基于多源数据的2020 年巢湖流域防洪情况分析

王昆仑 吴彦衡 黄祚继，3

（1.安徽省大禹水利科技有限公司，安徽 合肥 230088；2.四创电子股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院，安徽 合肥 230088）

巢湖流域主体处于安徽省中部，位于长江中下游 左岸。流域水系主要支流发源于大别山区，自西向东流注，经巢湖，由裕溪河（及裕溪河支流牛屯河）进入长江［1］。自2020 年7 月7 日起，巢湖的长江铜陵、芜湖、马鞍山段沿江多处区域被水淹没，局部地区水位超保证水位；青弋江多处水位超警戒水位；合肥南部巢湖区域水位基本正常，兆河、新河超警戒水位，黄陂湖水面面积明显扩大，水位超警戒水位。此次灾情特点：ⓐ入梅时间早，梅雨期为省内历史第一长：2020 年全省6 月2 日入梅，较常年提早14 天；8 月1 日出梅，梅雨期60 天；ⓑ累计雨量大，降水总量为历史第一多：全省梅雨期平均降水量为856mm，是常年同期（401mm）的2.1 倍，为历史同期最多；ⓒ雨带南北摆动，强降雨范围为历史第一广：梅雨期雨带在全省境内南北摆动，出现10 次强降水过程。

本文结合“2020 年安徽省洪涝灾害调查评估”项目任务的需要而开展，能够为洪涝灾害评估、灾后重建提供及时、准确的科学指导。

1 近30 年巢湖流域雨、水情对比研究

1.1 雨情对比

2020 年巢湖流域梅雨期（6 月10 日—7 月31 日）平均降水量为949mm，是常年同期（326mm）的近3倍，为1961年以来同期最多，见图1。其中庐江（1318mm）、无为（998mm）、舒城（913mm）、合肥（895mm）、肥东（869mm）、肥西（804mm）6个站降水量为1961年以来同期最多，巢湖（881mm）、含 山（769mm）为历史第二位。巢湖流域于1991 年、2016 年和2020 年出现了较严重的暴雨洪涝灾害。统计典型年巢湖流域8 个国家气象站（市县）汛期（5—9 月）降水可知：从累计雨量来看，1991 年最多，达1334mm，其次是2020 年，为1245mm；最大日降水量2016 年最大（7 月1 日巢湖，291mm）；累计暴雨及大暴雨量1991 年最多。总体分析，2020 年汛期巢湖流域降水极端性不及1991 年，为近30 年来第二，见图2。

图1 2020 年6 月10 日—7 月31 日巢湖流域主要分区累计面雨量（单位：mm）

图2 1961—2020 年6 月10 日—7 月31 日巢湖流域降水量历年变化情况

1.2 水情对比

2020 年巢湖流域湖区忠庙站水位13.43m，超过1991 年最高洪水位12.80m，为建站以来最大值，见表1。湖区外，西河、兆河、永安河、裕溪河、牛屯河、杭埠河、丰乐河、派河、白石天河、柘皋河、南淝河等支流发生超警戒水位、超保证水位洪水。除西河缺口站、无为站仅次于1954 年历史最高水位外，其余各支流均位于有资料以来第一位。流域内各闸站均全力向长江抢排洪水，为分蓄洪水，启用了东大圩行蓄洪区，蓄洪2.61亿m3。流域内大房郢水库为建库以来最高水位，龙河口水库、董铺水库接近建库以来最高水位。根据《自然灾害情况统计调查制度》规定，综合雨情、汛期、灾情等因素研判，巢湖流域此次受灾最为严重。1991 年洪水巢湖最高水位12.80m；2016 年洪水巢湖最高水位12.77m；2020 年洪水巢湖最高水位13.43m。2020 年巢湖洪水就长时段面雨量而言，总体排第三位；就湖区水位而言，湖区代表站忠庙站最高水位13.43m，远高于1991 年最高水位，见图3。2020 年洪水同时遭遇长江干流洪水，干流芜湖段水位仅次于1954 年最高水位，造成流域排洪能力减弱。

图3 巢湖（忠庙站）典型年汛期水文对比

表1 2020 年巢湖洪水特征统计情况

2 多元遥感跟踪监测分析

雷达卫星（哨兵系列）具有全天候监测能力，并具有较大像幅，一次成像可以覆盖几十到几百公里范围，分辨率为3～15m［2］。同时雷达数据具有受天气影响小、成像范围大的特点［3］，可在突发灾害且受天气影响无法进行多光谱监测时进行应急监测［4-6］。2020 年6月21 日—8 月17 日，采用高分卫星、雷达卫星等多颗卫星，对巢湖流域重点时段实施跟踪精细化监测，见图4。必要时采用野外无人机勘察作业进行补充，获取汛期灾情监测一手资料。

图4 巢湖流域部分重点时段监测图

监测结果表明巢湖流域7 月30 日水域面积最大，达到1367km2，8 月5 日减少约131km2，减小范围主要出现在庐江县北部和东部局部区域以及无为市西部。巢湖流域受淹面积591km2，庐江县、巢湖市、肥东县、肥西县水体面积分别增加197.7km2、61.5km2、47.9km2、28.3km2，分别占国土面积的8.6%、3.8%、2.2%、1.3%。其中十八联圩、东大圩等地相继蓄洪，受淹农田面积分别为25.07km2、43.33km2。裕溪河、柘皋河、白石天河、兆河、蒋口河、丰乐河以及西河等流域出现大量新增水体。其中，白石天河流域、兆河流域、西河流域水体面积分别增加87.3km2、81.4km2、75.2km2。

3 工程调度情况

3.1 基本情况

巢湖流域总面积13486km2（防洪规划），巢湖闸上集水面积9153km2，巢湖闸下集水面积4333km2［7］。水库236 座，其中大型水库3 座，分别为龙河口、董铺、大房郢水库；中型水库有8 座，分别为下汤、张院、磨墩、大官塘、蔡塘、张桥、众兴、和平水库。流域内现有巢湖闸、裕溪闸、新桥闸、铜城闸4 座大型水闸，是巢湖流域排洪入江通道裕溪河、牛屯河上进出口控制性工程；中型水闸27 座。其中东大圩蓄洪闸为西河流域白湖农场东大圩蓄洪区分洪控制闸。

3.2 调度情况

根据调度权限和防御洪水方案，适时调度防洪工程，运用行蓄洪区、分洪河道分洪削峰，调度水库拦洪错峰，确保防洪安全［8-9］。采用“上拦、下排、边分、固堤”方式对巢湖进行防汛。ⓐ“上拦”，7 月22 日起龙河口水库停止泄洪，7 月26 日董铺水库、大房郢水库停止泄洪；ⓑ“下排”，持续关注长江水位变化，调度巢湖闸、兆河闸、凤凰颈站等，开启铜城闸，争取牛屯河泄洪；ⓒ“边分”，累计主动启用或漫破圩口186 个，其中万亩以下圩口177 个，万亩以上圩口9 个，蓄洪18.4亿m3，相当于1 个常年巢湖水量、近6 个濛洼蓄水量、近127 个西湖水量；ⓓ“固堤”，截至8 月5 日20 时，累计发生险情317 处（堤防314 处、水库3 处），其中310处得到有效处置，加固巢湖堤防135km，其中加筑子堤45.2km。

4 不足与建议

4.1 不足

a.跨流域、多部门融合发展亟待加强。中小河流洪水、山洪、地质灾害与决策指挥需求差距较大，且多部门联动支撑力不足，难以实现深度融合。

b.监测预报的精准度有待提高。2020 年安徽长江、淮河、巢湖流域隐患齐现、三线作战，使得监测预报重要性更加凸显，流域气象、水利、地质监测很难满足全省精细化服务需求。

c.水利工程调度数据耦合仍需加强。当前洪水预报和水库、水闸等控制性水利工程调度尚未深度耦合，不利于把握流域性洪水规律和发挥防洪效益。

4.2 建议

a.提升汛期灾害监测能力。强化应急、气象、水利、自然资源等部门的沟通配合，建立健全高效的协调联动机制，统筹考虑雨水情和地质灾害监测站点的建设、运行和维护。

b.加强防灾信息化建设。加快汛期自动监测预警、洪水预报、山洪灾害防御信息化建设，努力实现“一网知全域、一键指挥联动”。

c.系统规划薄弱环节水利建设。在流域规划基础上，编制全省新建水库规划，提高区域防洪、水资源配置能力；谋划推动重点涝区排涝能力建设、工程建设，实现流域排涝畅通。

5 结语

汛期灾情分析是水利信息化和现代化的要求，同时是水利部“强监管、补短板”的重要手段。根据巢湖流域近30 年来的气象数据、水文数据、重点时段多元遥感卫星数据，对比分析了雨水情变化，通过对2020年巢湖流域防洪情况进行分析，突出了科学使用多渠道预报系统进行精准“数字化”防洪的重要性。今后需要更进一步完善汛期灾情监测响应机制、标准化洪灾淹没面积提取方法流程，以提高洪灾灾情的监测响应速度，进而实现流域水资源日常监管和突发灾害应急监测，将洪水灾害引发的人身财产损失降到最低。