2020年長江暴雨洪水特點與啟示

陳 敏

(長江水利委員會 水文局，湖北 武漢 430010)

2020年6～8月，長江流域面雨量較多年同期均值偏多3成，嘉陵江及長江中下游干流地區(qū)降水偏多5成以上。受強降雨的影響，2020年長江發(fā)生流域性大洪水，7～8月長江干流發(fā)生5次編號洪水。其中，上游支流岷江發(fā)生超歷史洪水，沱江、涪江、嘉陵江及干流朱沱至寸灘江段發(fā)生超保證洪水，寸灘站洪峰水位超1981年實測最高水位0.21 m，沱江、涪江、嘉陵江等支流和上游干流來水均居歷史前列(洪峰流量居2～11位)，三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大入庫流量75 000 m3/s；鄱陽湖發(fā)生流域性超歷史大洪水，中下游監(jiān)利至大通江段洪峰水位列有實測記錄以來的第2～5位，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段最高潮位超歷史。通過長江上中游水庫群聯(lián)合調(diào)度、洲灘民垸及時行洪，顯著降低了干支流控制站洪峰水位，縮短了超警戒水位與超保證水位時間，有效緩解了長江流域防洪壓力。

1 2020年暴雨洪水發(fā)展概述

按照暴雨洪水的發(fā)生時間及發(fā)展過程，可將2020年6～8月長江流域暴雨洪水分為6個階段(見圖1)。

第1階段(2020年6月1～30日)。長江流域共發(fā)生6次降雨過程，降雨落區(qū)主要集中在長江中下游干流附近。大渡河、烏江、府澴河、巢湖、滁河等支流發(fā)生超警洪水，兩湖水系發(fā)生較大漲水過程，中下游干流及兩湖出口控制站水位持續(xù)上漲，并相繼超過歷史同期均值，為后期洪水的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

第2階段(2020年7月1～13日)。長江流域共發(fā)生3次降雨過程，降雨落區(qū)主要集中在長江中下游地區(qū)。主要受烏江、向寸區(qū)間及三峽區(qū)間來水形成的長江1號洪水在向中下游演進(jìn)過程中，疊加兩湖水系及干流附近區(qū)間來水(其中鄱陽湖發(fā)生流域性超歷史大洪水)，使得長江中下游干流監(jiān)利以下江段水位全線超警并接近保證水位，其中蓮花塘至大通江段各站洪峰水位居歷史最高水位第2～5位，形成江湖滿槽之勢。

第3階段(2020年7月14～21日)。長江流域自西向東發(fā)生1次強降雨過程，其中長江干流大部分雨量超過100 mm，局部達(dá)到200 mm以上。嘉陵江、烏江、三峽水庫區(qū)間來水迅猛增加，三峽水庫入庫流量快速上漲，形成“長江2020年第2號洪水”。2號洪水在向中下游演進(jìn)過程中，受洞庭湖、鄂東北及巢湖、滁河等地來水共同影響，中游漢口以上江段水位返漲，疊加潮位頂托影響，下游馬鞍山至鎮(zhèn)江江段最高潮位超歷史。

第4階段(2020年7月22～30日)。長江流域主要發(fā)生2次強降雨過程，強降雨落區(qū)位于長江上中游干流附近、嘉岷流域及漢江上游。金沙江、岷沱江、嘉陵江和三峽水庫區(qū)間出現(xiàn)明顯漲水過程，上游干流來水再次與三峽區(qū)間來水遭遇，形成“長江2020年第3號洪水”。3號洪水期間，洞庭湖資水、沅江、澧水再次發(fā)生明顯漲水過程，中下游荊江河段超警戒水位，漢口以上江段水位再次返漲，監(jiān)利至蓮花塘江段水位超保證水位。

第5階段(2020年7月31日至8月10日)。 長江流域自西北向東南發(fā)生快速移動的降雨過程，降雨中心分散。長江上游來水平穩(wěn)，以三峽水庫為核心的上游水庫群及時預(yù)泄騰庫，庫水位逐步回落，中下游干流水位持續(xù)消退，兩湖出口及其附近干流江段水位仍維持超警戒水位狀態(tài)。

第6階段(2020年8月11日至9月1日)。長江上游嘉岷流域發(fā)生集中性強降雨，岷江中下游、沱江和涪江上中游雨量超過300 mm，局部地區(qū)超過500 mm。干支流洪水惡劣遭遇，上游形成一次復(fù)式洪水過程(4，5號洪峰)，寸灘站洪峰水位居有實測記錄以來第2位，三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大洪水。其中，岷江發(fā)生超歷史洪水，沱江、涪江、嘉陵江及上游干流朱沱至寸灘江段發(fā)生超保證洪水，如圖2所示。上游水庫群在全力攔蓄洪水的同時，逐步調(diào)整出庫流量，中下游宜昌至九江江段水位復(fù)漲，宜昌至螺山江段水位超警戒水位幅度約0.2～1.1 m。

2 洪水定性分析

2.1 洪水還原計算

2020年實況來水情況下，寸灘站最大洪峰流量74 600 m3/s(重現(xiàn)期約20 a)、最高洪峰水位191.62 m(超保證水位8.12 m，居歷史第2位)；宜昌站僅為常遇洪水，最大洪峰流量51 500 m3/s，洪峰水位53.51 m(超警戒水位0.51 m)；漢口站發(fā)生4次漲水過程，最高洪峰水位28.77 m(超警戒水位1.47 m，居歷史第4位)；大通站最高洪峰水位16.24 m(超警戒水位1.84 m，居歷史第3位)，見圖3。

考慮長江流域納入聯(lián)合調(diào)度的上中游水庫群的影響，對2020年洪水長江干流主要控制站進(jìn)行還原分析計算，如圖3所示。寸灘站最大洪峰流量87 500 m3/s(居歷史第1位，重現(xiàn)期約90a)、最高洪峰水位194.6 m(超保證水位11.1 m，居歷史第1位)；宜昌站洪峰流量78 400 m3/s(居歷史第1位，重現(xiàn)期約50a)，洪峰水位57.5 m(超保證水位1.77 m)；漢口站洪峰水位29.70 m(接近保證水位29.73 m)；大通站洪峰水位16.5 m(超警戒水位2.1 m)。

2.2 洪水定性分析結(jié)果

基于上述的洪水還原結(jié)果，對照《流域性洪水定義及量化指標(biāo)》[1]對2020年長江洪水進(jìn)行定性分析。

(1) 普遍性。2020年汛期，長江流域各主要支流中，除湘江、漢江外，均發(fā)生超警戒水位以上洪水過程，其中，岷江、沱江、嘉陵江發(fā)生超歷史或超保證洪水，鄱陽湖發(fā)生流域性超歷史大洪水，洞庭湖發(fā)生超保證水位洪水。其余支流中，滁河、青弋江、水陽江發(fā)生超保證或超歷史洪水，長湖、巢湖水位長時間超歷史最高水位?？梢?，長江流域內(nèi)90%以上主要支流均發(fā)生了較大洪水，具備流域性洪水來水普遍性的特點。

(2) 遭遇性。1～3號洪水期間，上游洪水與兩湖及中下游干流沿線支流、區(qū)間來水嚴(yán)重遭遇，4、5號洪水期間，上游來水與中下游高水的退水面遭遇，中下游干流主要站高水位持續(xù)時間長。漢口站實況水位過程在26.3 m以上時間達(dá)56 d，還原水位過程在26.3 m以上持續(xù)時間達(dá)68 d，均大于《流域性洪水定義及量化指標(biāo)》中流域性洪水的45 d指標(biāo)。據(jù)此，可將2020年長江流域洪水定性為流域性洪水。

(3) 豐沛性。還原結(jié)果顯示：宜昌站、螺山站、漢口站最大30 d洪量分別為1 163億，1 586億，1 684億m3，重現(xiàn)期約10～15 a；大通站最大30 d洪量為2 283億m3，重現(xiàn)期約為35 a，大于流域性大洪水的量化指標(biāo)(20 a 一遇，2 155億m3)，小于特大洪水的量化指標(biāo)(50 a一遇，2 356億m3)，可定性為大洪水。將2020年宜昌、螺山、漢口、大通各站的最大30，60 d還原洪量與1998，1954年[2-4]對比可知，僅大通站最大30 d洪量與1998年處同一量級，其余最大時段洪量統(tǒng)計值均小于1998年和1954年。

綜上所述，長江2020年洪水可定性為流域性大洪水，洪水量級小于1954，1998年。

3 洪水特征及成因分析

3.1 洪水特征

2020年主汛期，長江流域具有入梅早、出梅晚、梅雨量大，暴雨強度大、極端性強，暴雨階段性分布明顯、各階段強雨區(qū)重疊度高等特征。在長江中下游超長超強梅雨和四川盆地強降雨影響下，2020年長江流域性大洪水主要有以下6個方面的特點。

(1) 上游來水早，洪水發(fā)生范圍廣。2020年6月，上游西北部地區(qū)金沙江上游、雅礱江上游及大渡河來水均顯著偏多，大渡河、長江上游南部支流橫江、綦江、烏江發(fā)生超警戒水位洪水甚至超歷史洪水，三峽水庫入庫出現(xiàn)兩次40 000 m3/s左右的漲水過程，為建庫以來最早。6～8月，反映長江洪水主要水源地的17條河流，除湘江、漢江外，均發(fā)生超警戒水位以上洪水；長江干流發(fā)生5次編號洪水，長江上游發(fā)生特大洪水，鄱陽湖發(fā)生流域性超歷史大洪水，中下游干流沙市以下江段全線超警。

(2) 干流區(qū)間洪水突出。受強降雨影響，中下游主要支流中，湖北省的長湖、洪湖，江西省的鄱陽湖，安徽省的巢湖(超歷史最高水位16 d)、滁河發(fā)生超歷史洪水，湖南的洞庭湖發(fā)生超保證水位洪水，江西省、安徽省啟用洲灘民垸或蓄洪圩垸行蓄洪水。2020年7月，洞庭湖“四水”合成出現(xiàn)3次20 000 m3/s以上的漲水過程，洞庭湖區(qū)間亦出現(xiàn)3次明顯漲水過程(最大洪峰流量12 900 m3/s)；鄱陽湖“五河”合成、鄱陽湖區(qū)間、漢口-湖口區(qū)間、湖口-大通區(qū)間最大流量在27 000 ～45 000 m3/s。從洪水組成看：漢口站總?cè)肓髯畲?0 d洪量地區(qū)組成中，宜昌-漢口區(qū)間洪量大于1954年，最大7，15 d洪量地區(qū)組成中，宜昌-漢口區(qū)間洪量大于1998年；大通站總?cè)肓髯畲?，15 d和30 d洪量地區(qū)組成中，漢口-大通區(qū)間洪量及占比均大于1998年，最大30 d洪量地區(qū)組成中，漢口-大通區(qū)間洪量與1954年基本相當(dāng)。

(3) 中下游干流水位漲勢猛。2020年6月份中下游干流及兩湖出口控制站水位漲速加快，尤其是進(jìn)入7月份以后，水位漲勢迅猛。6月1日至7月中旬控制站出現(xiàn)第1次洪峰水位期間，長江中下游干流及兩湖出口控制站蓮花塘、漢口、九江、大通、七里山、湖口站水位總漲幅9.10～11.23 m，其中7月份漲幅3.33～4.69 m，最大日漲幅0.37～0.63 m。蓮花塘-大通江段主要控制站水位日均漲幅均大于1998年，各站從起漲至超警戒水位歷時均短于1998年，蓮花塘和七里山站超警戒水位至超保證水位歷時均短于1998年。在上游來水筑底、區(qū)間洪水沿程疊加作用下，中下游干流水位迅速突破警戒水位，并接近保證水位。

(4) 中下游洪峰水位高、高水位持續(xù)時間長。洞庭湖七里山站于7月4日18時率先達(dá)到警戒水位，此后蓮花塘、九江、湖口、大通等站相繼達(dá)到警戒水位，8日黃石港站達(dá)到警戒水位，至此中下游干流監(jiān)利以下江段及兩湖湖區(qū)全線超警。監(jiān)利至大通江段各站實況最高水位位居歷史最高水位第2～5位，其中九江站、湖口站最高水位居歷史最高水位第2位(僅次于1998年)，各站超警戒水位累計天數(shù)28～60 d；疊加下游支流來水及潮位頂托影響，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段最高潮位超歷史。還原后長江中下游干流及兩湖出口控制站最高水位，除漢口、大通站居歷史第2位外，其余主要控制站最高水位均居歷史第1位，蓮花塘、漢口、湖口站超警時間均超60 d。

(5) 上游洪水峰高量大。2020年8月中旬，岷江高場、沱江富順、涪江小河壩、嘉陵江北碚、長江干流朱沱站發(fā)生較大洪水過程，實況洪峰流量分別列歷史第1～11位，且各站均呈現(xiàn)復(fù)式雙峰過程。干流朱沱站與嘉陵江北碚站來水幾乎全過程遭遇，導(dǎo)致寸灘站出現(xiàn)峰高量大的洪水過程，實況洪峰流量位于歷史第5位，重現(xiàn)期約20 a，洪峰水位位居實測記錄第2位，最大7 d洪量約40 a一遇，還原后洪峰流量位于歷史第1位，約90 a一遇，7 d洪量約130 a一遇，過程洪量大。三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大入庫流量75 000 m3/s，同時出現(xiàn)建庫以來最大出庫流量49 400 m3/s和最高調(diào)洪水位167.65 m。

(6) 水庫群聯(lián)合調(diào)度影響顯著。2020年7～8月，納入長江流域聯(lián)合調(diào)度的水庫群總蓄量增加約267億m3，考慮各水庫防洪庫容的重復(fù)利用，水庫群累計攔蓄洪水約490億m3。通過上中游水庫群的聯(lián)合運用，降低川渝江段洪峰水位約3 m，削減5次編號洪水三峽水庫入庫洪峰流量2 000～13 000 m3/s，降低宜昌至沙市江段最高水位3.0～3.6 m，降低城陵磯至漢口江段最高水位0.9～1.5 m，降低九江至大通江段最高水位0.3～0.5 m，分別縮短沙市、蓮花塘、漢口、湖口、大通站超警時間11，8，17，22，9 d，縮短沙市、蓮花塘、湖口站超保時間5，29，5 d。通過上游水庫群聯(lián)合運用后，將宜昌及以下各站洪水削減為常遇洪水，沙市最高水位43.24 m，僅超警0.24 m，避免了荊江分洪區(qū)的啟用，蓮花塘站最高水位34.59 m，僅超保0.19 m。

3.2 2020年洪水成因分析

(1) 降雨強度大、范圍廣、極端性強。2020年長江中下游梅雨季持續(xù)時間62 d，與2015年并列為有完整連續(xù)降雨監(jiān)測資料以來最長(1961年以來)，梅雨量759.2 mm，僅次于1954年，較常年偏多1.2倍。6～7月降雨中心位于長江中下游干流附近，8月中旬強雨區(qū)移動到長江上游，嘉岷流域發(fā)生集中性強降雨，6～8月長江流域降雨量635 mm，較歷史同期均值偏多3成多，僅次于1954年，大部分雨量超過500 mm。長江是一條雨洪河流，降雨強度大、范圍廣、極端性強是長江2020年洪水首要成因。

(2) 雨洪路徑一致，遭遇嚴(yán)重。2020年6～7月，長江流域降雨基本無間歇，持續(xù)時間長，雨區(qū)重疊度高、累積雨量大。多次強降雨過程的中心位于烏江中下游、三峽水庫區(qū)間、長江中下游干流附近及兩湖水系北部，大部分位于無水庫控制的干流或湖區(qū)沿線區(qū)域，且雨帶移動總體呈自西向東走勢，與干流洪水演進(jìn)路徑基本一致，致使降雨與上游演進(jìn)而來的洪水直接疊加，迅速匯入河道，集中程度高。雨區(qū)集中、雨洪路徑一致、洪水過程多、范圍廣，干支流來水嚴(yán)重遭遇且反復(fù)疊加，同時匯集于干流、湖區(qū)并長時間維持，江湖呈滿槽之勢，調(diào)蓄能力降低，致使江槽宣泄不及。

(3) 下游來水及高潮位頂托嚴(yán)重。受連續(xù)強降雨影響，中下游干流及區(qū)間支流、兩湖水系洪水并發(fā)，長江中游城陵磯至九江江段呈現(xiàn)上壓下頂之勢。1號洪水期間，螺山站與漢口站水位落差較1998年偏小，水面比降偏小，流速相比偏緩，水位呈現(xiàn)壅高。此外，主要受鄱陽湖來水異常偏多影響，九江、湖口站較漢口站提前現(xiàn)峰，漢口至九江站水位落差較1998年偏?。淮笸ㄒ韵陆?，受上游及巢湖、滁河、水陽江、青弋江等支流來水增加，疊加江口高潮位頂托共同影響，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段出現(xiàn)超歷史最高水位，影響洪水宣泄入海。由此可見，2020年7月長江洪水受下游支流或區(qū)間洪水及高潮位頂托共同影響，長江中下游江段水位落差比降較1998年總體偏小，洪水宣泄不暢。

(4) 沿江地區(qū)入江排澇量大。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，沿江排澇能力(特別是城市)顯著增強，強降雨期間，雨洪漬水通過抽排快速直接入江。以湖北省為例，2016年以來，新建泵(閘)站41處，新增排澇流量1 823 m3/s，武漢市排澇能力由980 m3/s提升至1 960 m3/s。新溝閘作為調(diào)節(jié)漢北河水位的重要工程，其設(shè)計排澇流量達(dá)1 500 m3/s，7月12～24日期間，累積排澇約15億m3。2020年梅雨期間，盡管強降雨過程頻發(fā)，但武漢城區(qū)積水漬水明顯好于2016年，排澇效益顯現(xiàn)。澇區(qū)漬水迅速轉(zhuǎn)換為河道洪水，直接推高河道水位，這也是長江中下游干流河道高水位的原因之一。

(5) 分洪潰口少，江湖調(diào)蓄能力減弱。2020年7月中旬初，長江中下游即已形成江湖滿槽之勢，在應(yīng)對后期洪水時，難以通過江湖調(diào)蓄來緩解防洪壓力。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，蓄滯洪區(qū)及洲灘民垸的應(yīng)用成本不斷增加，啟用難度加大。據(jù)初步統(tǒng)計：2020年洪水期間，湖北、湖南、江西、安徽、江蘇等省共使用609個洲灘民垸，總面積約2 500 km2，分蓄洪量約120億m3，均較1998年明顯偏少(面積3 500 km2，分蓄洪量180億m3)，仍有諸多洲灘民垸未按規(guī)劃設(shè)計方案及時啟用。另外，僅滁河使用荒草二圩、荒草三圩2個蓄滯洪區(qū)分洪，城陵磯附近未啟用蓄滯洪區(qū)?？梢?，由于長江中下游江湖調(diào)蓄能力減弱、洲灘民垸及蓄滯洪區(qū)運用少，致使河道、湖區(qū)實際行蓄洪容積減少。

4 結(jié) 論

(1) 2020年長江流域的洪水為流域性大洪水，洪水量級小于1954，1998年。

(2) 2020年洪水主要呈現(xiàn)以下特點：① 洪水發(fā)生范圍廣；② 干流區(qū)間洪水突出、中下游水位漲勢猛；③ 洪峰水位高、高水位持續(xù)時間長；④ 上游洪水峰高量大；⑤ 水庫群聯(lián)合調(diào)度影響顯著。其成因主要包括：① 降雨強度大、范圍廣、極端性強；② 雨洪路徑一致，遭遇嚴(yán)重；③ 下游來水及高潮位頂托嚴(yán)重；④ 沿江地區(qū)入江排澇量大；⑤ 分洪潰口少，江湖調(diào)蓄能力減弱。

(3) 通過工程措施與非工程措施的科學(xué)運用，長江的綜合防洪減災(zāi)體系經(jīng)受住了本次流域性大洪水的考驗，尤其是長江流域水庫群發(fā)揮了巨大的防洪減災(zāi)作用，有效削減洪峰(洪量)量級、縮短高水位時間、避免荊江分洪區(qū)的啟用。

5 啟示與思考

(1) 小洪量高水位可能成為新常態(tài)。近年來長江中下游高洪水位頻現(xiàn)，漢口站最高水位155 a系列前10位有7個年份發(fā)生在1990年以后。隨著城市和平原區(qū)排澇能力顯著增強，原本緩慢入江的漬水加速外排至長江干流；中小河流治理、河道渠化致使匯流加快，二者與其他因素共同導(dǎo)致小洪量高水位這一新問題。因此，亟需在考慮耦合自然與社會的水安全科學(xué)問題基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化研究洪水防御策略，形成有效的洪水管理方案。

(2) 水庫群實時防洪預(yù)報調(diào)度方式有待進(jìn)一步深化。2020年流域性大洪水期間，通過開展水庫群聯(lián)合調(diào)度，顯著降低了主要控制站洪峰水位，縮短了超警戒水位與超保證水位時間。隨著后續(xù)在建水庫投產(chǎn)，長江流域水庫群調(diào)節(jié)能力將大幅提升，水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度啟動時機、調(diào)度方式、聯(lián)合調(diào)度方案等具有較大的優(yōu)化空間。亟需充分利用水文氣象預(yù)報技術(shù)，通過開展深化研究，在保證防洪安全的前提下，充分發(fā)揮水庫群綜合利用效益。

(3) “平垸行洪，退田還湖”的措施仍應(yīng)堅持。自1998年長江發(fā)生全流域性大洪水以來，國務(wù)院提出“平垸行洪，退田還湖”的治江政策性措施。經(jīng)多年努力，河道行蓄洪能力有了一定程度提高，在2020年洪水期間，共使用600余個洲灘民垸行蓄洪水，作用顯著，但仍然有眾多行蓄洪區(qū)的民垸阻礙行洪。長江中下游洪水峰高量大與河道安全泄量不足的矛盾仍將是長江中下游防洪的突出矛盾。為確保重點地區(qū)防洪安全，從水文角度看，“平垸行洪，退田還湖”的措施應(yīng)長期堅持，尤其是兩岸干堤間的蓄洪民垸應(yīng)充分發(fā)揮高水位時的行蓄洪功能。

說 明

本文2020年水文要素的統(tǒng)計分析源自報汛數(shù)據(jù)。