1951—2013 年长江中游荆江洪水变化趋势分析

王先堰

（湖北民族大学林学园艺学院，湖北恩施 445000）

1 引言

长江是我国最重要的河流之一，历史上曾多次发生洪水。荆江是长江中游受洪水灾害威胁比较显著的区域，防洪形势最为严峻。荆江也是长江流域的关键生态防洪区，不仅关系到农业、经济的发展和人民群众生命财产的安全，而且关系到长江生态的保护与发展。同时荆江作为中国长江经济带的重要组成部分和重要的生态、经济廊道，对中国社会和经济的发展起到巨大的作用，因此荆江亦成为长江流域的防洪重点。本研究以荆江长时间序列的洪水流量资料为基础资料，试图在时域上刻画荆江洪水的变化趋势特征和规律，以期为洪水的管理和科学利用提供参考依据。

2 研究区与方法

2.1 研究区概况

长江中游荆江自湖北枝城至湖南城陵矶，全长约337 km，藕池口以上为上荆江，以下为下荆江（图1）。上荆江长约172 km，为微弯分汊河型；下荆江长约165 km，直线距离仅有85 km，属于典型的蜿蜒弯曲河型，因河段极为弯曲、摆动，素有“九曲回肠”之称。荆江两岸河网交错，湖泊繁多，荆江分流绕过荆江河段，从松滋、太平、藕池“三口”分流至洞庭湖，在城陵矶附近汇入长江干流，江湖关系十分复杂［1］，加之河段水深流急、崩岸频繁［2］、故道密集，很久以前就流传着“万里长江，险在荆江”等民谣。同时受荆江裁弯影响，每到汛期，长江涨水下泄流量加大，水位降低，加之受城陵矶回水顶托影响，洪峰水位比沿岸地面高12～15 m，形成有名的悬河，水位流量关系极为复杂［3］。因此，荆江就成为长江中游受洪水灾害威胁比较显著的区域［4］。洪水灾害对国民经济的影响十分重大，了解洪水变化的规律与趋势也就有着重要的意义。长江中游是中国长江经济带的重要组成部分，是中国重要的生态、经济廊道，下荆江亦成为长江流域的关键生态防洪区。

图1 研究区示意图

2.2 数据来源与方法

在充分考虑荆江各水文站对长江中游荆江洪水时空变化代表性以及数据资料完整性的基础上，本研究选择了监利水文站来研究长江中游荆江洪水的时域变化趋势，洪水资料的选取主要依据本站实测1951—2013 年共63 年洪水水文要素摘录和年流量表资料，其中，1960—1965，1970—1974 年共11 年流量数据资料缺失，因此未包含其中。洪峰选样用年最大值法，即每年只选取一个最大瞬时洪峰流量为最大洪峰流量，作为计算样本。

3 结果与分析

3.1 最大洪峰日期分布及其年际变化

荆江监利站1951—2013 年共63 年间年最大洪峰日期均出现在6 月下旬—10 月上旬，集中期为7月上旬—9 月上旬，其中7 月中旬出现次数最多，为12 次，占比23.1%，其次是7 月上旬和下旬各8 次，各占比15.4%，6 月下旬和10 月上旬最少，各1 次（图2a）。历年最大洪峰日期有逐渐提前的趋势，最大洪峰日期平均时间为8 月3 日，20 世纪50，70 年代和21 世纪初期平均最大洪峰日期出现时间较晚，20 世纪60，80，90 年代和2010 年后平均最大洪峰日期出现时间较早。20 世纪50—70 年代最大洪峰日期波动幅度较大，20 世纪80 年代—21 世纪初期最大洪峰日期波动幅度趋于稳定，2010 年后最大洪峰日期波动幅度较小。历年最大洪峰日期最早为6月29 日，发生于1967 年，最晚为10 月6 日，发生于1975 年（图2b）。

图2 最大洪峰日期分布及年际变化

3.2 最大洪峰流量分布及其年际变化

荆江监利站1951—2013 年共63 年间年最大洪峰流量均出现在20 000～50 000 m3/s 流量段，主要集中在25 000～40 000 m3/s 流量段，其中，35 100～40 000 m3/s流量段出现次数最多，为16 次，占比30.8%；其次是25 100～30 000 m3/s 和30 100～35 000 m3/s 流量段，分别为11，15 次，各占比21.2%，28.8%，20 000～25 000 m3/s流量段最少，为2 次（图3a）。从整体上看，历年最大洪峰流量在时域上有逐渐上升的趋势，其中20 世纪50 年代以来至21 世纪前，最大洪峰流量持续增大，21 世纪初期开始，最大洪峰流量开始减小，平均值为34 125 m3/s。年代平均洪峰流量以20 世纪80 年代为拐点，出现了先增加后减少的趋势，其中，20 世纪80 年代平均最大洪峰流量最大，为39 320 m3/s；20 世纪50 年代平均最大洪峰流量最小为29 011 m3/s。20世纪50—70 年代最大洪峰流量波动幅度较小，20世纪80 年代后最大洪峰流量波动幅度较大（图3b）。历年最大洪峰流量系列变差系数Cv 值为0.17，可见洪峰年际变化不大。

图3 最大洪峰流量分布及年际变化

3.3 最大洪峰流量变化趋势分析

荆江监利站1951—2013 年63 年最大洪峰流量序列可分为如下几个时段：两个显著的枯水段为1951—1959 年和2006—2013 年，多为小洪水年群，2006 年是典型枯水年，最大洪峰流量为23 400 m3/s，发生于2006 年7 月11 日；一个显著的平水段为1960—1978 年；一个显著的丰水段为1979—2005年，多为大洪水年群，洪水出现频次增加，是大洪水多发期，交替出现个别小洪水年（图4）。监利站1951—2013 年63 年最大洪峰流量系列中历年最大洪峰流量为46 300 m3/s，发生于1998 年8 月17 日，模比系数为1.36，历年最小洪峰流量为22 800 m3/s，发生于2011 年8 月8 日，模比系数为0.67。最大洪峰流量为最小洪峰流量2 倍。

图4 最大洪峰流量模比系数差积曲线

4 结论

利用荆江监利站近63 年洪水水文要素摘录和年流量表资料，用年最大值法提取历年最大洪峰流量，统计并分析历年最大洪峰流量的变化特征，得到如下结论：

（1）依据荆江监利站63 年实测洪水资料分析，历年最大洪峰日期均出现在6 月下旬—10 月上旬，集中期为7 月上旬—9 月上旬，其中7 月中旬出现次数最多，为12 次，占比23.1%。历年最大洪峰日期整体有逐渐提前的趋势，波动幅度整体呈现出较大—稳定—较小的变化过程。

（2）历年最大洪峰流量均出现在20 000～50 000 m3/s流量段，主要集中在25 000～40 000 m3/s 流量段，其中，35 100～40 000 m3/s 流量段出现次数最多，为16次，占比30.8%。从整体上看，历年最大洪峰流量在时域上有逐渐上升的趋势，波动幅度整体呈现出较小—较大变化过程。历年最大洪峰流量系列变差系数Cv 值为0.17，可见洪峰年际变化不大。

（3）历年最大洪峰流量序列可分为如下几个时段：两个显著的枯水段为1951—1959 年和2006—2013 年，多为小洪水年群；一个显著的平水段为1960—1978 年；一个显著的丰水段为1979—2005年，多为大洪水年群，交替出现个别小洪水年。