劉志文 王丹丹 王艷
摘? 要:2020年,武漢市梅雨期共遭遇八輪強降雨過程,具有入梅早、出梅遲、歷時長等特點;全市多輪普降大到暴雨,暴雨呈現(xiàn)出時空分布不均、雨量大、強度高等特征。受持續(xù)強降雨和流域上游來水共同影響,境內(nèi)江河洪水出現(xiàn)超警戒、超保證水位,且居高不下,呈現(xiàn)出漲勢快、峰高量大的特征,致使武漢的防災(zāi)減災(zāi)工作面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文運用水文統(tǒng)計的基本方法,對本市梅雨期暴雨洪水特征進行了分析,對于今后武漢市的防洪減災(zāi)工作具有一定的參考價值。
關(guān)鍵詞:梅雨期? 暴雨洪水? 水文統(tǒng)計? 成因分析
中圖分類號:P426.616? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:1674-098X(2021)06(c)-0044-04
Abstract: In 2020, Meiyu period of Wuhan city has encountered eight rounds of heavy rain, with the feature of early Meiyu onset date, late Meiyu end date and long duration; multi-round rainstorm, which showed uneven distribution, high rainfall, high intensity, has happened in Wuhan. Under the combined influence of continuous heavy rainfall and water from the upper reaches of the basin, the flood of rivers in Wuhan exceeds the warning and guaranteed water level, and remains high, showing the characteristics of rapid rise and large peak height, resulting in great challenges for disaster prevention and reduction in Wuhan. Using the basic method of hydrological statistics, this paper analyzes the characteristics of rainstorm and flood in Meiyu period in Wuhan, which has a certain reference value for flood control and disaster reduction in Wuhan in the future.
Key Words: Meiyu period; Rainstorm flood; Hydrological statistics; Cause analysis
1? 基本概況
1.1 地理地貌
武漢市地處華中腹地,東北連黃岡市,西接仙桃、孝感市,南鄰咸寧市。全市自然面積8494km2,地域范圍:東經(jīng)113°41′~115°05′,北緯29°58′~31°22′;海拔高度在19.2m至873.7m之間,東西最大橫距約134km,南北最大縱距約155km[1]。
武漢市地質(zhì)結(jié)構(gòu)以新華夏構(gòu)造體系為主,地貌屬鄂東南丘陵經(jīng)漢江平原東緣向大別山南麓低山丘陵過渡地區(qū),中間低平,南北丘陵、崗壟環(huán)抱,北部低山林立。全市低山、丘陵、壟崗平原與平坦平原的面積分別占土地總面積的5.8%、12.3%、42.6%和39.3%[1]。
1.2 水文氣象
武漢市屬北亞熱帶季風(fēng)性(濕潤)氣候,具有常年雨量豐沛、雨熱同季、四季分明等特點。年平均氣溫為15.8~17.5℃,極端最高氣溫41.3℃(1934年8月10日),極端最低氣溫為-18.1℃(1977年1月30日)。年無霜期一般為211~272d,年日照總時數(shù)為1810~2100h,年總輻射為104~113kcal/cm2,年降水量為1150~1450mm,降雨集中在每年6月至8月,約占全年降水量的40%左右[1]。
由于武漢市的地理位置、環(huán)境特殊,在大氣環(huán)流和局部氣候演變的共同作用下,降雨年際、年內(nèi)分布極不均勻;受水資源時空分布不均影響,沿江及平原地帶水多易澇,山區(qū)、丘陵區(qū)崗地水少易旱,致旱澇交替,自然災(zāi)害頻發(fā),故防洪抗旱工作仍任重道遠。
2? 暴雨洪水特征分析
受西北太平洋副熱帶高壓等因素影響,自2020年6月8日入梅以來,武漢市共遭受了八輪強降雨過程,暴雨呈現(xiàn)出時空分布不均、強度高、雨量大等特征。受其影響,長江、漢江武漢段及境內(nèi)中小河流水情呈現(xiàn)峰高量大、漲勢快等特征,致防汛減災(zāi)壓力巨大。
2.1 雨情分析
2.1.1 梅雨期特點
(1)入梅早。6月8日入梅,較常年偏早9d。(2)出梅遲。8月1日出梅,較常年推遲20d。(3)梅雨期偏長。共歷時54d,較常年平均(31d)偏多23d。(4)降雨日數(shù)偏多。平均雨日多達30d,較常年偏多13d。(5)降水總量大。全市梅雨期平均總降水量940.1mm,較常年平均(315.9mm)偏多近2倍。
2.1.2 暴雨特征
(1)降雨時空分布不均。全市梅雨期累計點降雨量為651mm(黃陂區(qū)童家湖站)至1174mm(武昌區(qū)黃鶴樓站),最大與最小點雨量相差8成。(2)降雨場次多。梅雨期間共出現(xiàn)了8輪強降水過程(6月9日至10日、6月12日至13日、6月15日夜間、6月20日至22日、6月27日至29日、7月2日、7月4日至7日、7月18日至19日),較常年同期偏多。(3)雨量大。全市梅雨期平均總降雨量940.1mm,居歷史同期第1位;(4)強度高。其中,江夏區(qū)烏龍泉站出現(xiàn)了梅雨總量1133.9mm、日降雨量472.3mm(7月5日20時至6日20時)和1h降雨量88.3mm(7月7日4時至5時)極值,均居該站歷史第一位;江夏區(qū)土地堂站6h最大為154.5mm,12h最大為203mm,均居該站歷史第一位。
2.1.3 與歷史梅雨量比較
如表1所示,2016年梅雨總量924.8mm,居歷史第2位;1969年梅雨總量832.4mm,居歷史第3位;1998年梅雨總量591.9mm,居歷史第5位。
2.2 水情分析
受持續(xù)強降雨和上游來水等因素影響,長江、漢江武漢段水位迅速上漲,突破警戒水位居高不下;受流域上游降雨和長江武漢段水位頂托等因素影響,境內(nèi)連江支流陸續(xù)突破特征水位,其中府澴河童家湖(閘外)突破保證水位,防汛減災(zāi)工作倍受考驗。
2.2.1 水情特征
(1)上游來水量大。2020年汛期,三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大入、出庫流量75 000m3/s、49 400m3/s。(2)高水位持續(xù)時間長[2]。長江漢口站水位于7月7日7時進入警戒水位(27.30m),至8月7日1時退出警戒水位,共歷時32d,居歷史第5位。(3)漲勢猛。6月1日至控制站出現(xiàn)洪峰水位期間(7月12日至13日),長江中下游干流及兩湖出口控制站蓮花塘、漢口、湖口站水位總漲幅9.10~11.23m。(4)科學(xué)調(diào)度成效顯著[3]。其中,2020年2號洪水期間(7月12日至7月21日),通過上中游水庫群攔蓄洪水約173億m3,三峽水庫攔蓄洪水約88億m3,削峰率約46%,通過長江上中游水庫群聯(lián)合調(diào)度,降低漢口江段洪峰水位約1.0m,三峽水庫發(fā)揮了50%以上的作用[4]。
2.2.2 長江、漢江
2020年,長江發(fā)生了僅次于1954年、1998年的流域性大洪水[6]。長江漢口站于7月12日23時出現(xiàn)洪峰水位28.77m,超警戒水位1.47m,居歷史最高水位第4位;漢江新溝站于7月13日19時出現(xiàn)洪峰水位29.19m,超警戒水位1.69m,居歷史最高水位第13位(見表2)。
洪水組成典型年比較:(1)漢口洪水地區(qū)組成中,清江、洞庭湖“四水”(除湘江)、宜昌—漢口區(qū)間來水較為突出,漢江來水較少;宜昌以上各時段洪量占絕對主導(dǎo)地位,與各典型年一致。(2)從各時段洪量上看,與典型年相比,2020年漢口總?cè)肓鞔笥?016年,小于1998年和1954年;宜昌—漢口區(qū)間各時段洪量占比,大于1954年30d洪量和1998年的7d、15d洪量,略小于2016年;清江各時段洪量及其占比均高于各典型年;漢江各時段洪量及其占比較1954年和1998年偏小,較2016年偏大。
2.2.3 中小河流
府澴河童家湖站、灄水黃陂站、金水金口站等均超警戒水位。其中,府澴河童家湖站(閘外)洪峰水位達29.42m,超保證水位0.43m,居歷史最高水位第2位;灄水黃陂站最高水位達28.66m,超警戒水位2.66m,居歷史最高水位第3位;金水金口(閘外)站最高水位達29.41m,超警戒水位1.21m,居歷史最高水位第5位(見表2)。
3? 成因分析
武漢市區(qū)的一般地面高程為21.00~27.00m,平均地面高程為24.00m左右;自有水文記錄以來長江漢口站多年平均最高洪水水位為25.56m,平均高出地面1.56m。江河水位上漲迅猛時,將嚴重影響河周區(qū)域安瀾。
3.1 暴雨成因
(1)穩(wěn)定的高空環(huán)流形勢。受西太平洋副熱帶高壓脊線位置長時間持續(xù)異常影響,6月中旬有一次小幅北跳又南撤,但之后至7月底副高主體穩(wěn)定在23°N至25°N[5],副高強度偏強、西伸脊點偏西,副高帶狀形態(tài)保持完好,導(dǎo)致切變線和梅雨鋒在長江干流沿線南北擺動,長江干流沿線尤其是中下游干流一帶暴雨頻繁。(2)中低層西南暖濕氣流異常強盛。低空急流頻繁出現(xiàn),西南暖濕氣流強盛,水汽條件充足[5]。(3)中高緯度經(jīng)向環(huán)流發(fā)展,極地冷渦活躍。北極環(huán)流受上游亞洲高壓暖空氣向北輸送的影響,形成冷渦或冷槽,東路冷空氣異常活躍,導(dǎo)致西路冷空氣東移南下速度減緩,兩路冷空氣最終在長江中下游交匯,造成中下游降水偏多[5]。
3.2 洪水成因
(1)雨洪路徑一致、遭遇嚴重[6]。多場降雨持續(xù),雨區(qū)集中、雨洪路徑一致、洪水過程多、范圍廣,干支流來水嚴重遭遇,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,致江槽宣泄不及,是形成高洪的重要因素。(2)下游來水、高潮位共同頂托[6]。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,是江河水位高水持續(xù)時間長的另一個重要因素。(3)沿江澇區(qū)排澇量大。隨著沿江抽排能力增加,澇區(qū)漬水迅速轉(zhuǎn)換為江河洪水,直接抬高江河水位。上述因素綜合影響,致長江、漢江武漢段及連江支流水勢上漲迅猛,水位居高不下[7],形成了武漢區(qū)域內(nèi)澇外洪的嚴峻形勢。
4? 結(jié)語
(1)2020年梅雨期雨情呈現(xiàn)歷時長、場次多、降雨量大、強度高等特點,共發(fā)生8輪強降雨過程,歷時54d,較常年平均偏多23d,歷時天數(shù)居歷史第2位;全市累計面平均梅雨量940.1mm,比常年同期偏多近2倍,居歷史第1位;累計點雨量為651mm至1174mm,最大與最小點雨量相差8成,其中,江夏區(qū)烏龍泉站梅雨總量1133.9mm、日降雨量472.3mm和1h降雨量88.3mm,均居該站歷史第一位。
(2) 梅雨期水情呈現(xiàn)水位高、持續(xù)時間長等特點,受強降雨及上游來水、下游頂托等綜合因素共同影響,長江武漢段出現(xiàn)最高水位28.77m,居歷史第4位,在警戒水位及以上持續(xù)32d;可定性為流域性大洪水,洪水量級小于1954年、1998年;境內(nèi)連江支流倒水、灄水、府澴河等相繼突破警戒水位,其中府澴河童家湖段突破保證水位;境內(nèi)重要湖庫水位居高不下,汛情嚴峻時期最多時約100座水庫溢洪。
(3)長江武漢段幾場洪峰安然過境,得益于細算水帳精準、庫群聯(lián)合調(diào)度科學(xué),削峰、錯峰作用顯著,從而最大程度地降低了長江中下游地區(qū)的險情、災(zāi)情風(fēng)險和防汛壓力,有力地保障了沿江兩岸人民群眾的生產(chǎn)生活安瀾。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,考慮重復(fù)利用,水庫群累計攔蓄洪水約490億m3;經(jīng)聯(lián)合調(diào)度,降低中下游干流宜昌至大通河段洪峰水位0.3~3.6m,縮短沿程各站超警戒時間8~22d,防洪效益顯著。
參考文獻
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