1951—2013 年長(zhǎng)江中游荊江洪水變化趨勢(shì)分析

王先堰

（湖北民族大學(xué)林學(xué)園藝學(xué)院，湖北恩施 445000）

1 引言

長(zhǎng)江是我國(guó)最重要的河流之一，歷史上曾多次發(fā)生洪水。荊江是長(zhǎng)江中游受洪水災(zāi)害威脅比較顯著的區(qū)域，防洪形勢(shì)最為嚴(yán)峻。荊江也是長(zhǎng)江流域的關(guān)鍵生態(tài)防洪區(qū)，不僅關(guān)系到農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，而且關(guān)系到長(zhǎng)江生態(tài)的保護(hù)與發(fā)展。同時(shí)荊江作為中國(guó)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分和重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)廊道，對(duì)中國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到巨大的作用，因此荊江亦成為長(zhǎng)江流域的防洪重點(diǎn)。本研究以荊江長(zhǎng)時(shí)間序列的洪水流量資料為基礎(chǔ)資料，試圖在時(shí)域上刻畫荊江洪水的變化趨勢(shì)特征和規(guī)律，以期為洪水的管理和科學(xué)利用提供參考依據(jù)。

2 研究區(qū)與方法

2.1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)江中游荊江自湖北枝城至湖南城陵磯，全長(zhǎng)約337 km，藕池口以上為上荊江，以下為下荊江（圖1）。上荊江長(zhǎng)約172 km，為微彎分汊河型；下荊江長(zhǎng)約165 km，直線距離僅有85 km，屬于典型的蜿蜒彎曲河型，因河段極為彎曲、擺動(dòng)，素有“九曲回腸”之稱。荊江兩岸河網(wǎng)交錯(cuò)，湖泊繁多，荊江分流繞過(guò)荊江河段，從松滋、太平、藕池“三口”分流至洞庭湖，在城陵磯附近匯入長(zhǎng)江干流，江湖關(guān)系十分復(fù)雜［1］，加之河段水深流急、崩岸頻繁［2］、故道密集，很久以前就流傳著“萬(wàn)里長(zhǎng)江，險(xiǎn)在荊江”等民謠。同時(shí)受荊江裁彎影響，每到汛期，長(zhǎng)江漲水下泄流量加大，水位降低，加之受城陵磯回水頂托影響，洪峰水位比沿岸地面高12～15 m，形成有名的懸河，水位流量關(guān)系極為復(fù)雜［3］。因此，荊江就成為長(zhǎng)江中游受洪水災(zāi)害威脅比較顯著的區(qū)域［4］。洪水災(zāi)害對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響十分重大，了解洪水變化的規(guī)律與趨勢(shì)也就有著重要的意義。長(zhǎng)江中游是中國(guó)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，是中國(guó)重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)廊道，下荊江亦成為長(zhǎng)江流域的關(guān)鍵生態(tài)防洪區(qū)。

圖1 研究區(qū)示意圖

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

在充分考慮荊江各水文站對(duì)長(zhǎng)江中游荊江洪水時(shí)空變化代表性以及數(shù)據(jù)資料完整性的基礎(chǔ)上，本研究選擇了監(jiān)利水文站來(lái)研究長(zhǎng)江中游荊江洪水的時(shí)域變化趨勢(shì)，洪水資料的選取主要依據(jù)本站實(shí)測(cè)1951—2013 年共63 年洪水水文要素摘錄和年流量表資料，其中，1960—1965，1970—1974 年共11 年流量數(shù)據(jù)資料缺失，因此未包含其中。洪峰選樣用年最大值法，即每年只選取一個(gè)最大瞬時(shí)洪峰流量為最大洪峰流量，作為計(jì)算樣本。

3 結(jié)果與分析

3.1 最大洪峰日期分布及其年際變化

荊江監(jiān)利站1951—2013 年共63 年間年最大洪峰日期均出現(xiàn)在6 月下旬—10 月上旬，集中期為7月上旬—9 月上旬，其中7 月中旬出現(xiàn)次數(shù)最多，為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（圖2a）。歷年最大洪峰日期有逐漸提前的趨勢(shì)，最大洪峰日期平均時(shí)間為8 月3 日，20 世紀(jì)50，70 年代和21 世紀(jì)初期平均最大洪峰日期出現(xiàn)時(shí)間較晚，20 世紀(jì)60，80，90 年代和2010 年后平均最大洪峰日期出現(xiàn)時(shí)間較早。20 世紀(jì)50—70 年代最大洪峰日期波動(dòng)幅度較大，20 世紀(jì)80 年代—21 世紀(jì)初期最大洪峰日期波動(dòng)幅度趨于穩(wěn)定，2010 年后最大洪峰日期波動(dòng)幅度較小。歷年最大洪峰日期最早為6月29 日，發(fā)生于1967 年，最晚為10 月6 日，發(fā)生于1975 年（圖2b）。

圖2 最大洪峰日期分布及年際變化

3.2 最大洪峰流量分布及其年際變化

荊江監(jiān)利站1951—2013 年共63 年間年最大洪峰流量均出現(xiàn)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流量段出現(xiàn)次數(shù)最多，為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，分別為11，15 次，各占比21.2%，28.8%，20 000～25 000 m3/s流量段最少，為2 次（圖3a）。從整體上看，歷年最大洪峰流量在時(shí)域上有逐漸上升的趨勢(shì)，其中20 世紀(jì)50 年代以來(lái)至21 世紀(jì)前，最大洪峰流量持續(xù)增大，21 世紀(jì)初期開始，最大洪峰流量開始減小，平均值為34 125 m3/s。年代平均洪峰流量以20 世紀(jì)80 年代為拐點(diǎn)，出現(xiàn)了先增加后減少的趨勢(shì)，其中，20 世紀(jì)80 年代平均最大洪峰流量最大，為39 320 m3/s；20 世紀(jì)50 年代平均最大洪峰流量最小為29 011 m3/s。20世紀(jì)50—70 年代最大洪峰流量波動(dòng)幅度較小，20世紀(jì)80 年代后最大洪峰流量波動(dòng)幅度較大（圖3b）。歷年最大洪峰流量系列變差系數(shù)Cv 值為0.17，可見洪峰年際變化不大。

圖3 最大洪峰流量分布及年際變化

3.3 最大洪峰流量變化趨勢(shì)分析

荊江監(jiān)利站1951—2013 年63 年最大洪峰流量序列可分為如下幾個(gè)時(shí)段：兩個(gè)顯著的枯水段為1951—1959 年和2006—2013 年，多為小洪水年群，2006 年是典型枯水年，最大洪峰流量為23 400 m3/s，發(fā)生于2006 年7 月11 日；一個(gè)顯著的平水段為1960—1978 年；一個(gè)顯著的豐水段為1979—2005年，多為大洪水年群，洪水出現(xiàn)頻次增加，是大洪水多發(fā)期，交替出現(xiàn)個(gè)別小洪水年（圖4）。監(jiān)利站1951—2013 年63 年最大洪峰流量系列中歷年最大洪峰流量為46 300 m3/s，發(fā)生于1998 年8 月17 日，模比系數(shù)為1.36，歷年最小洪峰流量為22 800 m3/s，發(fā)生于2011 年8 月8 日，模比系數(shù)為0.67。最大洪峰流量為最小洪峰流量2 倍。

圖4 最大洪峰流量模比系數(shù)差積曲線

4 結(jié)論

利用荊江監(jiān)利站近63 年洪水水文要素摘錄和年流量表資料，用年最大值法提取歷年最大洪峰流量，統(tǒng)計(jì)并分析歷年最大洪峰流量的變化特征，得到如下結(jié)論：

（1）依據(jù)荊江監(jiān)利站63 年實(shí)測(cè)洪水資料分析，歷年最大洪峰日期均出現(xiàn)在6 月下旬—10 月上旬，集中期為7 月上旬—9 月上旬，其中7 月中旬出現(xiàn)次數(shù)最多，為12 次，占比23.1%。歷年最大洪峰日期整體有逐漸提前的趨勢(shì)，波動(dòng)幅度整體呈現(xiàn)出較大—穩(wěn)定—較小的變化過(guò)程。

（2）歷年最大洪峰流量均出現(xiàn)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 流量段出現(xiàn)次數(shù)最多，為16次，占比30.8%。從整體上看，歷年最大洪峰流量在時(shí)域上有逐漸上升的趨勢(shì)，波動(dòng)幅度整體呈現(xiàn)出較小—較大變化過(guò)程。歷年最大洪峰流量系列變差系數(shù)Cv 值為0.17，可見洪峰年際變化不大。

（3）歷年最大洪峰流量序列可分為如下幾個(gè)時(shí)段：兩個(gè)顯著的枯水段為1951—1959 年和2006—2013 年，多為小洪水年群；一個(gè)顯著的平水段為1960—1978 年；一個(gè)顯著的豐水段為1979—2005年，多為大洪水年群，交替出現(xiàn)個(gè)別小洪水年。