水库出现建库以来第二大入库洪峰;在三峡水库、丹江口水库拦洪运用情况下,长江中下游干流部分河段及汉江仙桃以下河段仍超过警戒水位,其中汉江下游汉川河段一度超过保证水位。在三峡水库、丹江口水库发挥显著拦洪作用情况下,2010年上游洪水未与中游洪水形成严重遭遇,长江中下游干流沙市以下江段仅出现一般超警洪水,减轻了汉江及干流中下游河段防洪压力,避免了荆江河段及汉江中下游沿岸生命财产损失、堤防险情出现。

4.1 三峡水库

2010年5～6月期间长江中下游干流水位出现高于1998年同期的现象,假设三峡工程不拦洪,长江上游的前期来水将提前遭遇两湖洪水,并抬高后期长江中下游干流洪水位,从而导致7月份长江上游的洪峰与之发生遭遇的恶劣情况发生。据还原计算,若三峡水库不拦蓄,坝址入库流量洪峰将达65000,52800m3/s,长江中下游干流将全线超警,形成仅次于1998年的严峻防洪形势:沙市最高水位将达44.8m,接近保证水位 45m,城陵矶将接近保证水位34.4m;汉口水位将达28.3 m,超警1 m;九江水位将达21.1 m,超警1.1 m;大通水位将达14.9 m,超警0.5 m。经过三峡水库拦洪削峰,长江宜昌 -沙市江段水位降低了2～3m左右,城陵矶 -汉口江段水位降低了1.1m左右,九江 -大通江段水位降低了0.3～0.5m左右,中下游的防洪压力得到极大缓解。

4.2 丹江口水库

7月中下旬,汉江也发生了两次洪水过程,丹江口水库入库流量分别为27500,34100m3/s,经科学调度后,最大出库流量为 6320m3/s,削减洪峰流量80%,调洪最高水位达到154.95m,两次洪水过程拦蓄水量近70亿 m3,在水库上游压力得到减缓的情况下,及时关闭两孔泄洪,避免了运用杜家台分蓄洪区,并缩短了高水位持续的时间。若丹江口水库不拦洪,汉江中下游防洪形势将不堪设想,除杜家台需要分洪外,中游民垸邓家湖、小江湖也将分洪,汉江中下游干流将全线达到保证水位,防洪形势较1998年严峻。在汉江出现大洪水期间,恰逢三峡水库出现70000m3/s的入库洪峰流量,若无丹江口水库拦蓄,汉江洪水与长江洪水发生遭遇,武汉段将遭受两江洪水夹击,汉口最高水位将抬高0.5m左右,这将明显增大长江干流汉口 -九江河段防洪压力。

5 结 语

2010年洪水与1998年洪水具有一定的相似性:长江支流多处出现超历史洪水;干流来水量较多年同期偏多;中下游干流水位高于多年同期;1～7月份中下游洪水过程较为接近;都分别在长江中下游和上游地区发生一段集中性强降雨过程,出现上下游洪水遭遇的情况。

同时,2010年洪水与1998年洪水也存在明显的差异:

(1)从洪水遭遇来看,1998年7月中旬前在长江中下游和上游已分别发生了一段集中性降雨,7月中下旬又转到长江中下游地区维持,致使中下游干流水位长时间超保证,出现上下游洪水遭遇,形成了先下游、后中游、再上游轮番涨水的几个阶段;而2010年洪水主要经历先两湖、后上游干支流及汉江合力来水的两个阶段,在三峡水库、丹江口水库拦蓄作用下,洪水遭遇不及1998年恶劣。若无三峡水库、丹江口水库拦蓄,2010年将出现上下游、干支流洪水恶劣遭遇,中下游干流出现仅次于1998年的严峻防洪形势,汉江中下游防洪形势较1998年严峻。

(2)从洪水特征值来看,2010年上游干流控制站洪峰流量高于1998年,但洪水陡涨陡落,峰高而量不大,最大7,15,30d洪量均小于1998年。中下游洪峰水位、超警站点数量、超警历时、最大7,15,30d洪量均不及1998年。

(3)从洪水定性来看,1998年洪水为全流域性大洪水;2010年洪水上游控制站寸滩洪峰流量64900m3/s、中下游汉口站洪峰水位27.31 m,下游大通站最大 30d入流洪量1915亿 m3,分别满足上、中、下游较大洪水量化指标定义标准,定义为长江上中游区域性较大洪水。