2020年洞庭湖特大洪水分析

劉 海

(湖南省岳陽水文水資源勘測中心，湖南 岳陽 414000)

0 引 言

洞庭湖古稱云夢，為中國第二大淡水湖，湖盆周長為803.2 km，總?cè)莘e220億m3，包括178億m3的天然湖泊容積和42億m3河道容積。洞庭湖北邊通過藕池、松滋、太平、調(diào)弦(1958年堵口建閘)四口與長江相連，南邊承接著湘水、資水、沅水、澧水(簡稱“四水”)等湖南省內(nèi)主要水系，從岳陽市城陵磯口匯入長江。洞庭湖是長江流域具有強大蓄洪能力的重要調(diào)蓄湖泊，在長江流域防洪體系中有著不可替代的作用。

2020年6月下旬以來，受長江5次編號洪水及湖南省內(nèi)沅水、澧水來水共同影響，洞庭湖區(qū)防汛形勢嚴峻，洞庭湖區(qū)城陵磯站、營田站、湘陰站等重要控制站點長時間超警戒水位、超保證水位。2020年7月4日洞庭湖控制站城陵磯開始出現(xiàn)超警戒水位，直至9月2日退出警戒水位，歷時長達60 d，超警戒水位天數(shù)僅次于1998年的91 d，排在有實測歷史記錄以來第2位[1]。洞庭湖控制站城陵磯7月28日13：00達到洪峰水位34.74 m，超保證水位0.19 m，排在有實測歷史記錄以來第5位，為2000年以來第2位。汛情最嚴重時，湖區(qū)共有130個堤垸2 930 km堤段超警戒水位，256 km堤段超保證水位。為更好地應(yīng)對特大洪水災(zāi)害，降低洪澇損失，本文以洞庭湖2020年特大洪水為研究對象，分析其降雨情況、洪水過程、水利工程調(diào)度、防御體系等方面情況，旨在為洞庭湖區(qū)防汛抗洪提供參考。

1 雨洪過程

2020年降雨頻繁、總量偏多，時空分布不均，屬降水偏多年份，8月中旬主雨帶北抬后，長江上游的岷江、沱江、嘉陵江流域發(fā)生持續(xù)強降雨過程。在湖南省境內(nèi)大范圍、高強度暴雨影響下，受沅水、澧水來水及長江干流的5次編號洪水的來水疊加影響，使得7月份洞庭湖湖區(qū)整體水位偏高，湖區(qū)城陵磯(七里山)站、湘陰站、鹿角站等重要控制站點長時間出現(xiàn)超警戒水位、超保證水位。雨洪過程主要具有以下幾個方面的特點。

(1) 四水上游降雨量明顯偏多，雨強較大。2020年6～7月沅水、澧水來水量異常偏多，洪水過程頻繁，沅水干流下游9月發(fā)生同期最大洪水，桃源站2020年9月17日洪峰水位44.04 m，較歷史同期最高水位偏高1.25 m。2020年6～7月，沅水、澧水流域平均累計降雨量分別達668，848 mm，較歷年同期均值分別偏多約70%，90%。據(jù)統(tǒng)計，沅水干流控制站桃源站2020年6～7月來水量322億m3，較多年同期均值偏多近50%；澧水干流控制站石門站6～7月來水量102億m3，較多年同期均值偏多1倍。2020年汛期(4～9月)湖南省各流域雨量與歷年同期均值統(tǒng)計見表1。

表1 2020年汛期(4～9月)湖南省各流域雨量與歷年同期均值統(tǒng)計

(2) 洞庭湖入湖水量總體偏多，來水量集中。2020年4月1日至10月1日，藕池口、松滋口、太平口(簡稱“三口”)與四水合計來水總量1 972.7億m3，較歷年同期均值1 600.4億m3偏多23.3%。藕池口、松滋口、太平口來水總量大幅增加，達到709.2億m3[2]，較歷年同期均值433.9億m3偏多63.4%；四水合計來水總量1 263.5億m3，較歷年同期均值1 166.5億m3偏多8.3%，澧水、沅水、資水來水量分別偏多37.5%，32.0%，10.8%，湘江來水量偏少23.9%。6～8月份洞庭湖總?cè)肓? 534億m3，占汛期總?cè)肓鞯?4.5%。2020年藕池口、松滋口、太平口與四水流量過程見圖1。

圖1 2020年藕池口、松滋口、太平口與四水流量過程Fig.1 Processes of Ouchi，Songzi，Taiping outlets and Lishui，Yuanshui，Zishui and Xiangjiang River in 2020

(3) 長江干流來水突出，出湖頂托嚴重。2020年6月28日至9月1日最強雨洪過程期間，長江上游先后形成5次編號洪水，三峽水庫發(fā)生建庫以來最大入庫洪峰75 000 m3/s[3]和出現(xiàn)最高調(diào)洪水位167.65 m。6月28日至7月8日(7月5日白天除外)，7月16日至9月2日三峽水庫出庫流量均維持在30 000 m3/s以上；7月21～25日，7月28～30日，8月13～26日三峽水庫出庫流量均維持在40 000 m3/s以上，持續(xù)時間長達22 d。

長江來水通過藕池、松滋、太平口三口匯入洞庭湖，增加洞庭湖入湖水量。據(jù)統(tǒng)計，2020年6月28日08：00至9月2日08：00，藕池、松滋、太平口入湖總水量503.2億m3，較歷年同期均值261.7億m3偏多92.3%。同時，長江干流中下游也發(fā)生了大洪水。漢口站洪峰水位達28.77 m(7月12日)，超過了2016年的28.37 m，低于1998年的29.43 m，列歷史第4位。鄱陽湖、修河發(fā)生超1998年洪水[4]，長江干流監(jiān)利、蓮花塘、螺山、漢口4站超警戒水位。長江干流城陵磯以下河段發(fā)生的大洪水對洞庭湖湖口形成頂托，減緩了洞庭湖洪水出湖速度，使洞庭湖形成上壓、下頂之勢，洪不宣泄不暢，造成洞庭湖水位持續(xù)上漲、居高不下。2020年長江洪水特征值見圖2。

圖2 2020年長江洪水特征值Fig.2 Characteristic values of the Yangtze River flood in 2020

(4) 洞庭湖區(qū)洪水峰高、量大，超警戒水位時間長。2020年，洞庭湖環(huán)湖區(qū)全線超警戒水位，多個重要控制站超保證水位。洞庭湖城陵磯(七里山)站2020年最高水位34.74 m(7月28日)，超警戒水位水位2.24 m，超保證水位0.19 m；水位排歷史實測流量第5位；最大流量33 200 m3/s(7月12日)，排在1949年以來第15位。洞庭湖最大入湖流量51 500 m3/s，排歷史實測流量第10位。城陵磯(七里山)站超警戒水位時長排歷史第3位。2020年洞庭湖區(qū)主要洪水過程見表2。城陵磯(七里山)站排名前10位的年最高水位排序見圖3。

表2 2020年洞庭湖區(qū)主要洪水過程

圖3 城陵磯(七里山)站前10位年最高水位排序Fig.3 Top 10 annual highest water level of Chenglingji(Qilishan)hydrological station

2 水利工程調(diào)度分析

2020年汛期，長江流域先后出現(xiàn)5次編號洪水過程，面對洞庭湖洪水上壓下頂?shù)牟焕置?，三峽水庫及上游水庫充分發(fā)揮了水庫群攔洪削峰作用，科學有序?qū)嵤┝怂畮烊?、排澇泵站等水工程?lián)合調(diào)度[5]。通過長江流域水工程調(diào)度體系的防洪調(diào)度，避免了宜昌至石首河段水位超保證水位，縮短中下游干流各站超警戒水位時間8～22 d。據(jù)統(tǒng)計，在防御長江第4，5號洪水期間，長江上游水庫群的累計攔洪量約190億m3，其中三峽水庫的攔洪量約108億m3。通過三峽水庫以上水庫群的攔蓄，分別降低了岷江、嘉陵江下游洪峰水位約1.4 m和2.3 m，降低長江干流川渝河段洪峰水位2.9～3.3 m，減少洪水淹沒面積約112.7 km2。

2020年汛期，湖南省境內(nèi)水庫采取了精準預報和提前預泄等諸多措施，統(tǒng)籌“一江一湖四水”聯(lián)合調(diào)度[6]。據(jù)統(tǒng)計，沅水流域的8座梯級水庫聯(lián)合防洪，沅水各水庫共攔蓄洪量58.7億m3；澧水江埡水庫、皂市水庫分別攔蓄洪量8.8億，5.4億m3；柘溪水庫、鳳灘水庫分別攔蓄洪量7.84億，4.20億m3。6月28日至7月12日，沅水和澧水流域同時普降暴雨，遭遇長江1號洪水。經(jīng)過48次調(diào)度，五強溪、江埡、皂市、鳳灘、托口等5座主要大型水庫共攔蓄洪量23.6億m3，避免了下游桃源、常德堤防超過保證水位。7月17～23日，在防御長江2號洪水過程中，湖南省澧水、沅水和資水流域上的大型水庫超常規(guī)調(diào)度，大力削弱洪峰強度，總計減少入湖洪水達28億m3。通過此次水庫的攔洪錯峰，下游沿岸人民生命和財產(chǎn)安全得到了保障，洞庭湖連續(xù)6 d入湖流量小于藕池、松滋、太平口流量，為三峽水庫科學調(diào)度降低水位、騰出庫容贏得了時間，最終實現(xiàn)洞庭湖洪峰與長江干流高洪水位錯峰通過。在長江發(fā)生3次編號洪水的關(guān)鍵時期，通過聯(lián)合三峽水庫的攔洪削峰調(diào)度，城陵磯洪峰水位分別降低約0.8，1.7，0.6 m[7]，避免了洞庭湖與長江高洪水位的不利組合遭遇，保障了洞庭湖區(qū)的安瀾。洞庭湖城陵磯主要洪水過程控制站還原特征值見圖4。

圖4 洞庭湖城陵磯主要洪水過程控制站還原特征值與實際值Fig.4 Reduced characteristic value and actual values of the main flood process control station in Chenglingji，Dongting Lake

3 結(jié) 語

2020年進入主汛期以來，長江上游發(fā)生持續(xù)性強降雨，降雨強度大、時間長，加之在湖南省境內(nèi)大范圍、高強度暴雨共同作用下，沅水、澧水來水及長江干流的5次編號洪水的來水產(chǎn)生疊加影響，洞庭湖入湖水量總體偏多，長江來水突出，洞庭湖洪水峰高、量大出湖頂托嚴重，使得洞庭湖湖區(qū)7月份整體水位偏高，城陵磯站超警戒水位歷時長達60 d，排有實測歷史記錄以來第2位。為應(yīng)對嚴峻的防洪形勢，以長江上游三峽水庫為首的水庫群和湖南省內(nèi)水利工程配合聯(lián)合調(diào)度，成功防御了此次洞庭湖區(qū)特大洪水。但是也暴露出了防洪工程體系不盡完善、監(jiān)測預報預警精準度仍有提升空間、基層防汛專業(yè)力量薄弱、群眾防災(zāi)避災(zāi)意識不強等方面的問題，需在今后加以改進和提升。