淺析2022年洞庭湖干旱災害特點及成因

摘 要：近年來，受氣候變化等多方面的影響，洞庭湖區(qū)的旱澇災害頻發(fā)。為更好地應對洞庭湖干旱災害，降低成災損失，以2022年洞庭湖干旱為研究對象，分析了洞庭湖區(qū)降雨、蒸發(fā)、來水及水庫蓄水等情況，梳理了2022年洞庭湖干旱的特點及成因，探討了洞庭湖干旱災害防御體系的作用和優(yōu)化空間。結果表明：降雨量偏少、蒸發(fā)量偏大、江湖來水偏枯及水庫調蓄能力不足是洞庭湖干旱的主要原因。應對洞庭湖的干旱災害需要優(yōu)化洞庭湖區(qū)的干旱防御體系，同時要加強水資源管理，確保水源供應的穩(wěn)定性。本文旨在提升對洞庭湖干旱災害的認識和理解，為相應的水資源管理和災害防范提供參考。

關鍵詞：干旱；降雨量；蒸發(fā)量；水庫蓄水；洞庭湖

中圖分類號：TV211.2 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A

0 引 言

干旱是指一定時期內地表水和土壤水分嚴重缺乏的現(xiàn)象，是全球水資源管理普遍面臨的挑戰(zhàn)[1]。干旱的形成原因復雜，涉及氣候變化、大氣環(huán)流、降水變化、蒸發(fā)蒸騰、土壤水分等，這些因素相互作用，使得地表水和土壤水分的供需失衡，導致干旱現(xiàn)象的發(fā)生。隨著全球氣候變暖，洪澇、干旱事件發(fā)生更為頻繁[2]。同時，大規(guī)模的城市化進程、水利工程設施的建設與運行等人類經濟發(fā)展活動對原本的流域水文過程產生了顯著的影響，甚至改變了原來的水文情勢和地理環(huán)境[3]。干旱的形成和發(fā)展給當地的農業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)和社會經濟發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)和不利的影響[4]。國內學者構建了多種不同的旱情監(jiān)測指標，并基于干旱指數開展不同類型的研究[5]。宋剛勇等[6]通過SPEI指數分析重慶干旱時空分布的規(guī)律，并基于遺傳算法（GA）和改進的麻雀搜索算法（SSA）對徑向基神經網絡模型（RBF）進行優(yōu)化，得到GA-SSA-RBF模型對重慶地區(qū)進行干旱預測。王萍根等[7]基于標準化降水蒸發(fā)徑流指數，結合游程理論和皮爾遜相關分析法對鄱陽湖流域氣象、水文干旱時空變化及傳播特征進行分析研究。張浪等[8]采用交叉小波、小波相干等方法對貴州省黔中水利工程區(qū)氣象干旱、水文干旱的傳播過程特征、規(guī)律及影響因素開展研究。張乾等[9]利用不同時間尺度的降雨距平百分率指標分析研究汾河流域近60年來氣象干旱的時空特征。劉慧等[10]基于氣象干旱指標和水文干旱指標對瀾滄江—湄公河流域的干旱特征及演變趨勢進行分析。

受副熱帶高壓偏強、拉尼娜現(xiàn)象等的影響，我國2022年的平均氣溫比較高。全年來看，珠江流域冬春季、黃淮海和西北地區(qū)6—8月份、長江流域秋冬季均遭遇旱情困擾。根據應急管理部發(fā)布的2022年全國自然災害基本情況，長江流域旱情愈加嚴重，是有完整實測資料以來最惡劣的氣象水文旱情，旱情嚴重日數達77 d，較常年同期偏多54 d，為1961年以來歷史同期旱情嚴重日數最多。

1 研究區(qū)域概況與數據來源

1.1 研究區(qū)域概況

洞庭湖是長江流域生態(tài)修復和環(huán)境保護的核心區(qū)域之一。洞庭湖主要由多條入湖河道匯聚組成，包括湘江、資水、沅水、澧水（素有“四水”之稱）在洞庭湖的西南面，松滋、太平、藕池（素有“三口”之稱）在荊江南岸，東面的汨羅江、新墻河等河道經城陵磯注入長江，水系概況詳見圖1。長江與洞庭湖之間河湖相通，受上游水量、水流情況和湖水流量的共同影響[11]。作為湖南境內最大的吞吐型調蓄湖泊以及長江中下游地區(qū)重要的防洪屏障，洞庭湖一直面臨的核心問題是洪澇災害。但近年來季節(jié)性水文干旱現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，缺水和洪水的矛盾不斷交織。

三峽工程自建成通水后，對長江干流及三口的來水來沙情況產生巨大的影響，導致洞庭湖的水位及出入水量發(fā)生改變。其中，2006年、2011年全年累計降雨量均低于歷年同期值，同時受長江上游來水量減少、持續(xù)高溫少雨等因素影響，“三口四水”來水量也有所下降。由于持續(xù)高溫，洞庭湖區(qū)提前進入枯水期，致使湖區(qū)莊稼蒸騰加劇，旱情加重，同時也造成湖區(qū)居民飲水困難，農業(yè)、漁業(yè)養(yǎng)殖損失慘重[12]。

1.2 數據來源

本文中涉及的降水、蒸發(fā)數據來源于長江水利委員會水文局和湖南省水文水資源勘測中心（以下簡稱“湖南水文中心”），徑流數據來源于湖南水文中心。研究選取洞庭湖流域11個雨量站7—10月的逐月降水數據、47個基本水文站7—10月份的逐日蒸發(fā)數據、10個水文控制站（湘潭、桃江（二）、桃源、石門、城陵磯（七里山）、沙道觀（二）、彌陀寺（二）、藕池（康家崗）、藕池（管家鋪）、新江口）的2022年7—10月份的逐月徑流數據進行分析。

2 干旱災害特點

2.1 干旱持續(xù)時間長

自2022年7月8日雨季結束以來，湖南全省晴熱高溫少雨，水文干旱呈持續(xù)發(fā)展態(tài)勢。7月8日—9月30日，全省平均降雨84.7 mm，較多年同期均值偏少74. 4%。據湖南水文中心統(tǒng)計，7月8日—9月30日，14個市（州）、81個縣（市、區(qū)）約41%的雨量站超過50 d無有效降雨，14個市州、99個縣（市、區(qū)）約81%的雨量站超過30 d無有效降雨，約98%的雨量站超過20 d無有效降雨。其中，耒陽松柏、耒陽兩站、衡陽衡南、郴州市區(qū) 88 d無有效降雨。

2.2 旱情發(fā)展快

據湖南水文中心統(tǒng)計，7月下旬局部地區(qū)干旱露頭，至8月中旬，湖南全省9成國土面積出現(xiàn)輕度以上水文干旱，5成國土面積出現(xiàn)中度以上水文干旱；至8月下旬，全省9成國土面積出現(xiàn)中度以上水文干旱，4成國土面積出現(xiàn)嚴重以上水文干旱；9月底，全省9成國土面積出現(xiàn)嚴重以上水文干旱，6成國土面積出現(xiàn)特大水文干旱。從水文干旱露頭至9成國土面積達輕度水文干旱歷時約20 d，9成國土面積由輕旱發(fā)展至中旱歷時約20 d，9成國土面積中旱發(fā)展至嚴重干旱歷時約30 d，水文干旱發(fā)展速度快。

2.3 水文干旱面積廣

9月底進入干旱高峰期，根據降雨、持續(xù)無有效降雨日數、蒸發(fā)、土壤含水率等指標綜合分析，中度以上水文干旱面積占全省面積的99%左右；嚴重水文干旱以上面積占全省面積的90%左右；特大水文干旱面積占全省水文干旱面積的60%左右。高峰期水文干旱面積均超過了歷史上旱情較為嚴重1960年、1963年、1985年、2003年和2013年。

2.4 中小河流斷流多

湖南省水文中心調查顯示，全省流域面積50 km2以上河流有101條出現(xiàn)了斷流，其中流域面積100 km2以上河流有50條斷流，斷流河流占全省流域面積50 km2及以上河流的7.7%。除郴州外，其他地市行政區(qū)均有分布；累計斷流河長約1 242 km，斷流時長15～175 d（截至2022年12月31日）。長江入湖藕池（康家崗）站自7月10日開始斷流至9月30日止，已累計斷流83 d，超過歷史同期最高記錄。

3 干旱災害成因分析

通過分析降雨、蒸發(fā)、江湖來水等情況，可以發(fā)現(xiàn)2022年干旱情況主要由以下因素引起。

（1）降雨量嚴重減少。降雨量的顯著減少是導致干旱的首要因素，通過分析歷年干旱情況，洞庭湖區(qū)易發(fā)生夏秋連旱，降雨量偏少時段大致在6—8月份，而2022年的干旱情況較往年更為嚴重。進入7月份以來，梅雨和臺風的異常造成洞庭湖區(qū)部分地區(qū)雨勢開始變小，歷史罕見的持續(xù)晴熱高溫少雨天氣出現(xiàn)在長江流域，波及面也隨著時間的推移而逐步擴大。導致湖南全省旱情范圍大、強度大、持續(xù)時間長，為有觀測記錄以來歷史同期降雨量最少的水文旱情，30 d以上無有效降雨的雨量站約占80%，個別站點88 d無有效降雨，全省平均降雨量僅為84.7 mm，比常年同期（統(tǒng)計截至2022年9月30日）減少75%。洞庭湖區(qū)各站實測降雨量情況見表1，可知，洞庭湖區(qū)11個站點雨量自8月份開始均小于常年均值。

（3）蒸發(fā)量持續(xù)偏大。受持續(xù)晴熱高溫少雨天氣的影響，蒸發(fā)量的持續(xù)偏大進一步加劇了干旱情況。據氣象部門統(tǒng)計，7月份以來，長江流域大部高溫日（日最高氣溫達35 ℃及以上）超過15 d統(tǒng)計，中下游地區(qū)超過25 d統(tǒng)計；6—8月份全省平均氣溫29.1℃，居1961年有完整氣象觀測記錄以來歷史同期第一位。7月份至汛末（湖南省汛期為4月1日至9月30日），全省水面蒸發(fā)量較多年同期均值增加23%。全省水面蒸發(fā)量日均值過程詳見圖2。7月8日至9月30日，全省累計平均水面蒸發(fā)量373.6 mm，比多年同期平均蒸發(fā)量293.2 mm增長27%。進入8月份后，全省水面蒸發(fā)量持續(xù)增加，較多年同期均值增加36%，其中8月份全省水面蒸發(fā)量日均值為4.9 mm，較歷年同期均值偏多3～4成；到8月21日達到頂峰，平均每天蒸發(fā)量為5.9 mm。9月份，全省日平均水面蒸發(fā)量為4.0 mm，較多年同期均值偏多38%，其中9月5—20日達5.2 mm。

（3）江湖來水偏少。洞庭湖的水源補給主要依靠湘、資、沅、澧四水及三口的來水。2022年受持續(xù)晴熱高溫少雨天氣的影響，蒸發(fā)量持續(xù)增大，導致土壤含水量顯著降低，從而直接影響了地表和地下水產匯流能力，同時由于降雨量嚴重偏少，直接減少了地表徑流和地下水補給，而蒸發(fā)量的增加則加劇了水分的散失，兩者共同作用導致三口四水的來水量均低于歷史同期水平。2022年汛期，三口四水來水總量1 419.9億m3，較多年同期均值1 646.2億m3偏少13.7%；其中四水來水總量1 173.7億m3，較多年同期均值1 198.7億m3偏少2.1%；長江三口汛期來水量為246.3億m3，較多年同期均值447.5億m3偏少45%。湘、資、沅、澧四水汛期來水量分別為579.9億、144.8億、378.2億、70.9億m3，其中湘江汛期來水量偏多26.3%，資、沅、澧水汛期來水量偏少分別為6.5%、21.2%、32.6%。其中7—9月份，三口四水的來水量均較多年同期大幅偏減少，詳見表2。據統(tǒng)計，7—9月份三口四水合計來水總量為251.2億m3，為1959年有統(tǒng)計資料以來的同期最小值（同期第二為2011年的346.3億m3），較2011年同期還偏少27.5%。受長江流域降雨偏少及三峽入庫偏枯影響，湖區(qū)主要控制站城陵磯站水位持續(xù)減退，8月27日水位刷新1904年建站以來同期（8月最低水位為1972年8月的22.01 m）最低值，并持續(xù)下降，至8月31日月最低水位達21.13 m，較1972年最低值低0.88 m；9月水位低于歷年9月最低值（9月最低水位為1959年9月的21.79 m），至9月30日月最低水位達19.37 m，較1959年最低值低2.42 m。

（4）蓄水量嚴重偏少，蓄水能力明顯不足。湖南省大中小型水庫數量眾多，但大部分在洞庭湖區(qū)平原以外的山區(qū)。在干旱年份，受外河來水偏少以及持續(xù)的高溫少雨影響，農作物需水量增加，進而農業(yè)灌溉用水和居民生活用水需求量上升。這種需求的增加加劇了水庫供水的壓力，使得各水庫水位下降較快，蓄水量偏少。因2021年全省年平均降水量較多年均值偏多2.5%，屬于平水年，故選2021年水庫蓄水量與2022年水庫蓄水量作對照分析，詳見表3。

4 結束語

2022年洞庭湖區(qū)旱情嚴重，具有干旱持續(xù)時間長、旱情發(fā)展快、水文干旱面積廣及中小河流斷流多的特點。通過對洞庭湖區(qū)降雨、蒸發(fā)、來水及水庫蓄水等情況的分析，發(fā)現(xiàn)2022年洞庭湖干旱主要是受降水量嚴重偏少、江湖來水偏枯及持續(xù)高溫的共同影響，同時，全球變暖也是導致這次干旱災害的重要原因之一。在全球變暖的背景下，極端天氣事件發(fā)生的頻率日益頻繁[13]。近年來，政府部門積極完善防洪抗旱工作，形成水庫、河道、堤防及輸水干線為主要組成的防洪抗旱工程體系，通過編制各類調度方案，科學實施水工程聯(lián)合調度，綜合采取“攔、蓄、分、引、提、調”等措施，加強梯級水庫聯(lián)合調度及河湖、河庫聯(lián)合調度，確保城鄉(xiāng)供水安全，灌溉用水效率得到提高，最大程度減輕干旱損失[14]。應該采取綜合措施應對干旱災害，包括加強水資源管理、提高抗旱能力、推廣節(jié)水技術等。同時，也應該注重預防干旱，加強監(jiān)測和預警機制的建設，相關部門盡早做好防旱抗旱的準備，提高應對突發(fā)事件的能力，同時增加環(huán)境保護力度，加強湖泊保護和生態(tài)修復，提高生態(tài)系統(tǒng)的抗旱能力，進一步保護洞庭湖地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

由于社會經濟的發(fā)展，人們生產生活水平不斷提高，洞庭湖區(qū)的用水量不斷增加，且湖區(qū)水污染和浪費現(xiàn)象比較嚴重，政府應針對這一現(xiàn)狀，加大環(huán)境保護宣傳，著力增強全民節(jié)約用水和保護水資源的意識，減少水資源的污染和浪費，實現(xiàn)水資源的合理利用。同時，也要投入資金和技術，對污染的水資源進行有效的治理[15]?？傊?，要充分認識干旱災害的嚴重性，采取切實有效的措施，加強防災減災工作，保障人民生命財產安全。同時，也呼吁人們要關注環(huán)境保護，減少不合理利用水資源的行為，共同守護美麗的洞庭湖。

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Characteristics and Causes of the Drought Disaster in Dongting Lake in 2022

PENG Feiyu1，2

（1.School of Water Resources and Civil Engineering，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；2. Yueyang Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Hunan Province，Yueyang 414000，China）

Abstract：In recent years，the Dongting Lake area has frequently experienced drought and flood disasters due to various aspects，including climate change. To better cope with the drought disasters and reduce the disaster losses in Dongting Lake，this paper takes the 2022 drought in Dongting Lake as the research subject，analyzing the rainfall，evaporation，incoming water and reservoir storage conditions in Dongting Lake area. It also outlines the characteristics and causes of the 2022 drought" in Dongting Lake and discusses the role and optimization space of the drought disaster prevention system in the area. The results indicate that the reduced rainfall，increased evaporation，diminished inflow from rivers and lakes and insufficient storage capacity of reservoir are the main causes of the drought in Dongting Lake. To address the drought disaster in Dongting Lake，it is essential to optimize the drought prevention system in the Dongting Lake area，and strengthen the water resources management to ensure the stability of water supply. This paper aims to enhance the understanding and awareness of drought disaster in Dongting Lake and provide references for corresponding water resource management and disaster prevention.

Key words：drought；precipitation；evaporation；reservoir storage；Dongting Lake